GaNパワーデバイスの技術展開

第1章　GaNパワーデバイスの概要・特性・開発動向

　　1.　GaNパワーデバイスの歴史
　　2.　GaNパワーデバイスの性質
　　3.　GaNパワーデバイスの優位性
　　4.　GaNパワーデバイスの開発動向
　　　4.1　Si基板上へのGaN層ヘテロエピタキシャル成長
　　　4.2　Si基板上AlGaN/GaNHEMTの耐圧特性
　　5.　GaNパワーデバイスの将来展望


第2章　GaN結晶成長技術（バルク）

　1節　HVPE法によるGaN結晶育成

　　1.　GaN-HVPE法の成長メカニズム
　　2.　HVPE法による窒化物結晶の成長
　　3.　原料分子制御HVPE成長
　　4.　GaN-HVPE成長の現状

　2節　アモノサーマル法によるGaNバルク結晶成長

　　1.　ハイドロサーマル法からアモノサーマル法への展開
　　2.　アモノサーマル法GaNバルク結晶基板による省エネルギー社会への期待
　　3.　アモノサーマル法の歴史
　　4.　アモノサーマル法結晶成長技術
　　5.　高温アモノサーマル法GaN結晶成長

　3節　Naフラックス法によるGaN結晶育成

　　1.　Naフラックス法によるGaN結晶育成技術
　　　1.1　板状種結晶上のGaN結晶育成技術
　　　1.2　微小種結晶上のGaN結晶育成技術
　　　1.3　将来展望

第3章　GaN結晶成長技術（エピタキシャル）

　1節　MOVPE-サファイア基板上へのc面GaNの成長メカニズム

　　1.　サファイア基板上へのGaNの結晶成長
　　2.　サファイア基板上GaNの優位性

　2節　ワイドストライプELO-GaN成長とデバイス応用

　　1.　縦型パワー素子用GaN-ELO技術
　　　1.1　ELO技術概説
　　　1.2　大ストライプ幅ELO技術
　　2.　ELO-GaNを用いた縦型ショットキーダイオード
　　　2.1　ベース基板の分離
　　　2.2　縦型ショットキーダイオードの作製

　3節　MOVPEによる大口径GaN on Si基板の開発

　　1.　GOS基板の構造
　　　1.1　GOS基板におけるSi基板
　　　1.2　GOS基板におけるバッファ
　　　1.3　GOS基板におけるHEMT
　　　1.4　GOS基板の直径
　　2.　GOS基板の特性制御
　　　2.1　GOS基板の欠陥制御
　　　2.2　GOS基板の応力制御および反り制御

　4節　MOCVD－サファイア基板を要しない窒化ガリウム局所形成

　　1.　実験
　　2.　SiNx基板へのGaイオンビーム照射
　　　2.1　注入したGaの結合状態
　　　2.2　Gaイオン注入したSiNx膜で形成したGaNのアニール効果
　　　2.3　Gaイオン照射したSiNxの表面モフォロジー
　　3.　Gaイオン注入したSiNx基板上へのMOCVD法によるGaN成長
　　　3.1　Gaイオン注入の有無によるGaNの選択成長
　　　3.2　成長したGaNの結晶性の評価
　　　3.3　選択成長の機構

第4章　GaN結晶の物性評価

　1節　GaN半導体の界面準位評価

　　1.　絶縁膜とGaNおよびAlGaN界面のバンドラインナップ
　　2.　界面準位とトランジスタ特性
　　　2.1　SiO2/（Al）GaN界面とトランジスタ特性
　　　2.2　SiN/（Al）GaN界面とトランジスタ特性
　　　2.3　Al2O3/（Al）GaN界面とトランジスタ特性
　　　2.4　High-k/（Al）GaN界面とトランジスタ特性
　　　2.5　Native-oxides/（Al）GaN界面とトランジスタ特性
　　　2.6　絶縁膜/AlGaN/GaN構造のC-V特性とその解釈
　　3.　課題と展望

　2節　AlGaN/GaNヘテロ構造の欠陥準位評価

　　1.　光容量法による欠陥準位評価の特徴
　　2.　AlGaN/GaNヘテロ構造の欠陥準位評価
　　　2.1　電流コラプス量の異なるAlGaN/GaNヘテロ構造
　　　2.2　GaNバッファ層の効果

第5章　GaN結晶加工

　1節　GaN結晶基板の超精密加工技術

　　1.　基板加工の流れとCMPの役割
　　2.　コロイダルシリカによるCMP技術とGaN基板への応用
　　　2.1　コロイダルシリカによるCMP
　　　2.2　コロイダルシリカによるGaN基板加工の無じょう乱鏡面加工
　　3.　GaN基板の加工メカニズムから得た知見と高効率CMPの提案
　　　3.1　GaN基板のCMP加工メカニズムに関する一考察
　　　3.2　GaN基板の高効率CMPのための新技術
　　　　3.2.1　大気アニール処理の導入
　　　　3.2.2　CMP中のUV照射（紫外線）CMP法
　　　　3.2.3　加工環境制御CMP法
　　4.　GaN基板の特異な結晶構造と表裏の加工特性―基板の反りコントロール―

　2節　GaNやサファイア基板のエッチング装置の開発

　　1.　エッチング技術
　　　1.1　ウェットエッチング，及びガスエッチング
　　　1.2　RIE（反応性イオンエッチング）
　　2.　ドライエッチング装置
　　　2.1　CCP
　　　2.2　ICP
　　3.　GaNやサファイア基板のエッチング
　　　3.1　GaNのドライエッチング
　　　3.2　サファイア基板のドライエッチング
　　4.　GaNパワーデバイスへのエッチング適用例
　　　4.1　GaNのドライエッチング
　　　4.2　基板のドライエッチング
　　5.　今後の技術展開

　3節　紫外光励起による材料表面の超平滑化

　　1.　半導体基板の超平滑化研磨技術
　　　1.1　CMP（ChemicalMechanicalPolishing）
　　　1.2　MCP（Mechano-Chemical-Polishing）
　　　1.3　化学研磨
　　2.　紫外光励起による半導体の研磨技術
　　　2.1　紫外光励起による半導体基板の研磨技術メカニズム
　　3.　紫外光励起研磨技術の実際
　　　3.1　SiC単結晶の紫外光励起研磨特性
　　　3.2　GaN単結晶の紫外光励起研磨特性
　　　3.3　ダイヤモンド単結晶の紫外光励起研磨特性
　　　3.4　紫外光励起研磨技術の今後の展開

　4節　　常温ウェーハ接合装置（GaNを1事例として）

　　1.　常温接合の原理と特徴
　　2.　常温接合の応用と接合事例
　　3.　常温ウェーハ接合装置

第6章　GaNパワーデバイスの応用

　1節　GaN（窒化ガルウム）系パワー・デバイスの技術動向と応用

　　1.　新材料GaN
　　2.　GaNのための基板とプロセス
　　3.　大量生産でのGaNの信頼性
　　4.　ノーマリーオン・デバイス対ノーマリーオフ・デバイス
　　5.　パッケージの寄生成分を最小化

　2節　GaN系パワーデバイスの性能予測

　　1.　デバイス性能の比較について
　　2.　GaNやSiC材料に適した素子構造
　　　2.1　IGBT及びpnダイオード
　　　2.2　プロセス上の問題点
　　　2.3　p形半導体の活性化率および移動度
　　　2.4　SJ構造を用いたFET
　　　2.5　MOS抵抗と基板抵抗
　　3.　SiC，GaNおよびSiC材料を用いたパワーデバイスの理論限界
　　　3.1　パワースイッチング素子の損失
　　　3.2　絶縁破壊電界Ecの小さい素子と大きい素子の比較
　　　3.3　スイッチングデバイスの損失の最適化および発熱密度
　　　3.4　Si，SiC，GaNの損失限界の比較
　　　3.5　Si，SiC，GaNデバイスの使い分けについて
　　4.　回路技術から見た課題

　3節　縦型GaNデバイスの開発

　　1.　縦型デバイスの基本構造
　　2.　縦型GaNパワーデバイスの開発
　　　2.1　プレーナゲート構造縦型GaN-HFET
　　　2.2　トレンチゲートMISFET
　　　2.3　その他の報告例
　　　2.4　縦型GaNデバイスの課題
　　3.　縦型ダイオードとGaN基板
　　　3.1　ショットキーダイオード
　　　3.2　pnダイオード

　4節　パワーデバイスパッケージング技術

　　1.　新型パワーデバイスの特長を活かすパワーデバイスパッケージング技術
　　　1.1　GaNパワーデバイスとは
　　　　1.1.1　GaNパワーデバイスの特徴
　　　　1.1.2　ノーマリオフ型GaNパワーデバイスの構造
　　　　1.1.3　ノーマリオフ型GaNパワーデバイスの用途
　　　　1.1.4　ノーマリオフ型GaNインバータIC
　　　　1.1.5　ノーマリオフ型GaN双方向スイッチ
　　　1.2　GaNパワーデバイスの特長を活かすためのパッケージの課題
　　　　1.2.1　GaNパワーデバイス全体からの発熱
　　　　1.2.2　GaNパワーデバイス内部の発熱
　　　　1.2.3　パワーデバイスの放熱特性の向上
　　　　　1.2.3.1　放熱板を用いた両面放熱構造
　　　　　1.2.3.2　直接液浸による両面放熱構造
　　　1.3　パワーデバイスを取り巻く各種部材の技術課題
　　　　1.3.1　パッケージの絶縁破壊電圧の向上
　　　　1.3.2　半導体チップ実装基板の熱抵抗の低減
　　　　1.3.3　リードフレームと半導体チップ間の電気接合の信頼性向上
　　　　1.3.4　パッケージのインダクタンスの低減
　　　　1.3.5　封止材料の耐熱性向上
　　　　1.3.6　高温化に伴う接合部信頼性向上
　　　　1.3.7　モジュール内部の熱応力の抑制
　　　　1.3.8　モジュール外部への熱輸送特性の向上
　　　　1.3.9　回路基板への実装容易性および接続信頼性の向上
　　2.　先進パッケージング技術1－フレーム直接接続型両面放熱面実装パッケージ技術－
　　　2.1　フレーム直接接続型両面放熱面実装パッケージ構造
　　　2.2　フレーム直接接続型両面放熱面実装パッケージの特性
　　　　2.2.1　過渡熱抵抗特性
　　　　2.2.2　インバータ駆動特性
　　　　2.2.3　スイッチング特性
　　3.　先進パッケージング技術2－直接液浸冷却パッケージ技術－
　　　3.1　直接液浸冷却パッケージ構造
　　　3.2　熱抵抗測定方法
　　　3.3　直接液浸冷却パッケージの特性
　　　　3.3.1　作動液の効果（ヒートシンク無）
　　　　3.3.2　ヒートシンク依存性
　　　　3.3.3　作動液の種類およびコンテナ長依存性
　　　3.4　直接液浸冷却パッケージの展開