技術セミナー・研修・出版・書籍・通信教育・eラーニング・講師派遣の テックセミナー ジェーピー

GaNパワーデバイスの技術展開

GaNパワーデバイスの技術展開

GaNパワーデバイスの技術展開の画像

概要

本書では、省エネ社会のキーテクノロジーとして注目されるGaNパワーデバイスの開発にむけた結晶生成からパッケージまで関連技術を詳説しております。

目次

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
  • 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
    • 1.2 MCP
    • 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

執筆者

  • 江川 孝志 : 名古屋工業大学
  • 纐纈 明伯 : 東京農工大学
  • 熊谷 義直 : 東京農工大学
  • 村上 尚 : 東京農工大学
  • 福田 承生 : 東北大学/(株)福田結晶技術研究所
  • 吉田 一男 : 旭化成(株)
  • 森 勇介 : 大阪大学
  • 今出 完 : 大阪大学
  • 丸山 美帆子 : 大阪大学
  • 吉村 政志 : 大阪大学
  • 岩谷 素顕 : 名城大学
  • 河合 弘治 : (株)パウデック
  • 小宮山 純 : コバレントマテリアル(株)
  • 柳澤 淳一 : 滋賀県立大学
  • 橋詰 保 : 北海道大学
  • 中野 由崇 : 中部大学
  • 土肥 俊郎 : 九州大学
  • 會田 英雄 : 並木精密宝石(株)
  • 鄒 弘綱 : (株)アルバック
  • 上村 隆一郎 : (株)アルバック
  • 渡邉 純二 : 熊本大学
  • 後藤 崇之 : 三菱重工業(株)
  • 井手 健介 : 三菱重工業(株)
  • Dr.Michael A. Briere : ACOO Enterprises LLC under contract to International Rectifier
  • 藤原 エミリオ : インターナショナル・レクティファイアー・ジャパン(株)
  • 清水 三聡 : (独)産業技術総合研究所
  • 加地 徹 : (株)豊田中央研究所
  • 大塚 信之 : パナソニック(株)
  • 永井 秀一 : パナソニック(株)
  • 上田 大助 : パナソニック(株)

出版社

お支払い方法、返品の可否は、必ず注文前にご確認をお願いいたします。

お問い合わせ

本出版物に関するお問い合わせは tech-seminar.jpのお問い合わせからお願いいたします。
(出版社への直接のお問い合わせはご遠慮くださいませ。)

体裁・ページ数

B5判 上製本 264ページ

ISBNコード

ISBN978-4-86428-044-0

発行年月

2012年4月

販売元

tech-seminar.jp

価格

60,000円 (税別) / 66,000円 (税込)

割引特典について

  • S&T出版のSTbook会員 (無料 / ログイン機能付) に登録をご希望の方は、割引特典を受けられます。
    • 会員登録を希望される方は、62,647円 (税込)
    • 会員登録を希望されない方は、66,000円 (税込)
  • お申込みの際、会員登録の希望についてご選択いただけます。

これから開催される関連セミナー

開始日時 会場 開催方法
2021/12/10 高周波電力変換器における磁性素子 オンライン
2021/12/14 演習によるDC/DCコンバータレベルアップ講座 オンライン
2021/12/15 パワーデバイス 半導体物性・デバイス特性・回路応用をつなげて学ぶ オンライン
2021/12/16 ノイズ対策技術 パワエレノイズの原因と対策 オンライン
2021/12/17 基礎パワエレ制御の速習法 オンライン
2021/12/20 ALD (原子層堆積) /ALE (原子層エッチング) 技術の基礎と応用 オンライン
2021/12/21 インバータ (初級) オンライン
2021/12/22 GaNパワーデバイスの基礎と最新動向 オンライン
2021/12/23 産業用/EV用インバータ駆動モータ・パワーモジュール・ポリマー材料の高電圧絶縁技術 オンライン
2022/1/14 DC/DCコンバータの徹底理解講座 (フォワード型) オンライン
2022/1/17 パワーデバイスの冷却技術と熱設計 オンライン
2022/1/18 インバータ (中級) 大学では教わらないインバータの実務技術 オンライン
2022/1/19 5G・次世代自動車に対応するSiC/GaNパワーデバイスの技術動向と課題 オンライン
2022/1/20 導入講座 DC/DCコンバータの基礎 オンライン
2022/1/21 つくりながら学ぶDCモータ 神奈川県 会場
2022/1/25 DC/DCコンバータの徹底理解講座 (ブリッジ型) オンライン
2022/1/26 EVシフト・カーボンニュートラルに向けたSi・SiC・GaNパワーデバイス技術ロードマップと業界展望 オンライン
2022/1/27 燃料電池技術 パワエレ技術者のための燃料電池講座 オンライン
2022/1/28 応用パワエレ制御の速習法 オンライン
2022/2/1 測定技術 実測を通して学ぶパワエレ回路・デバイス・計測技術 オンライン

関連する出版物

発行年月
2021/6/18 2021年版 電子部品・デバイス市場の実態と将来展望
2020/12/11 2021年版 スマートデバイス市場の実態と将来展望
2020/7/17 2020年版 電子部品・デバイス市場の実態と将来展望
2019/7/19 2019年版 電子部品・デバイス市場の実態と将来展望
2018/11/30 EV・HEV向け電子部品、電装品開発とその最新事例
2018/1/10 SiC/GaNパワーエレクトロニクス普及のポイント
2015/6/30 導電性フィラー、導電助剤の分散性向上、評価、応用
2014/8/15 ワイヤレス給電・充電技術(装置) 技術開発実態分析調査報告書 (CD-ROM版)
2014/8/15 ワイヤレス給電・充電技術(装置) 技術開発実態分析調査報告書
2013/10/31 ディジタルコンバータの回路と制御設計の基礎
2012/10/30 SiCパワーデバイスの開発と最新動向
2012/10/12 2013年版 コンデンサ市場・部材の実態と将来展望
2012/6/15 半導体・液晶パネル製造装置9社 技術開発実態分析調査報告書 (CD-ROM版)
2012/6/15 半導体・液晶パネル製造装置9社 技術開発実態分析調査報告書
2010/8/1 '11 EMC・ノイズ対策業界の将来展望
2010/5/14 SiCパワーデバイス最新技術
2009/4/17 '09 ノイズ対策関連市場の将来展望
1999/2/26 ソフトスイッチング電源技術
1993/3/1 電源系統における高調波歪規制と対策/測定技術
1991/6/1 高周波スイッチングコンバータ高性能化技術