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