次世代半導体の「万能下地」。どの材料が伸びても使える多能性中間膜

次世代半導体は、シリコンを全部置き換えるわけではない

　半導体の性能を高める材料として、SiC（炭化ケイ素）やGaN（窒化ガリウム）、Ga2O3（酸化ガリウム）などが注目されている。こう聞くと、将来はシリコンが新しい材料に置き換わるようにも思えるが、実際には、シリコンなどの基板の上に別の材料を薄く重ね、それぞれの長所を組み合わせる方法も使われている。

　例えば、扱いやすいシリコンを土台にしながら、その上に電力効率や耐熱性に優れた材料を載せる。ひとつの材料ですべてをまかなうのではなく、必要な性能を持つ材料を組み合わせて使う考え方だ。

異なる材料は、うまく重なってくれない

　ただし、材料によって原子の並び方や間隔が異なる。基盤の上に別の材料を重ねると、上の薄膜にひずみが生じ、結晶の欠陥につながりやすい。

　せっかく性能のよい材料を使っても、結晶の品質が悪ければ十分な性能を引き出せない。異なる材料を組み合わせるには、原子の並びのずれをどう吸収するかが課題だ。

基板と1層目の材料の間に「多能性中間膜」を形成し、原子配列のずれを吸収して単結晶を成長させる

https://gaianixx.com/products/

原子の並びのずれを吸収する「多能性中間膜」 

　東京大学発スタートアップの株式会社Gaianixxが開発する「多能性中間膜」は、基板と、その上に載せる結晶の間に挟む下地材のような技術だ。

　この中間膜が、異なる材料を重ねるときに生じるずれを吸収することにより、材料の組み合わせが変わっても欠陥の少ない結晶をつくりやすくなる。

　結晶の欠陥を減らせれば、製造時の不良も抑えやすい。半導体の歩留まりや製造コストの改善につながる可能性がある。

材料を選ばない、ウェハの形で導入しやすくする

　この技術の面白さは、特定の半導体材料だけを対象にしていない点だ。

　Gaianixxは、多能性中間膜を使い、基板上にPZTなどの圧電材料や、SiC、GaNなどの高品質な単結晶薄膜を形成したウェハを提供する。デバイスメーカーは、異なる材料をきれいに重ねる工程を一から開発する代わりに、薄膜が形成されたウェハの形で導入できる。

PZT／SiC／GaNなどの6インチ、4インチ高品質単結晶薄膜を提供

　半導体材料の世界では、次世代の素材としてSiC、GaN、Ga2O3のいずれかが次の主役になるのかが注目されている。Gaianixxが狙うのは、材料そのものの競争には参加せず、さまざまな材料を組み合わせるための土台を提供することだ。

　材料そのものに比べると表には出にくいが、使われる材料や組み合わせが増えるほど、こうした脇役の出番も増えていく。どの次世代材料が伸びても活用の余地があり、幅広い市場に展開できる立ち位置である。