第1章　機能性単結晶の市場動向

1．概要
　　　　表1-1．調査対象とした機能性単結晶一覧
2．単結晶市場の全体動向
　　2-1．全体市場規模の推移
　　　　表1-2．機能性単結晶の市場規模推移（ワールドワイド）
　　　　図1-1．機能性単結晶市場規模の推移
　　2-2．基板供給状況と需要動向
3．結晶別の市場動向
　　3-1．SiC（炭化ケイ素）
　　　　3-1-1．市場規模推移
　　　　表1-3．SiC単結晶基板の市場規模推移（ワールドワイド）
　　　　図1-2．SiC単結晶基板の金額ベースの市場規模推移
　　　　3-1-2．基板の供給状況
　　　　（1）基板の品質
　　　　（2）基板のサイズ
　　　　（3）基板の価格
　　　　3-1-3．需要動向
　　　　（1）適用分野別構成比
　　　　表1-4．SiC単結晶基板の適用分野別構成比（2006年）
　　　　図1-3．SiC単結晶基板の適用分野別構成比（2006年）
　　　　（2）応用デバイス開発における基板需要
　　3-2．GaN（窒化ガリウム）
　　　　3-2-1．市場規模の推移
　　　　表1-5．GaN単結晶基板の市場規模推移（ワールドワイド）
　　　　図1-4．GaN単結晶基板の市場規模推移（金額ベース）
　　　　3-2-2．基板の供給状況
　　　　3-2-3．需要動向
　　　　（1）適用分野別構成比
　　　　表1-6．GaN単結晶基板の適用分野別構成比（2006年）
　　　　図1-5．GaN単結晶基板の適用分野別構成比（2006年）
　　　　（2）応用デバイス開発における基板需要
　　3-3．AlN（窒化アルミニウム）
　　3-4．ZnO（酸化亜鉛）
　　3-5．単結晶ダイヤモンド
　　3-6．非線形光学結晶
　　　　3-6-1．市場規模の推移
　　　　表1-7．波長変換結晶の市場規模推移（ワールドワイド）
　　　　図1-6．波長変換結晶の市場規模推移
　　　　3-6-2．市場の概況

第2章　技術開発動向及び製品化の動向

1．SiC（炭化ケイ素）
　　1-1．概要
　　1-2．材料特性と結晶構造
　　　　表2-1．半導体材料の特性比較
　　　　図2-1．SiC結晶構造の模式図
　　1-3．バルク結晶育成技術
　　　　表2-2．SiCバルク結晶育成技術
　　　　1-3-1．昇華法
　　　　図2-2．改良Lely法による結晶育成概念図
　　　　（1）大口径化
　　　　図2-3．SiCウェハの大口径化の進展
　　　　（2）欠陥の低減（高品質化）
　　　　図2-4．マイクロパイプ欠陥
　　　　（3）各メーカの取組み
　　　　・新日本製鐵
　　　　図2-5．SiC結晶成長シミュレーション
　　　　・シクスオン
　　　　図2-6．シクスオンの新型高周波炉
　　　　・豊田中央研究所
　　　　図2-7．RAF法による成長シーケンス
　　　　1-3-2．気相成長法（HTCVD）
　　　　図2-8．反応炉の形状と成長メカニズム
　　　　図2-9．HTCVDで成長させたSiC結晶と30mmウェハ
　　　　1-3-3．液相成長法
　　　　・住友金属他（NEDO基盤技術研究促進事業）
　　　　図2-10．溶液成長ウェハの写真
　　　　・大阪大学
　　1-4．エピタキシャル成長技術
　　　　図2-11．ジャスト面及びオフカット面上へのエピタキシャル成長
　　　　・産業技術総合研究所
　　　　図2-12．炉の概観と概念図
　　　　・電力中央研究所
　　　　図2-13．エピタキシャル成長炉の構造図
　　　　図2-14．エピタキシャル成長速度
　　1-5．応用デバイス開発
　　　　表2-3．SiC応用デバイスの開発メーカと概要
　　　　1-5-1．ダイオード
　　　　（1）Infineon Technologies AG
　　　　図2-15．InfineonのSiCショットキーダイオード
　　　　（2）電力中央研究所
　　　　図2-16．SiC-SBDの断面模式図と特性
　　　　（3）東芝
　　　　図2-17．従来型SBDとSuper-SBDの断面図
　　　　図2-18．Super-SBDの電気特性と性能指数BFOM
　　　　1-5-2．スイッチングデバイス
　　　　（1）産業技術総合研究所
　　　　図2-19．カーボン面に成長させた４H-SiC-IEMOSの構造
　　　　図2-20．MOSFETのオン抵抗と耐圧の関係
　　　　（2）ローム
　　　　図2-21．ロームのSiC-MOSFET
　　　　（3）三菱電機
　　　　図2-22．試作したMOSFETの断面図と表面写真
　　　　1-5-3．SiCデバイスのインバータへの適用
　　　　（1）三菱電機
　　　　表2-4．パワーモジュール化されたSiC-MOSFETとSiC-SBDの特性
　　　　図2-23．SiC-MOSFETインバータによる3.7kW定格モータ駆動の様子
　　　　（2）関西電力
　　　　図2-24．関西電力で開発されたSiCインバータ装置、SiCスイッチング素子等
　　1-6．単結晶ウェハ供給メーカの動向
　　　　表2-5．SiC単結晶ウェハ供給メーカの動向
　　　　1-6-1．Cree（住友商事）
　　　　表2-6．SiCの参考価格
　　　　表2-7．クリー社のSiCウェハ仕様
　　　　1-6-2．新日本製鐵
　　　　図2-25．新日鐵の4インチSiCウェハ
　　　　図2-26．欠陥密度、歩留まり、チップサイズの関係
　　　　1-6-3．シクスオン
　　　　図2-27．シクスオンで製品化しているSiC基板3種
　　　　表2-8．SiCウェハ仕様
　　　　1-6-4．ブリヂストン
　　　　表2-9．ブリヂストンのSiCウェハ仕様
　　　　1-6-5．エシキャット・ジャパン
　　　　・昭和電工への製造委託
　　　　図2-28．エシキャット・ジャパンのSiCエピ成長技術
　　　　【参考文献】
2．GaN（窒化ガリウム）
　　2-1．概要
　　2-2．バルク単結晶育成技術
　　　　表2-10．GaNバルク単結晶育成技術
　　　　2-2-1．HVPE法
　　　　（1）住友電工
　　　　図2-29．転位欠陥低減手法（DEEP）
　　　　図2-30．GaN基板とその特性
　　　　（2）日立電線
　　　　図2-31．HVPE装置の概念図
　　　　図2-32．ボイド剥離法の概念図
　　　　図2-33．GaN基板と仕様8)
　　　　2-2-2．溶液成長法
　　　　・大坂大学
　　　　図2-34．Naフラックス法によって育成した2インチGaN板
　　　　図2-35．気-液界面での核発生の様子
　　　　2-2-3．NEDOプロジェクトにおける取組み
　　　　図2-36．プロジェクトイメージ
　　2-3．応用デバイス
　　　　表2-11．GaNデバイス下地基板の比較
　　　　表2-12．GaN電子・光デバイスの種類
　　　　2-3-1．電子デバイス
　　　　（１）GaN-HEMT
　　　　・富士通
　　　　図2-37．従来型素子と開発した素子の構造比較
　　　　・ユーディナデバイス
　　　　表2-13．GaN-HEMTの主な仕様
　　　　図2-38．GaN-HEMT製品
　　　　・古河電工
　　　　・沖電気工業
　　　　図2-39．Si基板上に作製したGaN-HEMT構造
　　　　・NTTアドバンステクノロジ
　　　　図2-40．GaN-HEMT実物写真と構造図
　　　　（2）縦型トランジスタ
　　　　・松下電器
　　　　図2-41．GaN縦型トランジスタの構造
　　　　（3）GaN基板上のGaNエピタキシャル成長
　　　　・住友電工
　　　　図2-42．GaNエピ層の転位密度と不純物濃度の関係
　　　　図2-43．GaN-SBDの構造比較
　　　　図2-44．耐圧とオン抵抗の関係
　　　　2-3-2．発光デバイス
　　　　（1）LED
　　　　・松下電器
　　　　図2-45．GaN基板を採用した白色LED
　　　　（2）LD
　　　　・日亜化学工業
　　　　図2-46．純青色LDの構造
　　　　図2-47．白色光源の構成概念図
　　　　・ソニー
　　　　図2-48．GaN基板上青色LD
　　2-4．基板供給メーカの動向
　　　　・住友電気工業
　　　　図2-49．サファイア基板上エピとGaN基板上エピの比較
　　　　【参考文献】
3．AlN（窒化アルミニウム）
　　　　表2-14．AlNの基本物性
　　3-1．バルク単結晶育成技術
　　　　表2-15．AlNバルク結晶育成技術
　　　　3-1-1．HVPE法
　　　　図2-50．反応炉内部構造と温度プロファイル
　　　　3-1-2．昇華法
　　　　・住友電工
　　　　図2-51．昇華炉の模式図とSiC基板上に成長したAlN膜
　　　　・フジクラ
　　　　図2-52．坩堝の構造及びガス等の流れ
　　　　3-1-3．溶液成長法
　　　　・住友金属
　　　　図2-53．溶液成長によるSiC基板上へのAlN成長過程
　　　　3-1-4．NEDOプロジェクトにおける取組み
　　　　表2-16．プロジェクトの開発課題一覧
　　3-2．製品化の状況
　　　　・TDI社
　　　　図2-54．TDI社のAlN-on-SiC基板
　　　　・Crystal IS社
　　　　【参考文献】
4．ZnO（酸化亜鉛）
　　4-1．バルク結晶育成技術
　　　　図2-55．育成炉と育成された3インチZnO基板
　　4-2．エピタキシャル成長技術
　　　　図2-56．基板Aと基板B上にホモエピしたZnO薄膜の違い
　　　　図2-57．基板Aと基板B上薄膜のAFM観察
　　4-3．製品化の状況
　　　　・東京電波
　　　　図2-58．水熱法による人工水晶の大量生産
　　　　図2-59．開発中の応用製品の一例（ZnO-UVセンサ＆モジュール）
　　　　【参考文献】
5．単結晶ダイヤモンド
　　・産業技術総合研究所における取組み
　　　　図2-60．繰返し成長技術と成長した6.6カラット単結晶ダイヤモンド
　　　　図2-61．ダイヤモンドウェハ製造技術の比較
　　　　【参考文献】
6．光学結晶
　　　　表2-17．非線形光学結晶
　　6-1．LN、LT
　　　　6-1-1．結晶育成技術
　　　　・日立金属における取組み
　　　　図2-62．坩堝の構成図と無添加SLN単結晶
　　　　6-1-2．光学素子への応用
　　　　図2-63．QPM素子による波長変換の例
　　　　図2-64．多重パルス電界印加による分極反転方法
　　　　6-1-3．製品化の状況
　　6-2．CLBO
　　　　6-2-1．結晶育成技術
　　　　図2-65．CLBO結晶の写真
　　　　6-2-2．波長変換素子への応用
　　　　図2-66．CLBOを用いた高出力266nm光の発生
　　　　図2-67．波長1547nm光を基本波に用いた193nm光発生
　　　　6-2-3．製品化の状況
　　　　6-3．DAST
　　　　6-3-1．結晶育成技術
　　　　図2-68．DAST結晶
　　　　図2-69．S1ope Nuc1eation法
　　　　6-3-2．製品化の状況
　　　　図2-70．古河機械金属の結晶育成法と育成したDAST結晶
　　　　【参考文献】
7．その他の単結晶
　　7-1．CaF2（フッ化カルシウム）
　　　　図2-71．半導体露光装置の短波長化の進展
　　　　7-1-1．開発動向
　　　　・トクヤマ
　　　　図2-72．結晶育成装置の概観と模式図
　　　　図2-73．大型結晶の写真
　　　　図2-74．CaF2結晶とSiO2の透過率比較
　　　　7-1-2．半導体露光装置への適用
　　　　図2-75．液浸露光装置の写真
　　　　7-1-3．製品化の状況
　　7-2．シンチレータ結晶
　　　　表2-18．PET用シンチレータの特性比較
　　7-3．タンパク質結晶
　　　　図2-76．タンパク質結晶作製技術
　　　　【参考文献】

第3章　今後の展望

1．将来市場規模予想
　　表3-1．機能性単結晶の市場規模予想（ワールドワイド）
　　図3-1．機能性単結晶の市場規模予想（ワールドワイド）
2．推定根拠
　　・SiC
　　　　表3-2．パワー半導体素子の市場規模と必要なSiC基板枚数の予測
　　・GaN
　　　　表3-3．GaN基板応用素子の市場規模と必要なGaN基板枚数の予測
　　・AlN
　　・ZnO
　　・非線形光学結晶
3．需要予測（単結晶基板の応用面から見た需要動向）
　　・SiC
　　・GaN
　　・AlN
　　・ZnO
　　・非線形光学結晶