2007年版 立ち上がる機能性単結晶市場の現状と将来展望 ~SiC、GaN、その他~

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発刊日
2007/09/25
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体裁
A4 / 134頁
資料コード
C49110900
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調査資料詳細データ

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リサーチ内容

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
 

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