ダイヤモンド半導体銘柄の多様なアプローチ。実用化に向けた各社の技術とは

EVの普及やデータセンターの拡大など、社会全体の消費電力が増大する中、電力効率を飛躍的に高める次世代パワー半導体への期待が高まっています。

その選択肢の一つとして研究が進められているのが、従来のシリコンとは異なる特性を持つ「ダイヤモンド」です。

しかし、ダイヤモンドは極めて硬く、その加工は容易ではありません。この技術的障壁に対し、材料そのものを開発する総合メーカー、特殊な加工装置を開発する企業、そして専門的な受託研磨を手掛ける企業など、バリューチェーンの各段階で専門企業が独自の技術で挑んでいます。

本稿では、こうしたダイヤモンド半導体の実用化に取り組む企業の動向や、その背景にある技術について紹介します。

ダイヤモンド基板でGaNトランジスタの性能を向上「住友電工」

住友電気工業は、光通信と無線通信の両分野で化合物半導体を手掛ける、世界でも稀有な総合メーカーです。

その研究開発を象徴するのが、大学との共同研究で成功した「ダイヤモンド基板上の窒化ガリウム（GaN）トランジスタ」の作製。

ダイヤモンドを半導体として直接利用しているわけではありませんが、高周波・高出力デバイスとして期待されるGaNトランジスタの課題であった自己発熱を、ダイヤモンドの高い熱伝導率で解決。

熱抵抗を大幅に低減できる技術が確立されています。

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この技術は、次世代の移動体通信や衛星通信で求められる、大容量かつ低消費電力なデバイスの実現に繋がるものです。同社は既に2インチサイズでの作製に成功しており、現在は4インチでの開発を加速させ、量産化に向けた研究開発を進めています。

長年にわたり培ってきた化合物半導体の材料技術と、大型ダイヤモンド基板の製造・研磨に関する独自のノウハウが、この挑戦を支えます。

生成AIの普及に伴うデータセンター向け光デバイスの需要などを背景に、住友電工はダイヤモンド半導体分野の研究開発を進めています。

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独自の技術力でダイヤモンド半導体を加工「ディスコ」

ディスコは、半導体や電子部品の製造に不可欠な「Kiru（切る）・Kezuru（削る）・Migaku（磨く）」という精密加工技術に特化した、世界トップクラスの装置・ツールメーカーです。

ディスコの強みは、単に装置や消耗品を販売するだけでなく、顧客が抱える加工課題に対し、最適な加工条件までを導き出す「アプリケーション技術」を組み合わせた、トータルソリューションを提供できる点にあります。

さらに、無償の「テストカット」サービスを通じて顧客の課題を共に解決することで、強固な信頼関係と高い参入障壁が築かれています。

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同社は、その高度な技術力を、次世代のパワー半導体として期待される「ダイヤモンド半導体」の加工にも応用。

独自のレーザースライス技術「KABRA®プロセス」を活用し、従来の方式では難しかった大口径ダイヤモンドウェーハの製造を可能にし、低コスト化にも貢献しています。

ディスコは、「Kiru・Kezuru・Migaku」という普遍的な技術を深く追求することで、半導体産業の進化を支える役割を担っています。

＞＞ 砥石屋から世界トップ企業へ ！半導体装置メーカー「ディスコ」の独自戦略に迫る

産学連携でダイヤモンド半導体加工に挑む「ジェイテックコーポレーション」

ジェイテックコーポレーションは、大学や研究機関との連携で生まれた最先端技術の事業化を進める研究開発型企業です。

同社は保有するナノ表面加工技術を、次世代パワー半導体として期待されるダイヤモンド半導体の加工装置の開発へと展開しています。

その技術力の核心は、大阪大学などとの共同研究を基盤とする、原子レベルでの超精密加工技術にあります。

特に、ダイヤモンドウェーハのような極めて硬く加工が難しい材料に対し、独自の「PAP（プラズマ援用研磨法）」を開発。この技術は、極めて平坦な表面仕上げを可能にし、高性能なダイヤモンド半導体の実現に貢献するものです。

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このPAPを搭載した開発装置は、既に複数の半導体関連企業へ施策向け装置として納入が開始されています。

また、SiC（炭化ケイ素）やGaNといった、他の次世代パワー半導体向けの研磨装置開発も並行して進めるなど、多角的なアプローチで研究開発を行っています。

ジェイテックコーポレーションは、産学連携で生まれた独自の技術を基に、半導体材料の加工分野で事業展開を進めています。

＞＞ ジェイテックコーポレーションの企業情報

磨く技術で難削材に挑む「Mipox」

Mipoxは、1925年の創業以来、「塗る・切る・磨く」というコア技術を深耕してきた精密研磨の専門企業です。

同社は、長年培ってきた「磨く」技術をダイヤモンドなどの次世代半導体材料の加工に応用し、新たな事業領域での展開を進めています。

同社の最大の特徴は、単に研磨材や装置を販売するのではなく、顧客から材料を預かり、最適な加工を施して返す「エンジニアリング研磨サービス（受託研磨加工）」という独自のビジネスモデルにあります。

これにより、最先端のニーズを直接捉え、それを自社の製品開発にフィードバックするという好循環が生み出されています。

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特に注力しているのが、ダイヤモンドやSiCといった、極めて硬く加工が難しい「難削材」の研磨。ダイヤモンドウェーハの加工においては、製品の品質や歩留まりを左右する「エッジトリートメント処理技術」を確立しています。

こうした技術力が評価され、NEDOのグリーンイノベーション基金事業に参画するなど、国主導のプロジェクトでも役割を担っています。

「100年ベンチャー」として、Mipoxは「磨く」技術の追求を通じて、EVや次世代電力網などに用いられるパワー半導体の技術進化に貢献しています。

＞＞ Mipoxの企業情報