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宝石部品

ダイヤモンド

 

単結晶ダイヤモンド基板

ダイヤモンド半導体を用いた大電力制御素子、高周波大出力素子、スイッチング素子などのデバイスは、従来のSiデバイスに比べ数100から数10,000倍の性能を発揮するとされ、ポストSi半導体として理想的ともいえる究極デバイスとしてその実用化が期待されています。これらのデバイスの実現には大口径の単結晶ダイヤモンド基板の実現が必要不可欠です。当社で開発した単結晶ダイヤモンド基板の安定製造技術は、ダイヤモンド半導体分野の研究開発を活発化させ、ダイヤモンド半導体デバイスの実用化加速に大きく貢献します。

ダイヤモンドの製造方法

ダイヤモンドは高温高圧合成法(High Pressure and High Temperature, HPHT)や化学気相蒸着法(Chemical Vapor Deposition, CVD)で作ることができます。現在のダイヤモンド合成法の主流は高温高圧合成法や高温高圧合成法により成長させたダイヤモンド基板を下地基板として用い、その上に化学気相蒸着法によるホモエピタキシャルする手法が用いられています。しかし、高温高圧合成法では結晶品質に優れる反面、大口径を得ることができず、得られる基板のサイズは小さいものに限られていました。
 世界初 大口径ダイヤモンド製造方法
 
並木では、大口径ダイヤモンド基板を得ることをターゲットにヘテロエピタキシャル法を採用しました。ヘテロエピタキシャル法はダイヤモンド以外の異種基板を下地として用いる手法で、原理的にはダイヤモンドの成長可能な大きな下地基板があれば、その下地基板と同径のダイヤモンドを得ることができます。しかしながら、ダイヤモンド基板合成に適した下地基板がなく、ダイヤモンドの成長が難しいことに加え、下地との熱膨張係数差や格子定数差により応力や転位が発生し、結晶品質の低下やクラックを発生させてしまう問題がありました。そこで並木では、青山学院大学が開発したIr/MgOを用いた下地成長技術を導入、さらに新たに開発したダイヤモンドマイクロニードル成長法(特許第6142145号)を複合させることにより、ヘテロエピタキシャルによる応力やクラックの低減に成功し、高温高圧合成法並の高品質ダイヤモンド基板の安定製造を可能としました。

ヘテロエピタキシャル法

ダイヤモンド製造方法

究極のダイヤモンド研磨 -プラズマ融合CMP法-

半導体基板分野に向けた結晶基板の最終仕上げ加工法には、超難加工材料の高効率仕上げ加工法として
九州大学 土肥俊郎特任教授と共同開発したプラズマ融合CMP法を適用し、原子レベルで平坦なダイヤモンド基板を提供
します。

 

     
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