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プロジェクトの基本情報

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2019年3月18日更新

パワーデバイス用ウエハメイクプロセスの圧倒的なコスト低減を実現する、高品位・効能率な研削加工技術

株式会社ニートレックス本社

プロジェクト名 次世代パワーデバイス用ウエハ加工工程を簡略化する超均一組織研削砥石の開発
対象となる川下分野 自動車、エネルギー、その他
川下企業におけるニーズの対応 高機能化(精度・性能の向上など)
効率化(生産性・作業性の向上など)
低コスト化(ランニングコスト低減、ロス削減、 省力化など)
上記ニーズに対する具体的な数値 SiCウエハ表面粗さRa0.5nm、潜傷深さ1μm以下
事業実施年度 平成26年度~平成28年度
事業化状況 事業化済み(すでに販売実績あり)
対象としている素材 SiC、GaN、LN(L i N b O 3)、LT(LiTaO3)、サファイア

プロジェクトの詳細

プロジェクトに至った背景・経緯
電気自動車・ハイブリッド車などの次世代自動車においては電池に蓄えられた電力を無駄なく効率良く使用するために、直流を交流に変換する装置に使用されるパワーデバイスが必要である。このパワーデバイスに要求される性能は、低損失・高耐圧・高温、高速動作、小型化などの面で厳しくなり、最早、シリコンで実現可能な性能の限界(理論性能)を超えたと言える。次世代自動車パワーデバイス用材料としてはSiC、GaN、ダイヤモンド等が有望視されており、これらの材料への移行が課題である。
研究開発のポイント
パワーデバイス材料のSiC、GaN、ダイヤモンドは硬く・脆いためウエハ加工に時間を要し、加工コストがウエハ価格の1/2 を占め市場拡大の妨げとなっている。コスト低減には加工プロセスの簡素化と高速化が必須である。また、SiC市場では6inchウエハへ移行も進んでいる。切断→研削→機械研磨→化学機械研磨と4工程を要した従来の加工方法から、低加工速度で大口径化への対応困難な機械研磨工程を省略し工程の簡素化と高速化を図ることでコストの大幅な削減が見込まれる。研削から直接、化学機械研磨に移行可能な高品質加工面を得ることのできる研削砥石の開発が上記を実現する鍵となる。
研究開発の具体的な成果
研削で機械研磨と同等もしくはそれ以上の高品質加工面を得るために、サブミクロン以下の砥粒と結合剤および気孔が塊粒なく超均一分散したビトリファイド砥石が必須となる。独自の配合プロセスの開発により超均一分散組織砥石の製造に成功した。本砥石を用いてSiCウエハを加工すると、機械研磨以上の性能である、表面粗さRa<1nm、潜傷深さ<1μmが得られた。さらに、本砥石を用いることにより、加工プロセスが簡略化及び高速化し、CMP時間も含めた加工時間を従来工程の40%短縮することに成功した。
利用イメージ、今後の活用が見込める分野・製品等
高脆性材料の表面平滑化:SiC及びGaN等パワーデバイス用結晶のウエハ加工、サファイア、超硬、石英、LT(LiTaO3)、LN (L i N b O 3)等の精密加工、SiCウエハのバックグラインディング等にも適用可能

事業化への取り組み

事業化状況、規模 製造部門である技術開発3名、販売部門である営業技術(東京、北関東、仙台、名古屋、大阪、岡山)6名、合計9名によるチームを編成。メーカーの各製造拠点にコンタクトできる体制を取り、進捗加速に向け月1回のミーティングで情報交換を実施中。
事業化による効果 SiC、GaN等のパワーデバイス用ウエハ加工工程において機械研磨レスで研削加工からCMP加工へ移行することが可能になるため加工時間を半減することが見込め、このために生産性が倍になり、コストが半減する。それによりパワー半導体の使用が加速度的に進み、省エネ化に貢献する。
研削加工のみで、Ra<1nm以下の表面平滑が可能となるため、サファイア、超硬、石英、LT、LN等の機械研磨加工を研削に置き換える可能性が生じた。
知財・広報活動 セミコン、JIMTOF等の展示会に出展。また、公益財団法人科学技術交流財団による「窒化ガリウム等次世代半導体の社会実装加速に向けた中間・後工程に係る高度な技術を有する企業群の拡大支援事業」に参加し、情報収集中。
今後の見通し ウエハ、デバイス等メーカーから、テスト加工の打診を受けている。今後、メーカー支給のワークを弊社加工機でテスト加工し、各案件の要望事項に合わせて砥石性能をチューニングする。その成果をもって、メーカーのライン上でのテストへつなげ、本格採用を目指す。
当初の目標を踏まえた
上での達成度や
新たな課題
製品開発はほぼ完了。
顧客要求項目によるアプリケーションに対応していく事が課題。
また、基礎の加工データの安定性(ワークを数多く削っても、加工状態、砥石磨耗等に変化がないのか)の確認
川下産業からの引き合い状況
(件数等、内容)
有償テスト品納入2件(SiC,GaN各1件)
社内テスト依頼1件、内示1件(SiC2件)

研究開発の体制

事業管理機関 一般財団法人ファインセラミックスセンター
法認定事業者 株式会社ニートレックス本社
研究実施機関 株式会社ニートレックス本社
一般財団法人ファインセラミックスセンター

PRコメント

SiC, GaN等の高硬度脆性材料の表面を高速(4inchウエハで6.4μm/min、6inchウエハで3.7μm/min)で加工しながら、高品質な加工面(Ra<1nm、加工変質層厚<1μm)を得ることのできる超微粒均一分散砥石の開発に成功しました。本砥石は、ウエハ製造プロセスにおいて、研削加工から直接CMP加工に移行できるため、機械研磨レスとなり加工時間及び加工工程の大幅短縮をもたらします。
また、本砥石は他の高硬度脆性材料においても高速かつ高品質な加工が可能です。そのため高コストで時間のかかる機械研磨から研削への代替が期待できます。
本砥石を用いた弊社研削設備によるテスト研削での性能確認も可能です。

企業情報

社名 株式会社ニートレックス本社
所在地 〒470-2343 愛知県知多郡武豊町小迎184
電話番号 0569-72-0551
社員数 170名 (男性  140名、女性  30名)
資本金 3,000万円
業種 窯業・土石製品製造業
事業内容 研削砥石製造
研削ホイール製造
URL http://www.nitolex.co.jp
保有する生産設備と
スペック
各種製砥用設備(撹拌機、油圧プレス、ヒートプレス、電気炉、シャトルキルン、NC仕上機、検査装置 等)
各種研削試験機(平面研削盤、円筒研削盤、アンギュラー研削盤、工具研削盤、平面ホーニング盤、インフィード研削盤 等)
生産拠点エリア 国内 所在地:愛知県知多郡武豊町小迎184
海外 所在地:中国 広州
海外生産対応 不可
本プロジェクトに
関する問い合わせ先
部署名
技術開発室
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