スーパージャンクション構造を有する半導体素子の製造方法

開放特許情報番号

L2024001400

開放特許情報登録日

2024/6/4

最新更新日

2024/6/7

基本情報

出願番号	特願2022-170586
出願日	2022/10/25
出願人	高見澤　彰一
公開番号	特開2024-062620
公開日	2024/5/10
登録番号	特許第7303971号
特許権者	高見澤　彰一
発明の名称	スーパージャンクション構造を有する半導体素子の製造方法
技術分野	電気・電子、無機材料
機能	材料・素材の製造
適用製品	トレンチフィル（デイープトレンチ）製法によるスーパージャンクションＭＯＳＦＥＴ
目的	微細で高アスペクト比のトレンチをエピタキシャル成長でボイドを発生させないように短時間で埋め込むことにより、現状よりオン抵抗の小さな、製造コストの低いスーパージャンクションMOSFETの製造方法を提供する。
効果	シリコン系パワー半導体として広く用いられているパワーMOSFETの性能向上、コスト低減により200Vから800Vの範囲の電化製品の消費電力低減を推進する。
技術概要	スーパージャンクションMOSFETの性能向上、コスト低減を実現するために、それまでのマルチエピ法を凌ぐと考えられていたトレンチフィル法の製造技術の開発が行われたが、マルチ法を置き換えるような成果が得られなかった。その理由を原理的に検討した結果、いくつかの誤解や理解不足があることが解り、その対策により現状のマルチエピを凌駕できる製造方法を考案して、試作で確認している。 特許第７３０３９７１号でその内容を詳細に説明している。その要点は、特定の結晶方位にトレンチを形成し、ＳｉＨＣｌ３、又は、ＳｉＨ２Ｃｌ２をソースとした１０００土５０℃の温度において、反応律速的なエピタキシャル成長で埋め込みエピタキシャル成長が行われるように、トレンチが形成された基板の全成長面でのエピタキシャル反応で、時間当たり消費されるシリコンソースの量をそこに供給されるシリコンソースの量が上回るように、反応温度、及び、反応ガス条件と生成物のＨＣＬ濃度を調整して、ボイド発生が生じない範囲で高速な成長速度でトレンチ埋め込みを行うことである。殆ど既存設備で対応できるので、試作確認は僅かな費用で可能であるので、低リスクで開発を進められる。
実施実績	【試作】  許諾先は　条件ではなく希望であるが、 本特許を肯定的に捉えいぇいる会社であること 設計能力を持っていること 試作能力を持っていること 出来ればすべての製造の能力を持っていること、
許諾実績	【無】
特許権譲渡	【否】
特許権実施許諾	【可】 対価条件（一時金） 【要】契約に係る全ての（弁理士、弁護士）費用 対価条件（ランニング） 【不要】  希望譲渡先（国内） 【可】SJMOSの製造販売をおこなう明確な事業方針を持っていること。他の会社や財団と本件に係る開発、事業活動に参画していないこと。 希望譲渡先（国外） 【否】

アピール情報

アピール内容

パワー半導体の大半は従来、シリコンのIGBT(600V以上)とMOSFET(600V以下)が用いられていた。最近、SiCやGaN／Siがを用いた素子の需要が増大しているがそれに伴う性能／コストの向上はぞれ程でもない。シリコンパワー半導体の生産規模はSiCやGaN／Siと比べてかなり大きい。IGBTを中心に300mmφ化も進められていでコスト低減が進んでいる。RCIGBTによる性能向上も実現されているが、MOSFIについてはスーパージャンクション(SJ)MOSFETで性能向上は実現したが工程が複雑でTATが長くなり高コスト問題があった。マルチエピ法に代わるトレンチフィル法の開発が2000年代に進められたがトレンチをボイドの発生を抑制してエピタキシャル成長で埋め込むために長時間を要し、むしろコスト高となり、実用化は2,3社だけがその製法を継続している。 ウエーハメーカーの埋め込みエピ委託において、不安定ながら高速でボイドの発生を抑制して短時間に埋め込むこともできることがあった。トレンチフィル法の技術を埋没させないように原理的な検討を行い、従来の開発活動に、2,3の技術的誤解や重要項目を見落としてあったことが解った。その点を考慮してマルチエピ法より微細なSJMOSを高い生産性で試作できることを確認している。その内容については、特許第３７０３９７１号で詳細に説明している。出来ることなら日本のメーカーに実用化を進めて欲しいと思っている。研究投資が僅かで済むので、先ず、試作で確認してシリコンのSJMOSの高性能化、低コスト化を事業ベースでの展開して頂きたいと思う。若干の実績もある。無理と言われていた、150mmφのバッチ式装置で3,4度の試作実験で600V級のトレンチのボイドフリーで埋め込み条件を見出し、耐圧等の電気特性の確認をおこなっている。1200VのトレンチフィルSJMOSの開発も進めて頂ければと思っている。事業化のリスクをとる日本の1社に対して、無償で実施権を譲渡します。PCT出願済です。それらについては特許権取得を優先させます。取得できた時は、海外販売ができるように配慮します。利益最優先ではなく、先行者利益を確保した後は相談の上、若干の実施許諾料を前提に技術を開放させていきたいと希望しています。特許に、原理的な検討内容を書き込んでいますので、ご検討の上事業化の検討をお願い致します。

登録者情報

登録者名称	高見澤　彰一

技術供与

ノウハウ提供レベル	量産仕様の提供 【否】 特殊仕様の提供 【否】
技術指導	【可】 期間 設備導入期間を除いて、２年間。含む人材育成 技術指導料 【要】技術指導料は500k\/Mを希望。年金生活者のため、税金で相殺される分が大きいため。リモートでできるだけ対応したい。 バッチ式での成功実績があるが、相手方が積極的であったことが成功の大きな要因であったと思っている。アイディアも提供します。コンサルタントよりは実務的に対応します。コンサルタントは必要な場合支援しますが、対価は求めません。
コンサルティング	【可】 期間 ２年間を原則にして頂きたい。 コンサルティング料 【不要】事業立ち上げが許諾の前提であるので事業化が成功するようにサポートします。技術指導にコンサルティングも含めて対応します。

事業化情報

事業化条件	特別資格 【不要】  必要設備 【有】シリコン200mmφエピタキシャル装置とボッシュ法のRIE装置が必要であるが、試作段階ではその工程を外部委託することが可能である。その前後のパワーMOSFETの工程、設備の所有がほぼ必須条件である。 必要環境 【無】  設備費用 【有】  ポテンシャル 【要】パワーＭＯＳの設計、開発技術に関する人材を有していること。 マーケット情報 【無】
質的条件	事業化実績 【無】  追加開発 【不要】  その他情報 【不要】

その他の情報

海外登録国	台湾
関連特許	国内 【無】 国外 【有】  台湾
試作品評価	【否】
設備売却の意思	【無】
設備購入ルート	自社ルート提供 【否】 設備メーカ紹介 【可】
販売ルート	自社ルート提供 【否】 販売会社紹介 【否】
追加情報	事業化推進に当たり、設備状況に応じて対応して頂けるようにします。試作、量産段階での一部工程の外注化等により目的を短期間に達成するように協力します。 微細化、低耐圧、高耐圧その他の技術開発についても、ビジネスの一環として進めて頂きたいと思います。 新材料等で、競合できない技術が実用化された際は、本件の事業の終了に協力します。