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November 29, 2013, Lyon--ヨールディベロップメント(Yole Développement)は、「半導体アプリケーション向けダイヤモンド材料」レポートを発表した。
同レポートは、様々なダイヤモンド材料の完全分析を行っている。その特性、製造工程、半導体デバイスにおける用途、主要プレイヤなど。また、この市場は現在、比較的小規模であるが、長期的には巨大市場となる可能性がある。このレポートでは、同ビジネスの中期、短期指南も掲載している。
ダイヤモンド材料の開発の歴史は50年以上ある。従来の工具用途以外にダイヤモンドの関心は光学およびサーマルアプリケーションに拡大しており、高温動作のハイパワーデバイスや高周波デバイスなど半導体デバイスで新たなアプリケーションに広がっている。
事実、ダイヤモンド固有の物理的電気的特性としてよく知られている熱伝導性、ワイドバンドギャップ、優れた電気絶縁性、極めて高いブレイクダウン(降伏)電圧、非常に高いキャリア移動度などがあることから、ダイヤモンドは究極性能を持つ電子デバイスの優れた候補となっている。
しかし、ダイヤモンドのコスト、また残された技術的障害が制限要因となって、ダイヤモンド材料のアプリケーションは少なく、ハイエンドデバイスに限られている。
高圧パワーエレクトロニクス、高周波ハイパワーデバイス、ハイパワーオプトエレクトロニックデバイス(レーザダイオード、LED)などのダイヤモンドアプリケーションがこのレポートの焦点となっている。
パッシブ(熱拡散)とアクティブ(ダイオード、トランジスタ)の両方のダイヤモンドソリューションが、市場の定量化では考慮されている。
高品質材料の高コストにもかかわらず、2013年には多数のプレイヤがダイヤモンド材料市場に参入し、また最大セグメントであるR&D活動も始めている。このレポートでは、2013-2020年ダイヤモンド材料市場の成長には、2つのシナリオが提示されている。「基本シナリオによると、半導体デバイス向けのダイヤモンド材料市場は2020年に4300万ドルを超える。用途は、主としてハイパワーデバイスの熱マネージメントで熱拡散向けになる」とアナリスト、Milan Rosina氏はコメントしている。
ショトキーダイオードやトランジスタなどの電子応用は高品質の単結晶CVDダイヤモンドを必要とする。このようなダイヤモンドは、高いキャリア移動度、長寿命キャリア、高絶縁破壊電界、高い熱伝導性などの優れた特性を備えている。
高圧高温(HPHT)法によるダイヤモンド結晶から造られた高品質低欠陥ダイヤモンドウェハは、サイズがわずか数mmしかない。一方、SiCなどの競合半導体材料は、すでにウェハサイズ最高150mmが入手可能になっている。今後のダイヤモンドベースアクティブデバイスでは、ウェハサイズ2インチ以上、欠陥密度100㎝-2以下が不可欠となる。Yole Développementの単結晶ダイヤモンドウェハ技術ロードマップによると、低欠陥2インチウェハの市販は2016-2017年になる見込みだ。
結晶成長では、拡張性があるということで、HPHTよりもマイクロ波エンハンストCVD(MWCVD)の方が有望視されている。ヨールのレポートでは、MWCVDは、薄膜成長でも最も有望な技術と見なされている。高品質ダイヤモンド厚膜は、単結晶ダイヤモンドウェハでホモエピタキシー成長できる。
(詳細は、 www.yole.fr)