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2017年12月7日
富士通株式会社
株式会社富士通研究所
世界初、単結晶ダイヤモンドと炭化シリコンを常温で接合する技術を開発
効率的に冷却し、GaN-HEMT送信用パワーアンプの高出力化によりレーダーの観測範囲を約1.5倍に拡大
富士通株式会社（以下、富士通）と株式会社富士通研究所（注1）（以下、富士通研究所）は、炭化シリコン（SiC）（注2）基板に単結晶ダイヤモンドを常温で接合する技術を世界で初めて開発しました。本技術を高出力窒化ガリウム（GaN）（注3）高電子移動度トランジスタ（HEMT）（注4）の放熱に活用することで、高出力での安定動作を可能にします。
レーダーや無線通信の長距離化・高出力化に伴い、デバイスの発熱量が増大し性能や信頼性に影響を及ぼすため、デバイスの熱を効率的に冷却装置に伝え冷却する必要があります。単結晶ダイヤモンドは高い熱伝導率を持つことが知られているものの、従来技術では、製造プロセスで不純物除去に利用されるアルゴン（Ar）ビームにより表面に低密度なダメージ層が形成されるため接合強度が弱く、また、シリコン窒化膜（SiN）などの絶縁膜によって接合する場合はSiNの熱抵抗が熱伝導のボトルネックになっていました。
今回、ダイヤモンドの表面を非常に薄い金属膜で保護することによって、ダメージ層の形成を抑制し、SiC基板に単結晶ダイヤモンドを常温で接合すること（常温接合）（注5）に成功しました。実測した熱パラメーターを用いたシミュレーションにより、本技術を用いたデバイスの熱抵抗が従来の61%に低減することを確認しました。
本技術により、さらに高出力なGaN-HEMT送信用パワーアンプを実現し、気象レーダーなどのシステムへ応用した場合、レーダーの観測範囲を約1.5倍に拡大することが可能となります。
なお、本研究の一部は、防衛装備庁が実施する安全保障技術研究推進制度の支援を受けて実施されました。
本技術の詳細は、12月6日（水曜日）から9日（土曜日）まで米国のサンディエゴで開催されている半導体界面に関する国際会議「48th IEEE Semiconductor Interface Specialists Conference （SISC2017）」にて発表します。
