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加工事例
GaN（窒化ガリウム）の精密研磨加工 | 加工事例と素材の特徴・用途

GaN（窒化ガリウム）の精密研磨加工 | 加工事例と素材の特徴・用途

半導体

このページでは、TDCにおけるGaN（窒化ガリウム）の精密加工事例と、素材の特徴・用途について解説をします。

TDCの超精密加工について、下記内容を記載したPDFカタログをダウンロードいただけます。
●表面粗さRa1nmを実現する超精密鏡面加工
●自社開発技術（高精度鏡面ロール・超精密鏡面金属箔・スペーサー／シムなど）
あわせてご覧くださいませ。
TDCカタログ

Contents

TDCにおけるGaN（窒化ガリウム）の精密加工例
GaN（窒化ガリウム）とは
GaNの用途
パワー半導体GaN・SiC・Siの性能比較
GaNの精密加工はTDCまでご相談ください

TDCにおけるGaN（窒化ガリウム）の精密加工例

TDCでは、GaNウエハおよびエピタキシャル膜の研磨実績があります。パワー半導体として用いられるGaN on Si、GaN on GaNウエハの研磨にも対応しています。

加工実績の概要は以下の通りです。

対応ウエハサイズ：〜6インチ
対応形態：GaNウエハ、エピタキシャル膜
GaN on Si、GaN on GaN ウエハへの対応実績あり
小ロット対応：1枚から

その他材質についての精密加工の実績は、下記ページよりご覧いただけます。
・TDCの表面粗さ実績一覧

GaN（窒化ガリウム）とは

GaN（窒化ガリウム）はGa（ガリウム）とN（窒素）の化合物半導体で、「ガリウムナイトライド」とも呼ばれます。Si（シリコン）を第一世代、GaAs（ガリウムヒ素）を第二世代とする分類において「第三世代半導体」に位置づけられる材料です。

バンドギャップ（※）はシリコンの約3倍にあたる3.39eVで、高電圧・高温・高周波という動作領域でも安定した性能を発揮します。硬くて機械的に安定した結合構造を持ち、高い熱容量と良好な熱伝導性も備えています。電力損失を抑えながら小型・高効率な電力変換を実現できるパワー半導体材料として、近年急速に普及が進んでいる素材です。

※バンドギャップとは、半導体において価電子帯から伝導帯へのエネルギー差（禁制帯）のことです。この値が大きいほど絶縁破壊電界強度が高くなり、高電圧・高電力への対応とエネルギーの高効率化が期待できます。

GaNの用途

GaNは、スマートフォンやパソコンの充電器、電車のモーター制御、太陽光発電のパワーコンディショナーなど、すでに幅広い分野で採用されています。近年は電気自動車の車載充電器やAIデータセンター向けのサーバー電源へと用途が急速に拡大しており、今後も市場規模の成長が続くと予測されています。

パワー半導体GaN・SiC・Siの性能比較

GaNと同じく次世代のワイドバンドギャップ半導体として知られるSiC（シリコンカーバイド）、および従来材料のシリコンとの性能比較表を示します。

【GaN・4H-SiC・Siの性能特性の比較表】

物質	GaN (窒化ガリウム)	4H-SiC (シリコンカーバイド)	Si (シリコン)
バンドギャップ(eV)	3.39	3.26	1.12
電子移動度(cm2/Vs)	2000	1000	1350
絶縁破壊電界(MV/cm)	3.3	2.8	0.3
電子飽和速度(cm/s)	2.7×10⁷	2.2×10⁷	1.0×10⁷
熱伝導率(W/cmK)	2	4.9	1.5

参照元：東京エレクトロンデバイス株式会社
https://www.inrevium.com/pickup/gan-power-semiconductor/

GaNは絶縁破壊電界がSiの11倍、電子移動度・電子飽和速度の高さからスイッチング特性に優れ、急速充電器・スイッチング電源・高周波デバイスへの採用が広がっています。
一方、SiCは熱伝導率（4.9 W/cmK）がGaN（2 W/cmK）を大きく上回り、モーター駆動などの高耐圧・大電流用途に強みを持ちます。両者は用途に応じた棲み分けが進んでおり、求められる性能によって使い分けられています。

SiCの基礎知識について知りたい方は「SiCの特徴・用途 | 精密加工例」の記事をご覧ください。