QST基板を用た高耐圧GaN HEMTデバイス｜用語集

QST基板を用いた高耐圧GaN HEMTデバイスは、従来のシリコン（Si）基板上GaNデバイスが抱えていた課題を克服し、次世代パワー半導体の高性能化と低コスト化を実現する革新的な技術です。

QST (Qromis Substrate Technology) 基板は、特にGaN（窒化ガリウム）結晶の成長に最適化された複合材料基板です。

QST基板の主な特長と高耐圧化への貢献

QST基板がGaN HEMTデバイスの高耐圧化と大口径化に貢献する主要な理由は、その熱膨張係数（CTE） の特性にあります。

1. GaNとの熱膨張係数の一致

課題の克服: 従来のGaN on Si (シリコン基板上GaN) では、GaNとSiのCTEが大きく異なるため、高温でのエピタキシャル成長後に冷却すると、大きな熱応力が発生し、GaN膜に反りやクラック（ひび割れ） が生じました。
QSTの解決策: QST基板は、GaNと熱膨張係数がほぼ同等になるように設計されています。これにより、熱応力が大幅に抑制され、高品質で欠陥が非常に少ない厚膜のGaNを成長させることが可能になりました。

2. 高耐圧化の実現 (厚膜GaNの成長)

耐圧と膜厚の関係: GaN HEMTのようなパワー半導体の耐圧は、ドレイン-ゲート間にかかる電界を遮断するためのドリフト層（GaN層）の厚さと結晶品質に強く依存します。膜が厚いほど、高い耐圧を実現できます。
QSTの優位性: QST基板は、熱応力を抑制できるため、従来のSi基板では困難だった10µmを超える厚いGaN膜（資料によっては20µm以上）の成長を実現できます。この厚膜GaNにより、デバイスの高耐圧化（650V級から1200V超まで）が可能になります。

3. 大口径化と低コスト化

QST基板は、既存の300mm（12インチ）のSi半導体製造ラインで利用できるサイズでの提供が進められています。
大口径基板での製造は、一度に多くのチップを生産できるため、デバイスの製造コストを大幅に削減することに繋がり、GaNパワーデバイスの普及を加速させます。

応用分野

QST基板を用いた高耐圧GaN HEMTデバイスは、その高い性能とコスト競争力から、以下のような幅広い分野で応用が期待されています。

電気自動車 (EV) のオンボード充電器やインバータ
AIデータセンターやサーバーの電源
産業機器の電源
再生可能エネルギー関連機器（太陽光発電インバータなど）

この技術は、GaNの優れたポテンシャル（高耐圧、低損失、高速スイッチング）を活かし、電力変換効率の向上とシステム全体の小型化に大きく貢献します。

下記資料では「QST基板を用いた高耐圧GaN HEMTデバイス」について詳しく解説されています。
300mm QST基板を用い高耐圧GaN HEMTデバイスを開発、信越化学 出典：EETimes
https://eetimes.itmedia.co.jp/ee/articles/2511/17/news028.html

	SSG6M80Aシリーズマルチチャネル・コヒーレント・マイクロ波信号発生器主な特長・最大周波数 13.6 GHz/20 GHz ・出力周波数分解能最大0.001 Hz ・位相ノイズ < -136 dBc/Hz @ 1 GHz、オフセット 10 kHz（測定値）・コヒーレントモード、搬送周波数 = 10 GHz、周囲温度変動 ±2℃、観測時間 5時間、位相変動 < 1.5° ・チャンネル間の周波数、振幅、位相を個別に調整可能。単一デバイスチャンネル同期および複数デバイスチャンネル位相同期をサポート。位相メモリ機能搭載・アナログ変調、パルス変調（オプション）

	SSA6000A Series Signal Analyzer Main Features ・Measurement Frequency Range: 2 Hz ~ 50 GHz ・IQ Analysis Bandwidth: 1.2 GHz ・Real-time Spectrum Analysis Bandwidth: 400 MHz ・Phase Noise: -123 dBc/Hz @ 1 GHz, 10 kHz offset ・DANL: Less than -165 dBm/Hz ・Demodulation and analysis of signals from multiple mobile communication standards including 5G NR, LTE/LTE-A, WLAN, and IoT, as well as wireless connections.
	SNA6000A Series Vector Network Analyzer Key Features ・Frequency Range: 100 kHz ~ 50 GHz ・Dynamic Range: 135 dB ・IF Bandwidth Range: 1 Hz ~ 10 MHz ・Output Power Setting Range: -60 dBm ~ +20 dBm ・Supports 4-port (2-source) S-parameter measurements, differential (balanced) measurements, time-domain analysis, scalar mixer measurements, etc. ・Optional accessories include electronic calibration kits, switch matrix, and mechanical switches.
	SDS8000Aシリーズオシロスコープ特長と利点 4チャンネル + 外部トリガーチャンネルアナログチャンネル帯域幅：最大16GHz(8/13/16GHz) リアルタイムサンプリングレート：最大40GSa/s（全チャンネル同時） 12ビットADC 低ノイズフロア：16GHz帯域幅で176μVrms SPOテクノロジー・波形キャプチャレート：最大200,000フレーム/秒・ 256段階の波形輝度と色温度表示をサポート・最大2Gポイント/チャンネルのストレージ容量・デジタルトリガー

QST基板を用た高耐圧GaN HEMTデバイス

QST基板の主な特長と高耐圧化への貢献

1. GaNとの熱膨張係数の一致

2. 高耐圧化の実現 (厚膜GaNの成長)

3. 大口径化と低コスト化

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