QST (Qromis Substrate Technology) 基板は、GaN(窒化ガリウム)デバイスの成長に特化して開発された複合材料基板です。従来の基板が抱えていた課題を解決し、特に高耐圧化と大口径化を実現することで、次世代パワー半導体の普及を加速する技術として注目されています。
💡 QST基板の主要な特徴と優位性
1. GaNとの熱膨張係数(CTE) の一致
QST基板の最大の特長は、エピタキシャル成長層であるGaNと熱膨張係数が非常に近いように設計されている点です。
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課題の解決: 従来のGaN on Si(シリコン基板上GaN)では、GaNとSiのCTEの違いから、GaN成長時の高温プロセス後に冷却する際に大きな熱応力が生じ、GaN層に反りやクラック(ひび割れ) が発生するという問題がありました。
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高耐圧・高品質化: QST基板はこの熱応力を大幅に抑制できるため、デバイスの高耐圧化に必要な厚膜(20μm以上も可能)で高品質なGaNの成長が可能になります。
2. 大口径化とコスト競争力
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QST基板は、現在の主流なシリコン(Si)半導体製造ラインで利用されている300mm(12インチ) の大口径に対応可能です。
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Si基板上のGaNでは、大口径化に伴う反りやクラックにより歩留まりが低下しますが、QST基板はCTEがGaNに近いため、大口径でも高い歩留まりで安定したGaN成長ができます。
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これにより、生産コストが大幅に削減され、GaNパワーデバイスの市場普及を後押しします。
3. 複合材料と電気絶縁性
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QST基板は、高電気絶縁性の多結晶AlN(窒化アルミニウム)コア材料などを含む複合材料で構成されています。
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この高い電気絶縁性により、ウェーハレベルでのモノリシックなパワー集積回路(IC) の実現に不可欠なクロストークの抑制に貢献し、システムオンチップ(SoC) GaN ICの道を開きます。
QST基板は、米国Qromis社(QSTはこの会社の登録商標)によって開発され、日本では信越化学工業などがライセンスを取得し、製造・販売を進めています。
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