レゾナックと東北大学は7月8日、シリコンスラッジとCO2からSiCを作る技術をSiCパワー半導体材料の結晶成長に応用するための本格検討を開始したと発表した。
同技術は、「鉱物化」という、CO2を固体と反応させるカーボンリサイクル技術により、シリコンスラッジとCO2を再資源化し、有価なSiC原料を創出する技術へ応用するもの。
同技術が実用化すれば、SiCパワー半導体は製品として省エネルギー化に貢献するだけでなく、製造工程においてもCO2排出量削減、シリコンスラッジおよびCO2の再資源化が同時に実現し、ライフサイクル全体で環境負荷を低減することが可能になる。
両者は、シリコンウェハーの製造過程で発生する廃棄物(シリコンスラッジ)と二酸化炭素(CO2)を原料とした炭化ケイ素(SiC)粉末を、パワー半導体に用いるSiC単結晶材料の成長用原料として応用するための基礎検討を2024年より行ってきた。同技術が実用化すれば、SiCパワー半導体は、製品として省エネルギー化に貢献するだけでなく、製造工程においても、CO2排出削減、シリコンスラッジおよびCO2の再資源化が実現し、ライフサイクル全体で環境負荷を低減することが可能になる。
レゾナックは、SiC単結晶基板上にエピタキシャル層を成長させたSiCエピタキシャルウェハー(SiCエピウェハー)を製造している。SiCエピウェハーは、電動車(xEV)や産業機器などに用いられるパワー半導体デバイスの重要な材料となる。SiCエピウェハーは、従来のシリコン(Si)ウェハーと比較して、電力変換時の電力損失や熱の発生が少なく、省エネルギー化に寄与する。しかし、SiCの合成には、高温・高電力を要し、製造工程における環境負荷の低減が課題となっている。
この課題を解決するため、両者はシリコンスラッジとCO2を原料としたSiC粉末を、パワー半導体に用いるSiC単結晶の成長用原料として応用するための基礎研究を2024年に開始した。同研究において、東北大学は、カーボンリサイクル実証研究拠点にてシリコンスラッジとCO2をマイクロ波で加熱することによりSiC粉末を合成し、レゾナックはそのSiC粉末をSiC単結晶基板へと応用展開する。
今回、同研究によって得られた結晶の特性把握など基礎検討が完了した。引き続き、応用に向けた本格検討を進める。
同技術が実用化すれば、SiC粉末100tあたりのCO2削減効果が110t相当に達することが見積もられており、省エネルギー化およびCO2削減を可能とするSiCパワーデバイスの一層の普及推進に大きく寄与することが期待される。
2025年07月09日