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。
