會田英雄 准教授の所属・研究分野

  • 長岡技術科学大学 工学研究科 機械創造工学専攻 結晶工学研究室 准教授
  • 主査区分：小区分26050「材料加工および組織制御関連」
  • キーワード：ダイヤモンド、ヘテロエピタキシャル成長、CVD法、原子オーダープラナリゼーション、化学機械研磨、プラナリゼーション (nagaokaut.ac.jp, nrid.nii.ac.jp)

主要研究テーマ

  1. 次世代半導体材料の基板加工技術開発
    • SiC、GaN、ダイヤモンドなどの硬質単結晶基板に対する高効率・高精度研磨・平坦化技術（化学機械研磨、プラズマ融合CMPなど） (nagaokaut.ac.jp, jglobal.jst.go.jp)
  2. ダイヤモンド単結晶のヘテロエピタキシャル成長
    • Ir/MgO基板上への原子オーダープラナリゼーションによる低欠陥大口径基板作製手法 (nrid.nii.ac.jp)
  3. ナノスケール表面創製・加工界面評価
    • MgO基板の原子ステップ形成、研磨変質層の構造推定手法の確立など (jglobal.jst.go.jp)

代表的な研究プロジェクト（KAKENHI）

  • 2023–2025年: 超薄化下地基板を用いた応力制御低欠陥ダイヤモンド成長技術の開発（基盤研究B） (nrid.nii.ac.jp)
  • 2020–2023年: 省エネ半導体実現へ向けたヘテロエピタキシャルダイヤモンドの徹底的低欠陥化（基盤研究B） (nrid.nii.ac.jp)
  • 2018–2019年: Ir薄膜への原子オーダープラナリゼーションによる大型ダイヤモンド単結晶成長技術（若手研究） (nrid.nii.ac.jp)

主な論文・成果

  • Plasma fusion CMP の応用: SiC, GaN, ダイヤモンド基板へのプラズマ活性種生成と界面作用の検証 (jglobal.jst.go.jp)
  • Microneedle growth method: 自立型ヘテロエピタキシャルダイヤモンド基板の作製に関する詳細研究 (jglobal.jst.go.jp)
  • Patterned sapphire substrates: III-nitride成長のための基板表面パターニング効果解析 (jglobal.jst.go.jp)

今後の展望

  • ダイヤモンド基板の更なる大型化・低欠陥化を通じ、「省エネパワーデバイス」「高性能オプトエレクトロニクス」の実用化を強力に推進。
  • プラズマ技術や原子オーダー平坦化技術を組み合わせた「環境負荷低減型研磨プロセス」の確立と、異種材料積層デバイスの新展開にも注力予定 (nrid.nii.ac.jp)

 

今後の展望について具体的に教えて下さい

 

以下、會田英雄先生が主導する「今後の展望」を５つの具体的なポイントに分けてまとめました。

1. オープンイノベーション拠点による産学連携の強化

  • 2022年発足の拠点をベースに、GaN・SiC・AlNなどの次世代パワー半導体基板加工技術を「実機で共創」する場を提供 (wbg.sanoh.com)
  • 2025年度内に、参画企業と月次レビューを回しながら加工リードタイムを従来比50％短縮する体制を確立予定 (wbg.sanoh.com)
  • 2026年度までに「５社以上」との共同試作案件を立ち上げ、課題→試作→評価→フィードバックのサイクルを高速化

2. 大口径ダイヤモンド基板の低欠陥化・量産化

  • 2023–2025年度の基盤研究Bで開発中の「超薄化下地基板を用いた応力制御技術」を応用し、
    • 2025年度末までに直径2インチ・欠陥密度<10^5 cm⁻²の単結晶ダイヤモンド基板の安定供給を目指す (nrid.nii.ac.jp)
    • 2026–2028年度に4インチ化、2029年度までに6インチ化を視野にスケールアップ研究を推進 (nrid.nii.ac.jp)

3. ナノ表面制御技術の装置実装

  • プラズマ援用CMP
    • プラズマ活性種を利用した化学機械研磨プロセスを2025年度中に最適化し、SiC・GaN基板でRa<0.1 nmを実現する試験装置を切り替え検証 (nagaokaut.ac.jp, nrid.nii.ac.jp)
  • 原子オーダープラナリゼーション
    • Ir/MgO基板への原子オーダー平坦化装置を2026年度までに研究室内でプロトタイプ化し、異種材料接合の前処理技術として確立予定 (nrid.nii.ac.jp)

4. 異種材料積層デバイスへの応用展開

  • ダイヤモンド/GaN/SiC多層構造を活かした高周波・高耐圧パワーデバイス試作を、2027年度までに参画企業と共同で実証
  • 2026年度からはAlNプラットフォームを用いた深紫外LED基板プロセス開発を新規テーマとして追加 (nagaokaut.ac.jp)

5. サステナビリティを見据えた環境負荷低減プロセス

  • CMPスラリーのリサイクル技術と、プラズマを活用した無排水プロセスを2028年度までに確立し、年間化学薬品使用量30％削減を目標
  • 研究成果をもとに、拠点内で「グリーンエッジ」認証を取得する仕組みを検討中 (nagaokaut.ac.jp)

これらの施策を通じて、會田先生は「究極的グリーンデバイス」の実用化と、次世代半導体基板加工の産業実装を加速させることを目指しています。

 

現在の主な成果は何ですか？

會田英雄准教授の「現在の主な成果」は、研究技術の実証から社会的評価まで多岐にわたります。代表的なものを以下にまとめました。

  1. 令和7年度 文部科学大臣表彰 科学技術賞（科学技術振興部門）受賞
    2025年、プラズマ融合CMPや原子オーダープラナリゼーション技術など、難加工材料の高効率加工技術の開発・実証が評価され、同賞を受賞しました。 (x.com)
  2. プラズマ融合CMPプロセスの試作・評価
    ・A-type（基本型）・B-type（挑戦型）の2方式プラズマ融合CMP装置を自ら設計・試作
    ・ダイヤモンド基板への加工では、従来比で材料除去速度の大幅向上とエピ成長に適した表面品質を実証 (kaken.nii.ac.jp)
    ・SiCやGaNへの適用試験でも、Ra<0.1 nmの超平滑化を達成する性能を確認 (jstage.jst.go.jp)
  3. 原子オーダープラナリゼーション技術の確立
    Ir/MgO基板上に原子レベルのプラノ化ステップを形成し、低欠陥かつ均質な大口径ダイヤモンド単結晶基板のヘテロエピタキシャル成長を可能にする基板下地技術を開発しました。 (kaken.nii.ac.jp)
  4. 研究成果の多数発表
    精密工学会誌や国際会議論文集等において、SiC・GaN・ダイヤモンドなど難加工材料に対する高効率加工技術に関する論文を計31件発表。これらの論文はプロセス検証から応用評価までを網羅しています。 (nrid.nii.ac.jp)
  5. ダイヤモンドヘテロエピタキシャル成長の高品質化
    KAKENHI 20H02478報告によると、結晶欠陥発生を抑制するための下地基板製作とCVD成長条件の最適化を組み合わせ、高品質な単結晶ダイヤモンド層の作製プロセスを実証しました。 (kaken.nii.ac.jp)

これらの成果により、會田研究室は「次世代パワー半導体基板」や「グリーンエッジデバイス」実用化への基盤技術として国内外から高い評価を得ています。

大風呂敷を広げるとしたらどのような内容になりますか？

以下のように“大風呂敷”を広げてみると、會田研究室の技術を中⾧遠期的に社会実装するための壮大なビジョンが描けます。

  1. 「オール・イン・ワン」超ハイパフォーマンス基板プラットフォーム構想
    • ダイヤモンド／GaN／SiC／AlN を数層累積した多機能基板を開発し、
      • 電力変換（パワーMOSFET・SiC/GaNトランジスタ）、
      • 高周波・ミリ波通信デバイス、
      • 深紫外LED／レーザー、
      • 量子センシング（ダイヤモンドNVセンター）
        の全てを１枚の基板で統合実装できる「ユニバーサル・セミコン基板」を2030年までに実証。
  2. カーボン・ニュートラル製造ラインの実現
    • CMPスラリーの完全リサイクルとプラズマ無排水プロセスを組み合わせた
      「ゼロエミッションCMP装置」を2028年に商用化し、
      世界の半導体／パワーデバイス工場に導入。
    • 2035年までに、基板製造時のCO₂排出量を従来比90％削減。
  3. グローバル分散型「サブストレート・エコノミー」構想
    • 日本（長岡）をハブとし、欧米・東南アジア・インドの研究機関・企業と協働して
      「サブストレート・クラウド」プラットフォームを構築。
    • 2032年までに国際標準の基板品質認証制度を確立し、
      世界中のスタートアップがオンライン発注＆翌日納品できる体制を実装。
  4. 宇宙・極限環境エレクトロニクスへの展開
    • ダイヤモンドとGaNの耐放射線・耐高温特性を活かし、
      2040年までに月面基地や深宇宙探査機向けの“自己冷却パワーエレクトロニクス”を開発。
    • JAXAや民間宇宙ベンチャーと共同で、次世代宇宙通信・エネルギー変換モジュールを実証実験。
  5. 社会インフラ×スマートセンシングの高度融合
    • ダイヤモンドNVセンターを活用した超高感度磁気・熱センサーを量産し、
      電力網の異常検知、水道管の腐食モニタリング、防災用地盤変位観測などに展開。
    • 2030年までにこれらセンサーを100万台規模で社会インフラに敷設し、
      “リアルタイム・デジタルツイン社会”を実現。

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これらを同時並行で進めることで、會田研究室の「超硬質材料加工＋原⼦オーダー平坦化＋ヘテロエピ技術」を軸に、エレクトロニクス、クリーンテクノロジー、宇宙開発、スマート社会インフラまでを一気通貫でカバーする「超未来プロジェクト」として大風呂敷を広げることができます。