7/24 次世代パワー半導体とパワーデバイスの 結晶欠陥の特定、評価技術とその動向、課題

三重大学　研究基盤推進機構　半導体・デジタル未来創造センター　教授　博士（工学）　

姚 永昭　氏

 　4H-SiC、GaN、β-Ga?O?、AlNに代表されるワイドギャップ化合物半導体は、高電力密度、低損失、高温動作時の安定性など、従来の半導体材料を凌駕する特性を有しており、近年、これらを用いた次世代パワーデバイスの研究開発が急速に進展している。しかし、これらの材料は強い共有結合を持つため結晶成長が難しく、成長後の結晶中には転位などの格子欠陥が高密度で存在する。一部の格子欠陥はデバイス性能や信頼性を著しく低下させる要因（いわゆるキラー欠陥）となるため、欠陥の分布や種類を正確に把握し、それらの情報を結晶成長およびデバイスプロセスにフィードバックすることが極めて重要である。

本講演では、ワイドギャップ半導体の結晶評価技術の開発に焦点を当て、各手法の原理と適用事例について基礎から解説する。加えて、各評価技術の適用範囲や課題についても述べるとともに、放射光X線トポグラフィーをはじめ、エッチピット法、透過型電子顕微鏡（TEM）、多光子励起顕微鏡など、最新の評価手法に関する取り組みについて紹介する。

 1．はじめに
　1-1 パワーデバイス用ワイドギャップ半導体
　　・カーボンニュートラルの産業イメージ
　　・パワーデバイスとは何か
　　・次世代のパワーデバイス ― ワイドギャップ半導体
　1-2 結晶中の欠陥
　　・格子欠陥による「信頼性」の懸念
 　・欠陥の種類
　1-3 欠陥評価手法とその適用範囲

2．結晶評価手法
　2-1 選択性化学エッチング（エッチピット法）
　　・SiCのエッチピット形成と分類
　　・GaNのエッチピット形成と分類
　　・AlNのエッチピット形成と分類
　　・Ga2O2のエッチピット形成と分類
　2-2 透過型電子顕微鏡
　　・SiCの転位同定
　　・GaNの刃状転位、らせん転位、と混合転位
　2-3 多光子励起顕微鏡
　2-4 X線回折とX線トポグラフィー
　　・放射光X線トポグラフィー（XRT）とは何か
　　・XRTの原理
　　・反射配置XRT
　　・透過XRT
　2-5 その他の手法

3．最新の研究内容 動作中のデバイスの欠陥観察

質疑応答

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