6/29 パワーデバイス半導体SiC結晶と欠陥評価技術

パワーデバイス半導体SiC結晶と欠陥評価技術

～SiC結晶、欠陥の種類、デバイス特性への影響、結晶欠陥の評価手法～

講師

名古屋大学　未来材料・システム研究所　附属未来エレクトロニクス集積研究センター　未来デバイス部
准教授　博士（工学）　原田 俊太　氏

■略歴
1984年京都府京都市生まれ。2010年京都大学大学院工学研究科材料工学専攻博士後期課程修了（博士（工学））。
2010年に名古屋大学に助教として着任後、2020年6月より未来材料・システム研究所未来エレクトロニクス集積研究センター准教授。
2023年7月名古屋大学発ベンチャーとしてSSR株式会社を創業。
最近主に取り組んでいる研究テーマは、偏光観察による化合物半導体結晶の欠陥評価、イオン注入を用いたSiCパワーデバイスの劣化抑制、酸化物結晶中の欠陥制御による熱制御材料の開発、結晶成長プロセスの機械学習制御による自動化、スペクトル超解像による分光分析の高度化など、多岐にわたる。応用物理学会 先進パワー半導体分科会において幹事を務め、SiCパワーデバイスの社会実装に向けて活動を行っている。また、製造業AI普及協会の理事も務め、インフォマティクス技術の製造業応用についての活動も行っている。

■専門
結晶成長、結晶欠陥評価、結晶欠陥制御

セミナー趣旨

SiCパワーデバイスは、N700S系新幹線をはじめとする電鉄車両の電力変換や、電気自動車、などにすでに用いられており、社会実装が始まっている。しかし、無転位の結晶を前提とすることができるSiと比較すると、多くの結晶欠陥がSiCウェハには含まれており、SiCパワーデバイスの生産性を低下させる原因となっている。このため、SiCパワーデバイスにおいては、結晶欠陥の評価が重要となる。
　本講座では、SiC結晶やその欠陥の種類、デバイス特性への影響についてレビューした後、結晶欠陥の評価手法に関して解説を行い、SiCウェハの欠陥評価法の理解を深める。

セミナー講演内容

1．はじめに：SiCパワーデバイスと結晶欠陥
　1．SiCパワーデバイスの特性と高品質SiC結晶基板の重要性
　2．SiC基板市場の現在地と供給状況
　3．SiCウェハにおける「品質」とは

2．SiCの結晶構造
　4．SiCの結晶多形（Polytype）とその記述
　5．六方晶の結晶方位（四指数法）
　6．Si面とC面、オフ角

3．結晶欠陥の基礎
　7．結晶欠陥の種類（点欠陥・線欠陥・面欠陥）
　8．転位の基礎（刃状転位・らせん転位・混合転位）

4．SiC結晶欠陥の種類とデバイスへの影響
　9．SiC特有の欠陥（マイクロパイプ・貫通転位・基底面転位）
　10．貫通転位の分類（TSD・TED・TMD）と基底面転位（BPD）
　11．積層欠陥とエピ膜中の欠陥
　12．デバイスリーク電流・耐圧への影響
　13．酸化膜信頼性への影響
　14．バイポーラ劣化と積層欠陥拡張メカニズム

5．結晶欠陥の評価法
　15．結晶欠陥評価法の全体像
　16．X線トポグラフィ法（放射光トポグラフィ含む）
　17．フォトルミネッセンス法（PL）
　18．偏光顕微鏡法（PLM）
　19．KOHエッチング法
　20．透過電子顕微鏡法（TEM）
　21．各評価手法の特徴と適用範囲

6．マルチモーダル解析と自動検出
　22．結晶欠陥のマルチモーダル解析
　23．複数評価手法による同一欠陥の対応付け
　24．欠陥自動検出アルゴリズム（画像処理）

7．結晶欠陥制御の実例
　25．昇華法・溶液法による結晶成長と欠陥低減
　26．イオン注入による積層欠陥拡張の抑制技術

まとめ・質疑応答
　27．まとめ：SiC結晶欠陥評価・制御の重要性
　28．質疑応答