★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から結晶欠陥の評価手法まで解説!
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1.SiC基板の市場動向と最新トピックス
1-1.SiC基板市場の現状と成長予測
(1)2024年市場実績とその背景
(2)2030年に向けた市場規模・成長見通し(EV、再エネ市場等)
1-2.最新トピックス(2025年)
(1)200 mm(8インチ)SiCウェハ量産元年
(2)最大手Wolfspeedの破産リスク
(3)中国勢の台頭と価格崩落の影響
2.SiCパワーデバイスと結晶欠陥の基礎
2-1.SiCパワーデバイスの特性と実用化
(1)SiCとSiパワーデバイスの性能比較(耐圧・熱伝導・バンドギャップ等)
(2)実用化の代表例(新幹線N700SのブロアレスCIユニット)
2-2.SiC結晶欠陥の重要性
(1)欠陥がパワーデバイスに与える影響(性能・信頼性・歩留まり)
(2)Si基板と異なるSiC基板の欠陥管理の重要性
3.SiCの結晶構造と多形(ポリタイプ)
3-1.SiCの結晶多形の基礎知識
(1)Ramsdell、Zhdanov記号による分類法
(2)主な多形(4H, 6H, 3C)の特徴と応用
3-2.SiC基板表面の構造
(1)Si面・C面の特徴と安定性
(2)オフ角(off-angle)の役割とエピタキシャル成長への影響
4.結晶欠陥の種類とその物理的性質
4-1.欠陥の基本分類
(1)点欠陥(空孔、不純物)
(2)線欠陥(転位:刃状、らせん、混合転位)
(3)面欠陥(積層欠陥、異相界面)
(4)体積欠陥(ボイド、割れ、析出物)
5.SiC結晶欠陥がパワーデバイスに与える影響
5-1.主要欠陥によるデバイス特性劣化
(1)マイクロパイプによる耐圧劣化
(2)貫通転位(TSD/TMD/TED)のリーク電流増加
(3)基底面転位(BPD)の積層欠陥拡張(バイポーラデバイス劣化)
5-2.結晶品質とデバイス歩留まり・信頼性
(1)酸化膜信頼性との関係
(2)MOSFET歩留まりと欠陥密度の相関関係
6.SiC結晶欠陥の観察・評価技術
6-1.顕微鏡を用いた欠陥評価
(1)透過電子顕微鏡(TEM/STEM)による評価
(2)KOHエッチング法の実例と特徴
6-2.光学的評価技術
(1)フォトルミネッセンス(PL)による欠陥評価
(2)偏光顕微鏡(光弾性・複屈折)を用いた評価手法
6-3.X線トポグラフィによる非破壊欠陥評価
(1)放射光X線トポグラフィの原理と応用
(2)実験室X線トポグラフィの活用事例
7.マルチモーダル解析と欠陥自動検出技術
7-1.マルチモーダル解析手法の活用
(1)複数の評価技術の組み合わせによる欠陥特定
(2)同一箇所に対する多角的評価の有効性
7-2.画像処理アルゴリズムを用いた欠陥の自動検出
(1)画像処理による偏光観察像の自動検出
(2)テンプレートマッチングによるPL画像からの欠陥検出
8.結晶成長技術による欠陥制御・低減(溶液成長法)
8-1.溶液法(TSSG法)の基本と高品質化の原理
(1)昇華法との違い(原理・特徴)
(2)溶液成長における転位低減メカニズム(TSD/TEDの基底面欠陥変換)
8-2.溶液成長法による高品質SiC結晶の実現
(1)Si面/C面二段階成長法による転位密度低減
(2)溶液成長法の現状と課題(バルク化への取り組み)
9.積層欠陥の拡張抑制技術(イオン注入によるアプローチ)
9-1.積層欠陥拡張メカニズム
(1)Quantum-wellモデルによる積層欠陥の駆動力説明
9-2.プロトン注入を用いた欠陥拡張抑制
(1)転位ピンニング効果の原理と実証結果
(2)ドーズ量とキャリアライフタイムに関する最適化