★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パワーデバイスと結晶品質の重要性
1-1 SiC材料の特徴とパワーデバイス応用
(1)Siと比較したSiCの材料物性(バンドギャップ、絶縁破壊電界、熱伝導率など)
(2)SiCパワーデバイスの実用化と高信頼化における結晶品質の役割
1-2 SiCウェハの大口径化と品質評価の課題
(1)6インチ・8インチウェハ評価で重要となる欠陥管理
(2)欠陥密度だけでなく、欠陥の種類・構造・分布を見る必要性
2.SiCの結晶構造と多形(ポリタイプ)
2-1 SiC結晶構造の基礎
(1)Si面、C面、c軸、基底面、オフ角の考え方
(2)エピタキシャル成長におけるステップフロー成長とオフ角の役割
2-2 多形(ポリタイプ)と結晶欠陥
(1)4H、6H、3Cなどの構造的特徴
(2)積層順序の乱れと積層欠陥の関係
3.SiC結晶欠陥の種類と物理的性質
3-1 点欠陥・線欠陥・面欠陥・体積欠陥の分類
(1)点欠陥、不純物、空孔など
(2)転位、積層欠陥、インクルージョン、ボイド等
3-2 代表的なSiC結晶欠陥
(1)マイクロパイプ
(2)貫通らせん転位(TSD)、貫通刃状転位(TED)、貫通混合転位(TMD)
(3)基底面転位(BPD)
(4)積層欠陥(Stacking fault)
4.結晶欠陥がデバイス特性に与える影響
4-1 耐圧・リーク電流・歩留まりへの影響
(1)マイクロパイプおよび貫通転位と耐圧不良
(2)TSD/TED/TMDとリーク電流・局所不良の関係
4-2 バイポーラ劣化と積層欠陥
(1)BPDを起点とする積層欠陥拡張
(2)デバイス動作中の欠陥拡張と信頼性低下
5.結晶成長・エピタキシャル成長と欠陥伝播
5-1 基板欠陥のエピ層への伝播と変換
(1)BPDからTEDへの変換
(2)貫通転位・混合転位のエピ層中での見え方
5-2 結晶成長条件と欠陥低減
(1)昇華法・溶液成長法における欠陥形成の考え方
(2)欠陥低減技術と大口径化における課題
6.SiC結晶欠陥の観察・評価技術
6-1 エッチング・光学顕微鏡・電子顕微鏡による評価
(1)KOHエッチングによるエッチピット評価
(2)光学顕微鏡、SEM、TEM/STEMによる局所構造評価
6-2 光学的評価技術
(1)フォトルミネッセンス(PL)による発光欠陥・積層欠陥評価
(2)偏光観察・複屈折観察による転位・応力場評価
6-3 X線トポグラフィによる非破壊評価
(1)放射光X線トポグラフィの原理と観察例
(2)実験室X線トポグラフィの特徴と量産評価への展開
7.マルチモーダル解析とウエハ全面評価
7-1 複数手法を組み合わせた欠陥同定
(1)X線トポグラフィ、PL、偏光観察の相補性
(2)同一箇所観察による欠陥構造推定
7-2 ウエハ全面欠陥マップの活用
(1)6インチ・8インチウェハの全面評価
(2)欠陥マップとデバイス特性・歩留まりの対応付け
8.欠陥制御に向けた最近の研究例
8-1 積層欠陥拡張の抑制
(1)積層欠陥拡張メカニズム
(2)イオン注入等を用いた欠陥拡張抑制の考え方
8-2 結晶成長による欠陥制御技術の現状
【質疑応答】