4H-SiC、GaN、β-GaO、AlNに代表されるワイドギャップ化合物半導体は、高電力密度や低損失、高温での安定性など、従来の半導体に比べて優れた性能を有しており、近年、これらの材料を利用した次世代のパワーデバイスの研究開発が大きな進展を遂げている。しかしながら、強い共有結合をもつため、材料の結晶成長が困難で成長後の結晶中に転位等の格子欠陥が高密度に含まれる。格子欠陥の一部はデバイスの性能と信頼性を損ねるため、欠陥分布と種別を正確に取得した上で、デバイス特性を大きく低下させるキラー欠陥を特定し、その情報を結晶成長とデバイス作製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、評価技術の原理と事例を基礎から解説する。各手法の適用範囲と課題を説明するとともに、新たな手法開発の取り組みとして、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の最新評価事例を紹介する。
- はじめに
- パワーデバイス用ワイドギャップ半導体
- 結晶中の欠陥
- 欠陥評価手法とその適用範囲
- 結晶評価手法
- 選択性化学エッチング (エッチピット法)
- 透過型電子顕微鏡
- 多光子励起顕微鏡
- X線回折とX線トポグラフィー
- その他の手法
- デバイスの評価
- デバイス中の欠陥
- デバイス中の欠陥の評価方法
- 欠陥のデバイスに与える悪影響
- まとめ
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