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

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本セミナーでは、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いたします。

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4H-SiC、GaN、β-Ga2O3、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. 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
    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
    3. 欠陥評価手法とその適用範囲
  2. 結晶評価手法
    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. 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
    3. 多光子励起顕微鏡
    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
    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
  4. 質疑応答

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