SiC/GaNウエハーの欠陥解析装置――東陽テクニカ：結晶配向情報を高精度に検出

東陽テクニカは、「イノベーション・ジャパン2016」（2016年8月25〜26日）で、「サブナノ結晶配向情報検出ウエハーマッピング装置」の開発成果を展示した。SiC（炭化ケイ素）やGaN（窒化ガリウム）ウエハー基板の量産化に貢献する品質・信頼性評価技術として期待される。

[庄司智昭，EE Times Japan]

2018年以降に製品化予定

　東陽テクニカは、2016年8月25〜26日に東京ビッグサイトで開催されている「イノベーション・ジャパン2016」で、関西学院大学と共同で開発している「サブナノ結晶配向情報検出ウエハーマッピング装置」の開発成果を展示した。

ウエハー転位欠陥検査の概念図 （クリックで拡大） 出典：東陽テクニカ

　同装置は、次世代パワー半導体材料として期待されているSiC（炭化ケイ素）やGaN（窒化ガリウム）のウエハー基板上の結晶欠陥や歪みの結晶配向情報をサブナノオーダーで高精度に検出する。SiCやGaNは、デバイスを作るベースとなるエピタキシャルウエハー基板の高品質化に課題が残されており、量産化が進んでないのが現状だ。

　その中で、トヨタ自動車がSiCパワー半導体を搭載した車両を2020年までに実用化を目指すと発表しており、東陽テクニカ第2技術部第2課の次長である岡本学氏は、「SiCウエハー基板の量産化に貢献する品質・信頼性評価技術が求められている」と語る。

ワイドギャップ材料が抱える課題 （クリックで拡大） 出典：東陽テクニカ

　東陽テクニカは、関西学院大学の教授である金子忠昭氏らが開発したSiCウエハーの超高音熱化学エッチング法と走査電子顕微鏡（SEM）をベースにした転位欠陥解析技術に着目した。同技術では、関西学院大学が開発した理想結晶表面を持つSiCウエハーを標準試料として活用。ビーム平行性が優れ、試料バイアスフリーの低加速観察が可能なSEMで得られたSEM信号量を、標準試料で得られた信号量と対応させることで、SiC表面の1分子層（0.25nm）厚みごとの結晶配向情報を高精度に検出するという。

ウエハー欠陥検査装置との座標リンケージ （クリックで拡大） 出典：東陽テクニカ

　また、ウエハー欠陥検査装置で検出した転位欠陥をSEMの座標と同期させる座標リンケージ機能、ウエハー領域前面の高速広域マッピング機能も開発。OM（光学顕微鏡）、PL（フォトルミネッセンス）、SEMの同点観察を可能にした。つまり、同装置によって、ワイドギャップ半導体表面の欠陥や転位を明確に可視化し、標準サンプルを用いて、理想的な表面と比較できるようになるという。

　岡本氏によると、同装置は2018年以降にSiCウエハー基板の品質自動評価装置として製品化予定。製品化までには、「評価の自動化を簡便にしたり、OMやPL装置との連携部分を改善したりすることで、装置の使いやすさを高めていく」（岡本氏）と語る。

　なお、今回の開発は、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の、「中堅・中小企業への橋渡し研究開発促進事業」（2017年2月まで）として採択されている。