sicデバイスプロロセスに起因する 結晶欠陥の検出 …...sicデバイスプロ...
TRANSCRIPT
ＳｉＣデバイスプロＳｉＣデバイスプロ
結晶欠陥の
材料科学研究所 先進機能材料材料科学研究所 先進機能材料
■研究の目的 （本研究の一部はＮＥＤＯプロジェク
SiC結晶成長時に生成する結晶欠陥は多
後のデバイスプロセス中に生成する欠陥につ後のデバイスプロセス中に生成する欠陥につ
いない。本研究では、SiCデバイスプロセスと
化アニールプロセスに着目し、同プロセスに起
２ 実施内容
エピ膜成長 X線トポ像 イオ
substrate
らせん転位(TED)刃状転位(TSD) 基底面転位(BPD)
BPDTSD
【実験手順】２．実施内容
■主な研究成果
1. イオン注入/活性化アニールプロセスに起
欠陥は、(i)エピ膜表面付近、(ii)エピ膜/基
近で観察された。上記(ii)、(iii)の拡張欠陥の
オ 注入層界面付近に存在する界面 トオン注入層界面付近に存在する界面スト
2. エピ膜/基板界面への転位生成を伴う欠陥
改善によって抑制できることを示した。この
の基板温度分布が転位生成に影響を与え
■研究成果の使われ方
現在進められている最先端研究支援プ
化珪素(SiC)革新パワーエレクトロニクス
起因欠陥の低減技術が活用されるととも
■お問い合わせ [email protected]■関連論文 J.Appl.Phys.108, 01351
ロセスに起因するロセスに起因する
の検出と評価
料領域 主任研究員 長野 正裕料領域 主任研究員 長野 正裕
ト「パワーエレクトロニクスインバータ基盤技術開発」による）
多くの機関で研究されてきているが、結晶成長
ついての知見は、これまでにほとんど得られてついての知見は、これまでにほとんど得られて
として、最も高温な工程となるイオン注入/活性
起因する拡張欠陥について研究を実施した。
epilayerTED
オン注入/活性化アニール X線トポ像、 TEM像
Device processIon implantationOxidationEtching
substrateepilayer
substrate
起因する拡張欠陥の生成の検出に成功した。
基板界面付近、(iii)イオン注入層/エピ膜界面付
の要因として、エピ膜/基板界面付近またはイ
が関連し る とが判明したレスが関連していることが判明した。
陥生成は、活性化アニールに用いるるつぼの
のことから、界面ストレスに加え、アニール時
えることが示唆された。
プログラム「低炭素社会創成へ向けた炭
スの研究開発」にて、本デバイスプロセス
もに、さらなる研究展開が図られている。
Copyright © 2010 CRIEPI
denken.or.jp1(2010)
表面付近：ショックレイ型積層欠陥表面付近：ショックレイ型積層欠陥
11 28
Down step 200μmDown step
g=11 28
(a)プロセス前後のX線トポ像
図1 表面局在積層欠陥のX線トポ像と断面TEM像 (
g=11-28 g=11-28
プロセス前 プロセス後(N ions: 5x1
X線トポ像と断面TEM像 (c
エピ膜/基板界面エピ膜/
(a)プロセス前 (b)プロセス後図2 エピ膜/基板界面に沿ったBPD
のマイグレ ションのX線トポ像
(a)プロセス前
図3 BPDハ
イオン注入層/エピ膜界面
のマイグレーションのX線トポ像
非領
Down ste
欠陥形成抑制
(a)プロセス前
図4 イオン注入領域に形成された拡張欠陥
(b)プロセス後（N：1x1018cm-3）
イオン照射
(c)サ
欠陥形成抑制
従来型: T= -30ºC改良型: T= +10ºC
T0 T1
T=T1-T0
図5 欠陥生成の条件依
(a) るつぼの温度 (b) 欠陥の（従来型
ショックレイ型積層欠陥
(b)低倍率断面TEM像
)高分解能断面TEM像
C’A’BAC’A’BA
B’C’ACBA’BA
SF
(b)低倍率断面TEM像019 cm-3)
c)高分解能断面TEM像 (2222) (2132)
ハーフループ
/基板界面
エピ膜/基板界面ストレス
BPDのマイグレーション
前 (b)プロセス後
ハーフループハーフループ生成
エピ膜/基板界面転位
エピ膜
基板
ハーフループ生成イオン注入層/エピ膜界面ストレス
非照射領域 非照射
領域
非照射
ep
イオン注入層
陥のX線トポ像BPDのマイグレーション
非照射領域
射領域
サンプル表面の構造
エピ膜
基板
Copyright © 2010 CRIEPI
依存
(c) 欠陥の線密度（改良型るつぼ）
の線密度型るつぼ）