関西学院大学と豊田通商は3月1日、SiC基板に生じる半導体性能を劣化させる欠陥を無害化する表面ナノ制御プロセス技術「Dynamic AGE-ing」を開発したことを発表した。

次世代パワー半導体として活用が期待されるSiCだが、結晶中の歪みがウェハを機械加工する段階ならびに結晶成長の段階で発生することが知られていた。その中でも、基板面転移(Basal Plane Dislocation:BPD)は、デバイスの性能を劣化させることが知られており、その発生を抑えた高品質ウェハを製造するのにコストがかかってしまっているために、デバイスの価格を抑えることが難しかった。

Dynamic AGE-ingは、熱アニール、結晶成長、熱エッチング技術を組み合わせることで、BPD欠陥を、デバイス性能には影響しない別の欠陥に変換することを可能とする技術。同大 理工学部の金子忠昭 教授は、「高品質なSiCウェハの欠陥を無害化する技術はほかにもあるが、Dynamic AGE-ingは欠陥の多い、悪い品質のウェハでも適用することができるのが特徴」と、技術の優位性を説明する。

  • Dynamic AGE-ing

    Dynamic AGE-ingの技術概要 (出所:関西学院大学 発表資料)

具体的には、1つの独自装置で3つの加工プロセスを適宜選択して実施することで、ウェハ表面の原子配列を自律的に整え、加工歪み層の除去ならびにBPDを貫通刃状転移(TED)へと変換することで、デバイスへの影響を無害化することができるようになったという。

  • Dynamic AGE-ing

    Dynamic AGE-ingを用いたBPD無害化の検証例。市販のSiCウェハに同技術を適用することで、BPDが基板上に1個以下になることを確認したという(出所:関西学院大学 発表資料)

今回の共同研究では、研究開発を行ってきた2年間で個片レベルの大きさから現在SiCで主流の150mm(6インチ)ウェハまで、基板の大きさに関係なく、場合によってはウェハメーカーにも関係なく、BPDフリー化ができるようになったとしている。

事業化については豊田通商が行っていく予定だが、現在はこの技術に興味をもってくれる企業をビジネスパートナーとして広く募っていく段階としている。また、研究としては、今後数年で200mmのSiCウェハが実用化される見通しのため、そちらへの技術の適用に向けた開発も併せて進めていく予定としている。