電気的特性からみた基板結晶の課題（主に他人の褌で）

名古屋工業大学　大学院工学研究科　　　　　　准教授　加藤　正史

http://ik-lab.web.nitech.ac.jp/　 @m34kato

ユニポーラデバイスの観点リーク・酸化膜破壊は表面のピットに起因

ピットは転位位置に

転位の減少が必要

プロセスで何とかなる＝シリアスでない？

H. Fujiwara et al., Appl. Phys. Lett. 100 (2012) 242102.の Fig.5

ただしプロセスによってはピットにならない

バイポーラデバイスの観点エピ層のキャリアライフタイムが重要

S. Ichikawa, Appl. Phys. Express 5 (2012) 101301.の Fig3(b)

従来制限してきたのは点欠陥 (Z1/2)Z1/2 は低減可能

数十 μs のキャリアライフタイムが実現キャリアの拡散長は 100 μm オーダー

となるとキャリアは転位により再結合

転位の周囲 100 μmΦ のキャリアが転位で再結合すると仮定で、転位にリミットされないためには

1/(100μm×100μm×)=3×103 cm-2

現状の市販ウェハ　 ~104 cm-2

3×103 cm-2 は現実的な目標か？

100 μm

S. Ichikawa, Appl. Phys. Express 5 (2012) 101301の Fig.1.

転位の種類に関して

刃状よりも螺旋の方が悪影響ただしバーガースベクトルまでは議論できていない

Gan Feng et al., Jpn. J. Appl. Phys. 49 (2010) 090201の Fig.1

結局全ての転位を少なくして欲しい、という身も蓋も…

将来の基板への期待Si IGBT の場合

エピコストを下げるためFZ ウェハを使用

キャリアライフタイムの長い基板があれば厚膜エピは不要

SiC IGBT が実用化され、その後にはキャリアライフタイムの長い SiC 基板が必要に？

D. Burns et al., ISPSD '96 Proceedings 331.の Fig.1

IGBT ドリフト層用基板への要求ドーピング密度を下げる

点欠陥濃度の低減

キャリアライフタイムを長くする

低窒素濃度基板

ただし熱平衡濃度が存在

低温成長技術に脚光？

コストメリットを考慮すると、夢かもしれませんが…

B. Zippelius et al., J. Appl. Phys. 111 (2012) 033515.の Fig.2(a)