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観る➂ ウェーハの品質を決めるものは?

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ここ数年、パワー半導体デバイスが非常に大きな関心を集めております。その中でもSiCやGaNといった結晶材料が注目されており、ウェーハを作製するための高品質な結晶が求められています。

さて簡単に“高品質な結晶”と言いましたが、結晶の品質を決めるものは何でしょうか?表面の傷などはもちろんですが、その他に重要なものとして結晶に含まれる『欠陥』の数が挙げられます。結晶の欠陥とは何なのか?それを理解するには結晶がどのようにしてできているのかを考える必要があります。

辞書で結晶という単語を調べてみると『分子や原子が規則正しく並んだもの』といった内容が説明されています。例えて言うと、同じ形で同じ大きさのレゴブロックを順番に並べて作った塊、これが結晶のイメージです。雑に作ったり、急いで作ったりすると、ブロックがうまく嵌らなかったり、ずれたりするなど変な形になってしまいます。これが、結晶に欠陥が入った状態です。ブロックが正しい位置にない状態なので、隙間ができます。このブロックのズレやできた隙間を『転位』と呼びます。大まかなイメージでは転位=欠陥と考えて差し支えありません。

この転位、ブロック遊びでは大きなズレに見えますが実際の結晶では原子や分子レベルの小さなズレなので、普通は直接目で見て確かめることができません。しかし、デバイスの性能を決定する重要な要素なので、半導体メーカーの皆様は「どうしても見たい!」と思っているのです。調べる方法として、結晶を溶かしてできた穴の調査(エッチング)や、レントゲンのようにX線で撮影する方法(X線トポグラフィ)もありますが、大事な結晶を壊さなければいけなかったり、特別な施設が必要だったりと、結晶中の転位を評価するのは一筋縄では行きません。

当社ではこれらの手法とはまた違った形で転位を評価する画期的な装置をご案内できます。次回の研磨ラボで詳しくご紹介いたします。是非ご期待ください。

(CSE IS室)

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