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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


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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

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

プロセスで何とかなる＝シリアスでない？


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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
従来制限してきたのは点欠陥(Z1/2)
Z1/2は低減可能

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

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

100 μm

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

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

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？


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転位の種類に関して
Gan Feng et al.,
Jpn. J. Appl. Phys. 49 (2010) 090201
のFig.1

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

結局全ての転位を少なくして欲しい、という身も蓋も…


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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

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

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？


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IGBTドリフト層用基板への要求
ドーピング密度を下げる
低窒素濃度基板

キャリアライフタイムを長くする
点欠陥濃度の低減

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

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…