【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.04.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22TU0060
利用課題名 / Title
炭化珪素基板の新規生産技術開発，デバイス試作とその特性評価 / Development of new production technology for SiC substrate, device fabrication and its evaluation
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
SiC, 表面処理, エピタキシャル成長,CVD,パワーエレクトロニクス
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
長澤 弘幸
所属名 / Affiliation
株式会社CUSIC
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TU-152：熱CVD
TU-310：レーザ／白色共焦点顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
4H-SiCウエハ上への3C-SiCヘテロエピタキシャル成長を実現するため，SLE(Simultaneous Lateral Epitaxy)法を開発し，双晶フリーな高品質3C-SiC層を得ることに成功した．
実験 / Experimental
市販の4H-SiC基板表面にパターニング加工を施し，熱CVD装置(TU-152)を用いて関連特許[1]記載の表面処理(SA処理)を施した．その後，スウェーデンのAscatron社にてSiCのエピタキシャル成長を実施した．この際，前記パターニング加工によって3C-SiCの2次元核発生を促進し，さらには4H-SiCと3C-SiCの同時横方向によるステップ制御エピタキシャル成長を実現した．
結果と考察 / Results and Discussion
SLE成長したSiC表面のSEM像（東北大通研研究基盤技術センターにて実施）は，Fig. １に示す通り3C-SiC領域を示す明部と4H-SiC領域を示す暗部が[1-100]方位に延伸し，その境界は明確なコントラストを示す．また，それぞれの領域(area１，2)におけるEBSDの極点図(東北大通研研究基盤技術センターにて実施)は，Fig. 2が示す通り3C-SiC層が電気的欠陥として振る舞う双晶を含まず，かつ4H-SiC層上に整合界面を形成してヘテロエピタキシャル成長していることを示している． 本研究で得られた3C-SiC/4H-SiC積層構造は特許[2]のCHESS-MOS構造を実現するものであり，3C-SiC層はMOSFETのチャネル移動度向上と酸化膜の長期的信頼性向上をもたらす．一方，4H-SiC層は耐圧を向上させるとともに，漏洩電流を抑制する．本成果により，SiC製パワースイッチングデバイスのさらなる変換効率向上と汎用化が期待できる．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 SEM image on SLE-SiC
Fig. 2 EBSC Pole-figures on areas1 and 2
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
参考文献：
[1]特許5307381号: 半導体素子ならびに半導体素子製造方法
[2]特許6795805号：SiC積層体およびその製造方法，半導体装置
共同研究者： 東北大学電気通信研究所 佐藤茂雄，櫻庭政夫
謝辞：SiC基板表面へのパターニング加工は名工大物理工学専攻の宮川鈴衣奈氏に実施いただきました．SEM-EBSD測定と結晶方位解析は東北大通研研究基盤技術センターの阿部真帆氏，ならびに丹野健徳氏により行われました．
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 長澤弘幸，櫻庭政夫，佐藤茂雄，“3C-SiCと4H-SiCの同時横方向エピタキシャル成長”，第83回応用物理学会秋季学術講演会，2022年9月20日
- 長澤弘幸，櫻庭政夫，佐藤茂雄，“同時横方向エピタキシャル法により形成した3C-SiCと4H-SiCの界面構造” ，先進パワー半導体分科会第9回講演会， 2022年12月21日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件