パワー半導体向けSiCウエハーの加工ひずみ検査技術を開発――レーザー散乱光応用技術を適応豊田通商ら

豊田通商は2022年9月9日、関西学院大学および山梨技術工房と共同で、パワー半導体材料の炭化ケイ素（SiC）ウエハー製造プロセスで生じる、結晶のひずみを検査する技術を開発したと発表した。

現在主流のパワー半導体材料であるシリコン（Si）と比較して、電力ロスを大幅に低減できるSiCは、各種電動車をはじめ鉄道や産業機器、電力などにおけるカーボンニュートラルに向けて採用の拡大が期待されている。

しかしSiCウエハーは硬くて脆い材質のため、スライスや研削、研磨などの加工の際に、表面近くで結晶が破壊されて加工ひずみ生じやすい。これがウエハーの良品率の低下やパワー半導体の不具合の原因となっていた。

これまでウエハーの全面を可視化する技術がなかったため、加工プロセス上で加工ひずみがどのように残留しているかが分からなかった。そのため、ウエハー量産加工プロセスの品質管理や受入検査に適用できる高度で高精度な加工ひずみ検査技術が求められていた。

同社らは今回、山梨技術工房のレーザー散乱光応用技術を活用して、SiCウエハーの機械加工由来のひずみ層を全面的に可視化し、ウエハーのひずみ層を相対的に比較する技術を開発した。

同技術は、レーザー光をウエハー表面に照射。表面と内部からの散乱光を適切な角度で検出することで、加工ひずみを可視化する。ウエハー全面を高速で検査できるのが特徴で、量産加工プロセスの品質管理などへも適用できる。

今後は、同技術を搭載したウエハー検査装置の早期製品化を目指す。

なお、本検査技術を用いて確認された加工ひずみ層は、関西学院大学と豊田通商が2021年3月に公表した、熱エッチングと結晶成長を統合した非接触型のナノ制御プロセス技術「Dynamic AGE-ing」により、完全に除去できる。

パワー半導体向けSiCウエハーの加工ひずみ検査技術を開発――レーザー散乱光応用技術を適応　豊田通商ら