研究開発された技術紹介

本研究開発では、2波長励起フォトルミネッセンス測定法を用いて、ガリウムナイトライド(GaN)における結晶欠陥の解析技術を開発した。従来の方法では困難であった電極不要の定量測定を可能とし、同技術を産業用途向けに応用するための装置開発も行った。研究では、複数の励起光を同時に使用し、結晶欠陥の準位を特定するための技術基盤が確立された。

・2波長励起フォトルミネッセンス測定法の確立
・電極を使用せず結晶欠陥準位を定量的に測定可能な光学システムの設計
・均一化光学素子や非球面反射光学系による測定精度の向上
・7波長のレーザを用いた広範囲のスペクトル解析が可能な装置の開発

・2波長励起フォトルミネッセンス測定法を用いて、ガリウムナイトライド(GaN)の結晶欠陥準位解析を実施
・7種類のレーザ光と３つのディテクタを搭載した高精度測定装置を開発
・製造ラインでの使用を前提とした簡易型ラインモニタ装置を試作し、実証試験を完了

本研究の成果は、GaNやSiCなどのワイドギャップ半導体の結晶欠陥検出に活用される。特に、半導体製造ラインにおいて、迅速な欠陥検出と製品の品質向上が可能となり、電力機器や自動車産業などでの利用が期待される。

2波長励起フォトルミネッセンス装置の試作が完了し、半導体製造ラインでの実用化に向けた試験が進行中である。ラインモニタ装置も開発され、製造現場での使用が検討されている。

高精度な結晶欠陥解析が可能な2波長励起フォトルミネッセンス測定装置を提供。電極が不要で、従来よりも迅速かつ正確に欠陥を検出できる点が大きな強みである。

半導体製造ラインでの導入を目指して、装置のさらなる技術改良とコストダウンが進められている。また、その他のワイドギャップ半導体材料への適用拡大も視野に入れている。

・量産に向けた装置のコスト削減
・半導体製造現場での実用化に向けたさらなる技術改良
・他の半導体材料への適用拡大

半導体業界で、窒化ガリウムをはじめとする窒化系半導体（GaN、AIN、AIGaN、InGaN　等）シリコンカーバイト（SiC)を製造しているメーカと連携し、結晶性の違いとデータとの関連性の研究を希望