研究開発された技術紹介

次世代パワー半導体用SiC基板に潜在する欠陥を可視化するための高速AIスクリーニング技術の開発を行った。特に、通電劣化現象とUV照射条件の相関性を定量化し、通電によって拡張された欠陥を高い精度で検出する技術を確立。既存の検査装置では検出できなかった欠陥を新たに検出する技術が開発された。

・UV照射による欠陥拡張と完全可視化技術
‐TED転換したBPD(ショックレー型積層欠陥)の検出
・AIによる高速良否判定
‐画像処理技術を活用し、検査工程の効率化を実現
・タクトタイムの短縮
‐6インチウェハで60分未満の検査時間を達成
・信頼性向上のための欠陥縮小工程
‐拡張した欠陥を再び縮小する条件を確立

通電劣化した欠陥に対するUV照射による再現性が95%以上となり、従来検出が困難であった欠陥の可視化に成功した。また、タクトタイム60分未満の検査システムを確立し、SiC基板の製品化に向けた実用性を高めた。これにより、バーンイン工程を置き換えることで、リードタイムの短縮および製品信頼性の向上が期待されている。

・特許出願
国際出願番号: PCT/JP2021/007020
国際出願日: 2021年2月25日
発明の名称: 欠陥検査方法、及び欠陥検査装置
・特許取得
特許番号: 特許6999212号
登録日: 令和3年12月24日
発明の名称: 欠陥検査方法、及び欠陥検査装置

次世代パワー半導体用SiC基板の欠陥を可視化し、製品の高信頼性化を実現する検査装置に応用される。想定される市場としては、ニーズが高いと思われる順にパワー半導体メーカー、自動車・車載メーカーの半導体部門、続いてSiCウェハ製造メーカーである。

多くの潜在顧客との直接のやり取りを通じ、研究開発の有用性や課題を把握する貴重な機会を得た。具体的には、ローム、トヨタ自動車、デンソー、サンケン電気、富士電機、東芝デバイス＆ストレージ、サイコックス、Soitec(フランス)、レゾナック、Wolfspeed(米国)、Infinion(ドイツ)、On-semiconductor(米国)、Bosch(ドイツ)などが挙げられる。また、グローバル展開の一環として、令和3年度と4年度には国際的なSiC関連学会「ICSCRM」に論文を発表し、特に令和4年度にはスイスの現地会場で直接関係者と交流することができた。

SiCウェハの欠陥可視化技術は、通電劣化による欠陥を高精度に検出し、従来の検査工程を短縮する画期的な技術である。特に、AIを活用した自動化された判定技術により、検査の効率化と高い信頼性が実現されている。また、短時間での欠陥縮小処理も行える点が他社製品にはない強みである。

今後の事業化の見通しとしては、川下企業の要求を満たす有用性と有効性の定量化が鍵となる。すでにSiCウェハ製造メーカー、パワー半導体メーカー、自動車・車載メーカーとのやり取りを通じてニーズの把握とシーズの獲得はできており、東京エレクトロンデバイスとの協業により、量産向け検査装置の製品化スピードが加速する見込みがある。3年後の事業化の実現性は高いと考えている。
本事業で確立したE-V-Cスクリーニング技術の検査結果に対する顧客の評価も好評であり、令和5年5月から検査受託サービスを開始している。このサービスを通じて、顧客からのフィードバックを迅速に反映し、ラボ用検査機器の生産・販売を当初の計画より1年早い令和6年度に開始する予定である。

SiCパワーデバイスの汎用性を高めるためには、さまざまなデバイス製品を使用し、通電条件とUV照射条件の相関性をさらに検証する必要がある。また、顧客からの意見により、タクトタイムを現行の60分からさらに短縮できれば、装置の魅力が一層高まることが確認されたため、タクトタイムの短縮も今後の課題となっている。