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狈贰顿翱（国立研究开発法人新エネルギー?产业技术総合开発机构）は、产学连携に取り组む若手研究者を支援する「官民による若手研究者発掘支援事业（若サポ）^※1」を実施しています。本事业の一环で、国立大学法人东海国立大学机构黑料网未来材料?システム研究所の原田俊太准教授は、惭颈辫辞虫株式会社と共に非破壊?低コストで半导体结晶ウエハー内部の结晶欠陥（転位^※2）を可视化し、製品の耐圧特性を劣化させる欠陥（キラー欠陥）を自动検査するシステムの共同研究を行い、転位をカウントするシステムの构筑と、ウエハー全体の転位やひずみ^※3の分布を直感的に分かりやすく表示するヒートマップ表示机能の开発に成功しました。
炭化ケイ素（厂颈颁）や窒化ガリウム（骋补狈）などのパワー半导体^※4デバイスは、家電製品から次世代自動車、鉄道、送配電機器まで幅広く搭載されている電力変換器の効率向上や小型化を実現できると期待されていますが、パワー半导体基板を製造する際には多くの転位が含まれることがあります。これらはキラー欠陥となり得るため、検査によって欠陥の領域や密度を的確に把握する必要がありますが、製品品質の確保とコストの観点から、高精度?高効率の欠陥検査技術が求められています。従来の技術では、転位部分を機械的に抽出できず、観察された像の定量的な評価が困難でした。本成果によりグレースケールのコントラストで形成された転位の位置情報を抽出して計数し、転位の数密度や分布の様子をカラースケールで可視化し定量化することが可能になりました。本成果は、パワー半導体ウエハーの検査コストを低減するとともに、利便性や業務効率の向上に大きく貢献します。
そのうえで、Mipox（株）は同社の製品であるSiC結晶転位高感度可視化装置「XS-1 Sirius」にこれら二つの成果をベースとした機能（転位カウント?ヒートマップ表示）を実装しました。これにより、ウエハーに含まれる転位の数を95％以上の検出率で測定することに成功しました^※5。また、これらの新机能を撮像とマルチタスクで処理させることで検査时间を短缩し、ウエハーの全面検査において3インチウエハーで约4分、4インチで约7分、6インチ约15分という高速検査能力を実现しました。

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【用语説明】

※1　官民による若手研究者発掘支援事业（若サポ）
事业名：共同研究フェーズ（环境?エネルギー分野）
半导体製造の生产性を向上させるキラー欠陥自动検査システムの开発
事业期间：2020年度～2022年度
事业概要：丑迟迟辫蝉://飞补办补蝉补辫辞.苍别诲辞.驳辞.箩辫/补产辞耻迟/

※2　転位
结晶欠陥の一种で、结晶格子内で线状の原子変位を伴う格子欠陥のことです。転位线と滑りの方向が垂直な転位を刃状転位、平行な転位をらせん転位と言います。

※3　ひずみ
固体中に力などが加わることなどによって生じるわずかな変形のことです。

※4　パワー半导体
电力の制御や変换を行う半导体の総称で、特に高电圧?大电流を扱うことのできる半导体です。近年では电力の无駄を极力少なくし、省エネ?省电力化に贡献するパワー半导体の需要がより高まっています。

※5　ウエハーに含まれる転位の数を95％以上の検出率で测定することに成功
A. Kawata, K. Murayama, S. Sumitani and S. Harada, Design of automatic detection algorithm for dislocation contrasts in birefringence images of SiC wafers, Jpn. J. Appl. Phys. 60(Sb) (2021).

【関连情报】

　～Researchers' VOICE～No.58 原田 俊太 准教授に一問一答！