窒化ガリウム結晶に新非破壊検査技術―電力用半導体の製造工程改良も：産業技術総合研究所ほか
(2018年5月22日発表)
（国）産業技術総合研究所と名古屋大学の研究グループは5月22日、次世代の電力用半導体材料と期待される窒化ガリウムの結晶欠陥を非破壊で手軽に検出できる技術を開発したと発表した。単一波長のレーザー光を半導体結晶に照射、その散乱光の波長のわずかなずれをとらえて結晶欠陥を検出する。今後、新技術を窒化ガリウムや他の半導体の高品質化につなげる研究に取り組む。
窒化ガリウム半導体の高性能化・高寿命化には結晶欠陥の少ない単結晶を作る必要がある。ただ、これまで結晶欠陥を調べるには大型放射光施設を用いた実験や試料を破壊する評価方法しかなかったため、より簡便な非破壊検査技術が求められていた。
そこで研究グループは、結晶にレーザー光を照射したときに出てくる散乱光を利用して結晶欠陥を検出する技術の開発を試みた。単一波長のレーザー光を照射したときに出てくる光はラマン散乱光と呼ばれ、その波長は物質構造を反映して入射光とはわずかにずれた特有の値をとることが知られている。
実験の結果、結晶にひずみがあるとき、そのひずみが圧縮歪みの場合には光の強度が一番強くなるピーク周波数が高くなる方向へ、引っ張り歪みの場合は低くなる方向へわずかにずれることが分かった。さらにこの現象を利用することで、窒化ガリウム結晶のどこに欠陥があるのか、どの方向に結晶格子がずれているのかなどが画像化でき、簡便な非破壊検査技術として使えることを確認した。
今回開発した技術について、研究グループは「窒化ガリウム半導体素子の製造プロセス改良に役立つ」と期待している。
