Al－Nコドーピングp型SiC昇華法成長における欠陥発生メカニズムの解明

Al-N共掺杂p型SiC升华生长缺陷产生机制的阐明

基本信息

批准号：
22K04960
负责人：
江藤数馬
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04960/
关键词：
SiC 結晶成長ドーピング結晶欠陥

项目摘要

Siでは到達できないような10 kV以上の高耐圧SiC-IGBTの開発には低抵抗なp型基板が必要であるが、IGBTに適した低抵抗なp型基板は現在でも市場で手に入らない。これは、SiCの量産技術である昇華法においてp型（Al）ドープした4H-SiCの結晶成長がn型（N）ドープした結晶成長と比較して困難だという背景がある。本研究では現状では困難とされている高品質なp型4H-SiCの長尺結晶成長を昇華法で実現するための欠陥制御技術の開発を目的とする。そのために成長中のドーピングと欠陥発生との関連性を明らかにし、低抵抗・低欠陥なp型4H-SiC成長法の確立を目指している。Alドーピングを伴う昇華法成長は、通常のSiCの昇華法成長のるつぼ構造に追加の工夫が必要であり、本研究では2ゾーンの加熱帯を有する昇華炉にてSiC原料と炭化アルミニウムをそれぞれ加熱する事により、Alドープ濃度を制御したp型SiC成長を実現している。このようなp型成長においては、ドーピング濃度とSiCの多形異常の発生や貫通転位の増加が通常のSiC成長と比べて顕著に見られる事が多く、AlとNのコドーピングを用いるなどのドーピング濃度制御が欠陥制御に有効であることが見いだされつつある。本研究では貫通転位の増加程度のドーピング濃度依存性の検証を中心に進めており、Al単独ドープ条件では10の20乗（cm-3）を越えるような高Alドーピング濃度条件では顕著に貫通転位が増加する事を見出しており、一方で一定のAlドーピング濃度以下の成長条件では、貫通転位数をあまり増加させずにp型SiC成長が実現可能である事が判明している。

为了开发SI无法达到10 kV或更高的高压SIC-IGBT，需要低电阻P型底物，但是今天仍无法在市场上提供适合IGBT的低电阻P型基板。这是因为在升华方法中，一种用于SIC的质量生产技术，P型（Al）掺杂的4H-SIC的晶体生长比N型（N）掺杂的晶体生长要困难得多。这项研究旨在开发缺陷控制技术，以实现高质量P型4H-SIC的长度晶体生长，目前被认为是目前难以实现的。为此，阐明了生长过程中掺杂和缺陷的掺杂之间的关系，目的是建立具有低阻力和低缺陷的P型4H-SIC生长方法。伴随着掺杂的升华生长需要对正常SIC升华生长的坩埚结构的额外创造力。在这项研究中，SIC原料和碳化铝在具有两个加热区域的升华炉中加热，从而导致P型SIC生长且受控的Al掺杂浓度。在这种P型生长中，SIC的掺杂浓度和多态性异常的发生以及螺纹错位的增加通常比正常的SIC生长更为明显，并且越来越多地发现，兴奋剂浓度控制，例如使用Al和N使用AL和N，有效地用于缺陷控制。这项研究的重点是验证掺杂浓度对螺纹脱位增加的程度的依赖性，并发现螺纹位错在高掺杂浓度条件下（例如10到20功率（CM-3），在单独使用AL掺杂）下显着增加，在AL掺杂下，螺纹的螺纹构成的数量很大，而螺纹的构成数量很大，而P-tece的数量很明显，而P-tece的数量很大。在恒定的Al掺杂浓度下。