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

• 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

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。

Si-IGBT switching with high voltage resistance of more than 10 kV is necessary for p-type substrates with low resistance. IGBT switching with low resistance is now in the market. For SiC mass production technology, sublimation method is the most difficult way to grow p-type (Al) crystals and n-type (N) crystals. This study is aimed at the development of high quality p-type 4H-SiC long crystal growth by sublimation. The relationship between the growth of p-type 4H-SiC and the growth of p-type 4H-SiC with low resistance and low resistance is discussed. It is necessary to add time to the structure of sublimation growth of SiC. In this study, the carbonization of SiC raw materials in sublimation furnace is carried out in order to control the growth of p-type SiC. The growth of SiC in the p-type is characterized by the increase of SiC concentration, the occurrence of polymorphic anomalies, and the increase of SiC penetration. The growth of SiC in the p-type is characterized by the increase of SiC penetration. In this study, the concentration dependence of the penetration level was evaluated by the growth conditions below 10 cm-3 for Al alone and 10 cm-3 for Al alone. The number of breakthrough bits increases, and the growth of p-type SiC is possible.