Investigation of formation mechanism of crystal defects induced by machining at the surface of single crystal SiC

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26420071
• Research Institution: Japan Fine Ceramics Center
• Principal Investigator: 石川 由加里 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 主任研究員 (60416196)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菅原 義弘 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 上級研究員 (70466291) ; 姚 永昭 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 上級研究員 (80523935)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: ＳｉＣ / 単結晶 / 加工 / 欠陥 / 転位 / 積層欠陥 / EBSD

Outline of Annual Research Achievements

パワーデバイス材料として注目を集める単結晶4H-SiCでは機械加工ダメージを除去する適切なエッチング液がない。そのため機械加工で導入された極表面欠陥の除去は難しく、エピ膜品質の著しい低下が起きる。しかし、欠陥の直接検出が非常に難しく、その構造すら正確にわかっていない。砥粒の動きを制御したモデル加工を行い、結晶に導入された欠陥の正確な構造と加工条件の対応を明らかにすることで導入メカニズムを理解しその化学的根拠に基づいて加工導入欠陥を低減する指針を得ることを目的とする。
本年度は4~6インチの4H-SiC基板を番手の異なる砥石(2000, 30000)を用いて、研削加工で導入されたダメージ（転位、積層欠陥、点欠陥、格子歪など）を検出する方法を検討した。（固定砥粒加工にあたる。）昨年度に確認した浅い加工ダメージを顕在化するエッチングや斜め研磨とエッチングの組み合わせによる評価に加えて、電子線後方散乱回折(EBSD)を用いた測定を中心に評価をすすめた。EBSD測定前の試料準備段階において導入される加工変質層によるアーチファクトの除去法を検討の上、決定した試料加工法でEBSD用試料を作製、観察した。また、EBSD測定もWilkinson法を用いて精密な歪解析を行った。面内方向の歪解析では、砥粒の移動方向に起因していると思われる異方性が検出された。また、砥粒の粒度が大きい場合はXY方向歪の深さ方向への分布より、Z方向歪の深さ分布の方が深くなる傾向があるが、砥粒の粒度が小さくなるとその分布差が小さくなる傾向があることがわかった。EBSDで検出された歪量と転位・積層欠陥発生閾値の紐付とEBSD検出感度の向上が今後、解決すべき課題である。