氧化鎵晶體缺陷：成像技術的發展！
– 通過非破壞性方法 100% 檢測缺陷 –
– 加速晶體和功率器件的質量改進 –
2022 年 12 月 8 日
新型晶體技術
精細陶瓷中心 (JFCC)
兵庫大學
我們開發了用於下一代功率半導體和β型氧化鎵的晶體缺陷成像技術。
【概述】
β型氧化鎵（β-Ga2O3）
動力裝置
用於功率轉換和控制的下一代高壓節能半導體。
有望應用於電網、鐵路、汽車等各個領域。
β-Ga2O3 晶體中的晶格缺陷：
目前原料β-Ga2O3晶體中含有較多的晶格缺陷。
晶格缺陷會降低器件性能和可靠性，低於材料的理論值。
“減少晶格缺陷的第一步”是“建立缺陷觀察技術”。
成立“技術看缺陷”：
使用“異常傳輸現象”：
我們使用了“異常透射現象”（注 5），它是 X 射線衍射（注 4）現象之一。
晶體內部的晶格缺陷
非破壞性的多合一可視化
就像用X光檢查人體一樣，
β-Ga2O3 晶體內部的各種晶格缺陷
測量時間短，無損
我們成功地實現了“晶格缺陷的全面可視化”（圖 1）。
晶體中缺陷的空間分佈
有關缺陷類型的信息
準確掌握“晶體中缺陷空間分佈及缺陷類型信息”。
我們提供“優化晶體生長條件的準確反饋”。
為普及β-Ga2O3功率器件，我們將進一步加快提高晶體質量。
https://www.novelcrystal.co.jp/2022/3916/
Gallium Oxide Crystal Defecten: ontwikkeling van beeldtechnologie!
– 100% detectie van defecten door niet-destructieve methode –
– Versnellen kwaliteitsverbetering van kristallen en power devices –
8 december 2022
nieuwe kristaltechnologie
Centrum voor Fijne Keramiek (JFCC)
Universiteit van Hyogo
We hebben een beeldvormingstechnologie voor kristaldefecten ontwikkeld voor vermogenshalfgeleiders van de volgende generatie en β-type galliumoxide.
【Overzicht】
β-type galliumoxide (β-Ga2O3)
macht apparaat
Energiebesparende hoogspanningshalfgeleiders van de volgende generatie voor stroomconversie en -regeling.
Het zal naar verwachting op verschillende gebieden worden gebruikt, zoals elektriciteitsnetten, spoorwegen en auto’s.
Roosterdefect in β-Ga2O3-kristal:
Momenteel bevat het grondstof β-Ga2O3-kristal veel roosterdefecten.
Roosterdefecten verlagen de prestaties en betrouwbaarheid van het apparaat dan de theoretische waarde van het materiaal.
“De eerste stap in de richting van het verminderen van roosterdefecten” is “het opzetten van technologie voor het waarnemen van defecten”.
Gevestigde “technologie om defecten te zien”:
Met behulp van “abnormaal transmissiefenomeen”:
We gebruikten het “abnormale transmissieverschijnsel” (noot 5), een van de röntgendiffractieverschijnselen (noot 4).
Roosterdefect in het kristal
Niet-destructieve, alles-in-één visualisatie
Zoals het menselijk lichaam onderzoeken met een röntgenfoto,
Verschillende roosterdefecten in het β-Ga2O3-kristal
Korte meettijd en niet-destructief
We zijn erin geslaagd “totale visualisatie van roosterdefecten” (fig. 1).
Ruimtelijke verdeling van defecten in het kristal
Informatie over soorten defecten
Nauwkeurig begrijpen “informatie over de ruimtelijke verdeling van defecten in het kristal en de soorten defecten”.
Wij bieden “nauwkeurige feedback voor optimalisatie van kristalgroeiomstandigheden”.
We zullen de verbetering van de kristalkwaliteit verder versnellen om β-Ga2O3-vermogensapparaten te verspreiden.
Galliumoxid-Kristalldefekte: Entwicklung der Bildgebungstechnologie!
– 100% Fehlererkennung durch zerstörungsfreie Methode –
– Beschleunigte Qualitätsverbesserung von Kristallen und Leistungsgeräten –
8. Dezember 2022
neuartige Kristalltechnologie
Zentrum für Feinkeramik (JFCC)
Universität von Hyogo
Wir haben eine Kristalldefekt-Bildgebungstechnologie für Leistungshalbleiter der nächsten Generation und Galliumoxid vom β-Typ entwickelt.
【Überblick】
Galliumoxid vom β-Typ (β-Ga2O3)
Leistungsgerät
Energiesparende Hochvolt-Halbleiter der nächsten Generation für Leistungsumwandlung und -steuerung.
Es wird erwartet, dass es in verschiedenen Bereichen wie Stromnetzen, Eisenbahnen und Automobilen eingesetzt wird.
Gitterfehler im β-Ga2O3-Kristall:
Derzeit enthält das Ausgangsmaterial β-Ga2O3-Kristalle viele Gitterfehler.
Gitterdefekte verringern die Geräteleistung und -zuverlässigkeit unter den theoretischen Wert des Materials.
„Der erste Schritt zur Verringerung von Gitterfehlern“ ist „die Etablierung einer Technologie zur Beobachtung von Fehlern“.
Etablierte „Technik, um Fehler zu sehen“:
Verwendung von “anormalem Übertragungsphänomen”:
Wir haben das “anomale Transmissionsphänomen” (Anmerkung 5) verwendet, das eines der Phänomene der Röntgenbeugung (Anmerkung 4) ist.
Gitterfehler im Inneren des Kristalls
Zerstörungsfreie All-in-One-Visualisierung
Wie die Untersuchung des menschlichen Körpers mit einem Röntgenbild,
Diverse Gitterfehler im Inneren des β-Ga2O3-Kristalls
Kurze Messzeit und zerstörungsfrei
Uns ist die „vollständige Visualisierung von Gitterfehlern“ gelungen (Abb. 1).
Räumliche Verteilung von Defekten im Kristall
Informationen zu Fehlerarten
“Informationen über die räumliche Verteilung von Defekten im Kristall und die Arten von Defekten” genau erfassen.
Wir bieten “genaues Feedback zur Optimierung der Kristallwachstumsbedingungen”.
Wir werden die Verbesserung der Kristallqualität weiter beschleunigen, um β-Ga2O3-Leistungsbauelemente zu verbreiten.
Observation of dislocations in thick β-Ga2O3 single-crystal substrates using Borrmann effect synchrotron x-ray topography:
APL Materials: Vol 10, No 5
ABSTRACT
We performed Borrmann effect x-ray topography (XRT)
to observe dislocations and other structural defects in a thick β-Ga2O3 (001) substrate.
The Borrmann effect was realized by working in a symmetrical Laue geometry (g = 020).
Anomalous transmission occurred under the exact Bragg condition,
producing a strong diffraction beam that allowed us to image defects across the entire thickness of the substrate.
The analysis clearly revealed
straight b-axis screw-type and curved dislocations and allowed assessing the corresponding behaviors.
Other structural defects,
including pipe-shaped voids and dislocation loops produced by mechanical damage, were also observed.
Finally,
we compared Borrmann effect transmission topography and conventional reflection topography
and explained the appearance of some characteristic defects in the two modes.
Our results show that Borrmann effect XRT is a powerful and effective technique
to study the spatial distribution and structural properties of defects in highly absorbing β-Ga2O3.