ウエハーの品質検査

2025/10/09

ウエハーの品質検査結晶欠陥を正確に判定

産総研では、将来の産業ニーズを見据えた目的基礎研究を通じて、革新的な技術シーズの創出に挑戦しています。
こうした最先端の成果を、日刊工業新聞で連載しています。産総研マガジンでもご紹介していますので、ぜひご覧ください。
※本記事は、日刊工業新聞社の許諾を得て掲載しています。著作権は日刊工業新聞社に帰属します。

歩留まり低下

電力エネルギーの高効率利用を可能にする次世代パワー半導体は、カーボンニュートラル社会の実現に向けて、省エネルギー化に大きく貢献する。パワー半導体デバイスは、鉄道車両や自動車、産業機器、情報通信機器などの幅広い分野に導入されている。

導入されるデバイスには、製品の低コスト化とともに、安定動作と高信頼性が求められる。しかし、デバイスの製造に使用されるウエハーには、高密度な結晶欠陥が含まれていることがある。これが、歩留まりと信頼性の低下を引き起こし、次世代パワー半導体の普及を妨げている。

複数手法で解析

産業技術総合研究所（産総研）は、高品質なウエハーの製造と安定な供給体制の構築を目指し、ウエハーの品質検査技術の確立に取り組んでいる。これにより、信頼性の高いパワー半導体デバイスの高い歩留まりでの製造を可能にする。

その一環として、検査装置のメーカーや大学と共同で、半導体ウエハーの品質を高精度・高速・非破壊で評価する計測技術を開発している。

ウエハーの結晶欠陥の検査には、光学顕微鏡法やフォトルミネッセンス（PL）法、X線トポグラフ（XRT）法などが用いられている。しかし、これらの手法では、欠陥の種類によっては、検出に必要な画像のコントラストが得られない場合があり、単一の検査法だけでは検出精度に限界がある。そこで、複数の検査手法によるデータを統合解析する「マルチチャネル検査技術」およびそれを支える解析ソリューションを開発し、次世代パワー半導体ウエハーの欠陥検査の高精度化に成功した。

また、複数の検査データを合成した画像を用いて、AIによる統合学習モデルを構築し、ウエハーの欠陥検査に適用した。その結果、高い検査精度を維持しつつ、解析時間を従来の半分以下に短縮する高スループット検査を実現した。