SiC外延晶圆缺陷检测新国际标准发布，X射线形貌术入选

产业技术综合研究所（产总研）10月27日宣布，其与电子信息技术产业协会（JEITA）等产学官相关机构合作，汇聚多年来在晶圆质量评估和器件可靠性评估方面积累的技术经验，为推动SiC（碳化硅）功率半导体普及，参与制定了规定SiC外延晶圆缺陷试验方法的国际标准“IEC 63068-5”，并助力该标准发布。该标准采用X射线形貌术（XRT）法。

SiC面临的课题与标准发布历程

随着进一步降低电力损耗的需求，功率半导体需求正在快速扩大。SiC是其中的代表，业界强烈要求其兼顾高效率与高可靠性。此前，通过光学检测方法和光致发光（PL）法的国际标准化，SiC外延晶圆的质量评估方法已实现体系化，晶圆质量得到提升，SiC功率器件的社会应用也随之推进。

然而，要进一步提高器件良率和可靠性，仍存在一个课题：SiC晶体中含有传统方法难以检测的“器件杀手缺陷”（device killer defect）。XRT法的特点在于能够在整个晶圆范围内可视化这类缺陷，明确传统方法无法捕捉的可靠性阻碍因素，并大幅提升晶圆质量评估的精度。

由此，晶圆质量评估技术可以适当地反馈到晶圆制造工艺中，有望进一步提升SiC外延晶圆质量。其结果是，由缺陷引起的器件性能波动和可靠性下降将得到抑制，高性能、高可靠SiC功率器件的实现有望加速。

此外，通过建立与国际接轨的质量评估基础，将促进SiC产品在电动汽车和电力基础设施领域的普及，并有助于通过提高电力利用效率来减少CO2排放，以及增强日本国内功率半导体产业的竞争力。

本次研究成果

产总研关注SiC外延晶圆中存在的器件杀手缺陷对器件良率和可靠性的影响，自2001年左右起长期开展晶圆质量与器件可靠性相关性的研究。但在当时，缺陷定义和检查方法尚未统一，各机构和企业采用不同标准，因此很难在共同基础上讨论缺陷引发的问题。

为解决这一课题，在2010年度启动的新能源产业技术综合开发机构（NEDO）项目中，产总研推进了缺陷分类整理、光学检测法、PL法、XRT法等多种方法的相关性评估，以及阐明缺陷与器件特性之间的关系，并通过产学合作构建了缺陷评估的基础框架。2015年度以后，在经济产业省委托项目下，正式推进晶体缺陷评估方法的国际标准化活动，在开发JEITA标准的同时，与国际电工委员会（IEC）TC 47/WG 5的海外专家反复协商，推动技术规格的国际协调。

其结果是，2019年缺陷分类和光学检测方法、2020年PL法、2022年两种方法的综合评估标准相继发布，为SiC晶圆质量提升和器件社会应用作出很大贡献。另一方面，新课题也显现出来：这些方法难以检测的器件杀手缺陷需要应对。

为此，以产总研为中心，围绕能够检测传统方法难以检测缺陷的XRT法，推进了研发与试验方法标准化的一体化工作。基于这些成果，制定了行业标准JEITA标准，并将内容作为国际标准草案由日本向IEC提出。经过IEC TC 47/WG 5的国际审议，“IEC 63068-5”于2026年10月发布。

今后，SiC晶圆和器件制造商将逐步采用符合该标准的质量评估方法，从而能够可视化包括传统难以检测缺陷在内的晶圆质量。这将推动降低质量波动、提高良率、改善可靠性的制造管理，并通过高可靠SiC功率器件的稳定供应和成本降低，为电动汽车和可再生能源设备的普及扩大作出贡献。尤其是在汽车领域，降低成本的要求强烈，有望通过该标准带来的质量改善实现成本降低。

此外，在有望实现耐压超过10kV的超高耐压功率器件实用化的电力基础设施领域，通过提高晶圆质量来提升可靠性也极为重要，这将有助于可再生能源设备的普及扩大以及社会基础设施的安全性和稳定性提升。

该标准基于日本先行制定的JEITA标准实现国际标准化。日本国内企业积累的SiC晶圆质量评估技术作为国际通用基准得到应用，将更容易向海外展示日本SiC产品的可靠性。这有助于提升海外市场竞争力、稳定供应高质量SiC产品，并为强化日本半导体产业和确保经济安全作出贡献。

此外，整合光学检测法、PL法和XRT法三种试验方法的缺陷判别方法也已作为JEITA标准完成制定。基于该标准的IEC新标准项目于2026年7月提出。随后，在2026年7月24日至10月16日进行的各国投票中获得批准，计划正式作为新的IEC标准开发项目启动。

今后，产总研将与各国专家合作推进IEC 63068-6的国际标准开发，同时利用符合IEC标准的SiC晶圆质量试验方法，开展产学官合作的联合研究和技术支持。此外，还将通过学术会议和研讨会等活动推进普及，促进国际标准的落地和进一步升级。这将大幅推进SiC晶圆质量评估国际标准体系的完成，并有望强化支撑高性能、高可靠SiC功率器件实现的质量评估基础。