電気自動車や再生可能エネルギーの機器で、電力の変換を担うSiC（炭化ケイ素）パワー半導体。その材料となるウェハに欠陥があると、作った素子の動作や信頼性に影響することがあります。ただ、表面に見える似たような模様が、同じ種類の欠陥とは限りません。
産業技術総合研究所（産総研）は2026年10月27日、JEITAなどと進めてきたX線トポグラフ法によるSiCウェハの欠陥試験が、国際規格IEC 63068-5になったと発表しました。IECの公式情報では、初版「IEC 63068-5:2026」の発行日は10月6日です。新しい検査装置の性能発表というより、欠陥を捉えて分類するための共通の試験方法が整った、という変化です。［1、2］
簡単にまとめると？
- IEC 63068-5は、SiCウェハの欠陥をX線トポグラフ法で検出・分類するための国際規格です。
- 表面の形や光による発光だけでは区別しにくい欠陥に、X線回折による見方を加えます。
- 検査方法の標準化と、個々の製品の性能・信頼性の保証は別です。3種類の検査を組み合わせるIEC 63068-6は、今回発行された規格には含まれません。
同じように見える欠陥を、別の手がかりで分ける
対象は、SiCの単結晶基板の上に、同じ結晶構造を持つ薄い層を成長させた「ホモエピタキシャルウェハ」です。素子を作る材料の段階で、層の中や表面にある欠陥を調べます。
光学検査は表面の形状や凹凸を捉えます。フォトルミネッセンス法（PL法）は、光を当てたときの発光を手がかりに欠陥を調べます。それぞれ有用ですが、異なる欠陥が似た検査像を示すこともあります。
そこで加わるのが、X線トポグラフ法（XRT）です。結晶によってX線が回折することを利用し、内部のひずみや欠陥を画像として捉えます。単に表面を大きく拡大するのではなく、結晶の乱れに由来する違いを見る方法です。［1］
上の図では、マイクロパイプとパーティクルインクルージョンという2種類の欠陥が比較されています。どちらも光学像には表面の凹凸があり、PL像には発光コントラストがありません。一方、掲載されたXRT像には、前者でコントラストがあり、後者ではありません。XRTを加えることで、先の2つの画像では分類できなかった違いが見える例です。すべての欠陥を、画像の明暗の有無だけで一律に判定できるという意味ではありません。
何を共通にする規格なのか
IECの公開概要によると、63068-5は、SiCホモエピタキシャルウェハの欠陥を検出するXRT検査システムの利用について、定義と指針を示します。欠陥の検出・分類に役立つX線トポグラフ像の例も含まれます。担当は半導体デバイスを扱うIEC TC 47です。［2］
例えばウェハを作る側と、それを使って素子を作る側が検査結果を比べるとき、欠陥の呼び方や検査方法が違うと、数字の差が材料に由来するのか、調べ方に由来するのか判断しにくくなります。試験方法を共有する意義は、こうした比較の前提をそろえることにあります。
そのうえで、実際の受入検査では、使った規格の版、測定条件、検査した領域、欠陥の分類、合否を決める条件を対応させて読む必要があります。ここで挙げた項目は検査結果を比較するための着眼点であり、規格本文に定める手順や報告項目をそのまま列挙したものではありません。
品質改善につなげる工程は、これからも必要
産総研は、欠陥をより適切に捉えた結果を製造工程へ戻すことで、品質のばらつきの低減や、良品として出荷できる割合である歩留まりの向上につながると期待しています。検査で違いを見分け、その原因と製造条件の関係を調べ、工程を改善するという順序です。
規格が発行されたこと自体で、特定のSiC製品の寿命や効率が保証されるわけではありません。今回の発表には、規格導入によって歩留まりが何％改善したか、価格がどれだけ下がったかという一律の実績値は示されていません。採用した検査方法と、製品として確かめた信頼性は分けて読む必要があります。
3つの検査を組み合わせる次の規格との違い
関連するIEC 63068シリーズでは、欠陥の分類、光学検査、PL法、その2つを組み合わせた評価の規格が先に整備されてきました。今回の第5部はXRTの試験方法です。
さらに産総研は、光学検査・PL法・XRTを組み合わせる欠陥判別法を、第6部「IEC 63068-6」として提案したと説明しています。10月27日の発表時点では、新規提案の投票が承認され、規格開発プロジェクトが正式に発足する予定という段階です。発行済みの第5部と、これから開発を進める第6部は別です。［1］
SiCウェハの品質を比べる際には、「国際規格に対応」という一言だけでなく、どの検査方法を使い、何を検出・分類した結果なのかを見ると、材料の評価と製品の性能をつなぐ議論が具体的になります。
出典
- 産業技術総合研究所「脱炭素を支えるSiCパワー半導体の利用拡大を規格が後押し」、2026年10月27日。概要図・用語解説・規格化の経緯・今後の予定。
- IEC「IEC 63068-5:2026 — Test method for defects using X-ray topography」、Edition 1.0、2026年10月6日発行。公開概要・規格種別・発行日。規格の詳細な実施手順は本文を参照。