Gamma-ray irradiation effects on the electrical characteristics of 6H-SiC MOSFETs with annealed gate-oxide

ゲート酸化膜熱処理6H-SiC MOSFET特性の線照射効果

大島 武; Lee, K. K.; 大井 暁彦; 吉川 正人; 伊藤 久義

Oshima, Takeshi; Lee, K. K.; Oi, Akihiko; Yoshikawa, Masahito; Ito, Hisayoshi

ゲート酸化膜を水素処理(700)または水蒸気処理(800)することで初期特性を向上させた六方晶炭化ケイ素(6H-SiC)金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)に線を照射を行い、電気特性(しきい値電圧(V),チャンネル移動度())の変化を調べた。線照射は線量率8.8kGy(SiO)/h,室温,印加電圧無しの条件で行った。水素処理MOSFETでは、未照射で0.9VであったVが530kGy照射後には3.1Vまで増加した。また、は60kGy照射により減少し始めた。一方、水蒸気処理MOSFETでは、未照射で2.7VであったVは530kGy照射後も3.3Vであり、変化量は0.6V程度と小さかった。に関しては、180kGyの照射により減少し始め、水素処理MOSFETに比べ優れた耐放射線性を有することが見出された。さらに、subthreshold特性の照射による変化から界面準位・固定電荷の発生を調べたところ、水素処理MOSFETの特性劣化は界面準位の増加に伴いが減少することで解釈できるが、水蒸気処理MOSFETでは多量の界面準位が発生する照射量においてもの減少が見られなかった。これより水蒸気処理MOSFETの酸化膜及び界面は水素処理MOSFETと異なることが示唆される。

Gamma-ray irradiation effects on the electrical characteristics such as threshold voltage (V) and channel mobility () for 6H-SiC MOSFETs were studied.The gate oxide of the MOSFETs were annealed in hydrogen at 700 or steam at 800 in fabrication process to improve the initial electrical characteristics of the MOSFETs.As for the hydrogen-annealed MOSFETs,V was changed from 0.9V to 3.1 V by irradiation at 530kGy. decreased after irradiation above 60 kGy. As for the steam-annealed MOSFETs,V was changed from 2.7 to 3.3 V by irradiation at 530kGy. decreased above 180 kGy. This indicates that radiation resistance for the steam-annealed MOSFETs is higher than that for the hydrogen-annealed MOSFETs.