Relationship between the current direction in the inversion layer and the electrical characteristics of metal-oxide-semiconductor field effect transistors on 3C-SiC

3C-SiC上に作製した金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタのチャンネル方向と電気特性の関係

大島 武; Lee, K. K.; 石田 夕起*; 児島 一聡*; 田中 保宣*; 高橋 徹夫*; 吉川 正人; 奥村 元*; 荒井 和雄*; 神谷 富裕

Oshima, Takeshi; Lee, K. K.; Ishida, Yuki*; Kojima, Kazutoshi*; Tanaka, Yasunori*; Takahashi, Tetsuo*; Yoshikawa, Masahito; Okumura, Hajime*; Arai, Kazuo*; Kamiya, Tomihiro

(001)立方晶炭化ケイ素(3C-SiC)ホモエピタキシャル膜上に作製した金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)の電気特性とチャンネル方向([-110]方向に垂直,水平)の関係を調べた。その結果、両方のMOSFETともにしきい値電圧は-0.5V、チャンネル移動度は215から230cm/Vsと同様であることが見いだされた。このチャンネル移動度の値はこれまでに六方晶SiCでは達成されていない優れた値である。サブシュレショールド領域でのドレイン電流の値を調べたところ、[-110]に垂直のMOSFETは10Aオーダーであるのに対し、[-110]に平行なMOSFETは10Aオーダーと二桁も高いことが明らかとなった。これは、3C-SiC基板を[-110]方向にアンジュレーションをつけたSi基板にエピタキシャル成長するが、成長後にもその際の欠陥が残留し、伝導に影響するため[-110]に沿うように電流が流れる場合はリークが大きくなるためと考えられる。

The electrical characteristics of cubic silicon carbide (3C-SiC) Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors (MOSFETs) with the current direction in the inversion layer perpendicular to [-110] ([-110]-perpendicular MOSFETs) were compared to those of 3C-SiC MOSFETs with the current direction in the inversion layer parallel to [-110] ([-110]-parallel MOSFETs). The threshold voltage (V) for both MOSFETs shows -0.5 V although enhancement type MOSFETs were designed. The values of channel mobility which was estimated from linear region of drain current (I) - drain voltage (V) curves are 230 cm/Vs for [-110]-perpendicular MOSFETs and 215 cm/Vs for [-110]-parallel MOSFETs, indicating no significant difference between both MOSFETs. The value of I for [-110]-perpendicular MOSFETs is of order of 10-8 A at V = 10V and gate voltage (V) of -2V. However, for [-110]-parallel MOSFETs, I shows of order of -10-6 A at V = 10V and V = -2V.