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Comparison of the electrical channel properties between dry- and wet-oxidized 6H-SiC MOSFETs investigated by Hall effect

ドライ及び乾燥酸素により酸化膜作製した6H-SiC MOSFETのチャンネル電気特性のHall効果による研究

Laube, M.*; Pensl, G.*; Lee, K. K.; 大島 武

Laube, M.*; Pensl, G.*; Lee, K. K.; Oshima, Takeshi

六方晶炭化ケイ素(6H-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(MOSFET)のチャンネル内の電気特性とゲート酸化膜作製方法の関係をHall測定により調べた。その結果、水蒸気酸化により作製したMOSFETに比べ、乾燥酸素及び酸化後アルゴン中アニール処理したMOSFETの方がトランジスタ特性から見積もったキャリア移動度が高いにもかかわらず、Hall測定より見積もったキャリアの移動度は両者ともに60cm$$^{2}$$/Vsと同程度であることが明らかとなった。さらに、しきい値電圧の温度依存性から界面準位の発生量を見積もったところ、水蒸気酸化したMOSFETの方が2倍多く発生していることが見いだされた。このことより、チャンネルに流れるキャリアの真の移動度は酸化膜作製方法によらず同じであるが、界面準位の発生によりキャリアがトラップされるためにトランジスタ特性により求めたキャリア移動度が小さく見積もられることが明らかとなった。

The electrical properties of n-channel 6H-SiC MOSFETs have been studied by temperature-dependent current-voltage and Hall effect measurements. The MOS transistors are either wet (sample A) or dry oxidized followed by a post-annealing step at 1100$$^{circ}$$C and a pyrogenic reoxidation at 800$$^{circ}$$C (sample B). Higher drain transconductance and saturation currents are observed in sample B. The Hall effect investigations show that this improvement in the performance of the MOS transistors (sample B) is caused by a lower degree of trapping of free electrons. The density of interface traps D$$_{IT}$$ close to the conduction band edge has been determined from the shift of the threshold voltage V$$_{TH}$$ as a function of the temperature and from the Hall effect results. D$$_{IT}$$ is about two times lower in sample B. The room temperature value of the electron Hall mobility is determined to be about 60 cm$$^{2}$$/Vs for both samples; it increases with decreasing temperature.

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