線照射誘起界面準位によるSiC MOSFETの特性劣化

Degradation of the characteristics of SiC MOSFETs by -ray induced interface traps

大島 武; 菱木 繁臣; 岩本 直也; 河野 勝泰*; 伊藤 久義

Oshima, Takeshi; Hishiki, Shigeomi; Iwamoto, Naoya; Kawano, Katsuyasu*; Ito, Hisayoshi

線照射によりpチャンネル炭化ケイ素(SiC)金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)中に発生する界面欠陥(界面準位や酸化膜中固定電荷)及びこれら欠陥の熱安定性を調べた。実験にはn型6H-SiCエピタキシャル膜上に800Cでのアルミニウム(Al)注入及び1800Cでの熱処理によりソース・ドレインを、1100Cでの水素燃焼酸化によりゲート酸化膜を形成したpチャンネルMOSFETを用いた。線照射は室温にて0.878.70kGy/hのドーズ率で行った。電気特性劣化を調べたところ、線照射量の増加に従い界面準位濃度が増加し、それに伴ってチャンネル移動度が低下すること見いだされた。さらに、照射後にアルゴン中で30分間の熱処理を行ったところ、熱処理温度の上昇とともに界面準位密度が減少することが見いだされ、それに対応するように、線照射後に初期値の40%程度まで減少したチャンネル移動度が熱処理温度の上昇とともに回復し、400C熱処理後に65%程度となることが見いだされた。また、線照射により3.8Vから13.5Vまでシフトした「しきい値電圧」に関しても、熱処理により5.4Vまで回復することも観測された。

p-channel silicon carbide (SiC) metal-oxide-semiconductor field effect transisters were irradiated with -rays at dose rate of 0.878.70kGy/h at room temperature. As a result of electrical characteristics measurements, it was found that the channel mobility decreased with the density of interface traps. By thermal annealing up to 400C, the density of interface traps generated by -rays decreases and as a result, the recovery of channel mobilty were obsereved. Threshold volatge also recovered by the thermal annealing.