-C面における熱酸化過程の第一原理分子動力学シミュレーション; Si面との違い

First-principles molecular dynamics study of - C-face oxidation process; Difference between C-face and Si-face

大沼 敏治*; 宮下 敦巳; 岩沢 美佐子*; 吉川 正人; 土田 秀一*

Onuma, Toshiharu*; Miyashita, Atsumi; Iwasawa, Misako*; Yoshikawa, Masahito; Tsuchida, Hidekazu*

ワイドギャップ半導体であるSiCはSi同様熱酸化により絶縁膜を作製できるため次世代のMOS型パワーデバイスとして有望である。Si面と比較して酸化速度が10倍速い、チャネル移動度が大きいなど興味深い特徴を持つC面について、平面波基底のPAW法による第一原理分子動力学計算を行い、熱酸化過程の動的シミュレーションを行った。計算は地球シミュレーターで行った。界面モデルはスラブモデルを用い、界面の初期構造は加熱及び急冷法により作成した。界面モデルは急峻かつダングリングボンドのない綺麗な界面に酸化過程のきっかけとしてシリコン空孔を導入したものを用いた。酸化過程のシミュレーションは酸素分子を一つずつSiO層に追加することにより行った。酸素分子はSiO層中及びSiC界面のSi原子と反応し解離し、SiC界面のSi原子が酸化されることによりSi原子とC原子との結合が切れてCダングリングボンドが生成された。界面の炭素原子は酸化されてCO及びCO分子,C-C-O複合体が生成した。C面においてはSi面よりも生成したCO分子がCダングリングボンドと反応しにくく、拡散しやすいことがわかった。

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