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Enhanced annealing of the Z$$_{1/2}$$ defect in 4H-SiC epilayers

4H-SiCエピ膜中のZ$$_{1/2}$$欠陥の促進消滅

Storasta, L.*; 土田 秀一*; 宮澤 哲哉*; 大島 武

Storasta, L.*; Tsuchida, Hidekazu*; Miyazawa, Tetsuya*; Oshima, Takeshi

六方晶炭化ケイ素(4H-SiC)中のキャリア寿命低下の原因であるZ$$_{1/2}$$センターの低減化技術として、エピ膜表面層に炭素イオン注入を行った後に熱処理を行うプロセス(炭素イオン注入/熱処理プロセス)を試みた。その結果、炭素イオンを注入し2$$times$$10$$^{19}$$/cm$$^{3}$$,深さ300nmの炭素過剰層を形成し、その後、1800$$^{circ}$$C,30分の熱処理を行うことで、100$$mu$$m厚のエピ膜のほぼ全域にわたってZ$$_{1/2}$$センター濃度が検出限界(1$$times$$10$$^{11}$$/cm$$^{3}$$)以下にまで低減されることを見いだした。また、炭素イオンのみをはじき出す200keV以下の電子線照射を行ったところZ$$_{1/2}$$センターの増加が観測された。これより、Z$$_{1/2}$$センターは炭素欠陥起因であり、今回の炭素イオン注入/熱処理プロセスはSiC中に過剰な炭素を供給することでセンターが消滅したと考えられる。

A carbon-implantation/annealing method for annealing of defect Z$$_{1/2}$$ in thick 4H-SiC epilayers was studied. Different implantation doses and annealing temperatures were examined to find the optimum conditions for annealing of Z$$_{1/2}$$. As the result, Z$$_{1/2}$$ defects in epilayer with 100 $$mu$$m were annealed by implanting 300 nm carbon atoms at a concentration of 2$$times$$10$$^{19}$$/cm$$^{3}$$ and sbsequent annealing at 1800 $$^{circ}$$C. By this treatment, the carrier lifetime increased from less than 200 ns to over 1 $$mu$$s at room temperature.

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パーセンタイル:93.14

分野:Physics, Applied

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