異なる表面粗さを持つ4H-SiC基板上に作製したMOSFETの電気特性

Electrical characteristics of MOSFETs fabricated on 4H-SiC with different surface morphology

大島 武; 小野田 忍; 堀田 和利*; 鎌田 透*; 河田 研治*; 江龍 修*

Oshima, Takeshi; Onoda, Shinobu; Hotta, Kazutoshi*; Kamada, Toru*; Kawata, Kenji*; Eryu, Osamu*

炭化ケイ素(SiC)基板の表面状態がデバイス特性に与える影響を調べるために、異なる表面平坦度を有する六方晶(4H)SiCエピ基板上に作製した金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)の電気特性の差異を調べた。異なる径のダイヤモンドスラリーによる機械研磨で二種類(3MP, 1.4MP)と、コロイダルシリカによる化学機械研磨により仕上げを行った基板(CMP2)、さらに、比較のため市販のCMP仕上げ基板(CMP1)の4種類の異なる表面状態を有する4H-SiC基板を用意した。原子間力顕微鏡(AFM)により基板表面を観察し、表面粗さ(Rms)を調べたところ、3MP, 1/4MP, CMP1及びCMP2は、それぞれ、6.83, 1.43, 0.070及び0.077nmであった。次に、これらの基板上に化学気相成長(CVD)法によりp型エピ膜を堆積した。エピ膜成長後の表面のRmsは、3MP, 1/4MP, CMP1及びCMP2で、それぞれ8.47, 0.906, 0.296及び0.260nmであった。これらのエピ基板上にMOSFETを作製し、電気特性を評価した結果、Rmsが大きな試料ほど酸化膜のリーク電流が大きく、絶縁破壊の耐電圧も低いことが判明した。以上より、基板表面状態はMOSFET特性に影響し、平坦度の良い基板を作製することが高い特性を示すMOSFETの作製に必要であると帰結できた。

no abstracts in English