プラズマ窒化SiC表面の熱酸化により形成したSiO/SiC界面の放射光XPS評価

SR-XPS analysis of SiO/SiC interfaces formed by thermal oxidation of plasma nitrided SiC surfaces

景井 悠介*; 小園 幸平*; 朽木 克博*; 吉越 章隆 ; 寺岡 有殿; 細井 卓治*; 志村 考功*; 渡部 平司*

Kagei, Yusuke*; Kosono, Kohei*; Kutsuki, Katsuhiro*; Yoshigoe, Akitaka; Teraoka, Yuden; Hosoi, Takuji*; Shimura, Takayoshi*; Watanabe, Heiji*

高密度プラズマ窒化処理を行った4H-SiC(0001)基板について、熱酸化の進行とともにSiO/SiC界面構造がどのように変化するのかを光電子分光法により調べた。Si2pスペクトルに注目し、Siの中間窒化状態及び中間酸化状態について評価を行った結果、通常の熱酸化膜界面に対して、プラズマ窒化処理後に酸化を行うことでSiO/SiC界面の中間酸化状態の生成を大幅に抑制できることがわかった。MOSキャパシタの電気特性評価を行ったところ、プラズマ窒化後の熱酸化で形成したSiO/SiC界面で欠陥密度が半減していたことから、Siの中間酸化状態成分が電気的欠陥の生成に関与していることが明らかとなった。

Impact of high-density plasma nitridation of 4H-SiC(0001) surface on thermally grown SiO/SiC interface structure was investigated using synchrotron radiation X-ray photoemission spectroscopy. Surface nitridation was confirmed from Si2p and N1s spectra. Both Si sub-oxide and Si sub-nitride states at SiO/SiC interface was evaluated through deconvolution of Si2p spectra. We found that the amount of Si sub-oxide states increased with the oxidation time. However, the formation of Si sub-oxides was effectively suppressed by the surface nitridation treatment prior to oxidation. Since an interface state density of Al/SiO/SiC MOS capacitor was approximately halved by the surface nitridation treatment, a generation of interface defects was considered to be caused by the Si sub-oxides formation.