第一分子動力学法によるSiO/4H-SiC C面酸化過程シミュレーション; 温度の効果

First-principles molecular dynamics study on SiO/4H-SiC C-face oxidation process; Effect of temperature

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が、同時にSiC/SiO界面ではトラップ密度が高いことや、デバイスのチャンネル移動度が低いことも知られている。SiC/SiO界面には界面遷移層が存在しており、これが界面トラップ密度を増大させチャンネル移動度を低下させる原因とも考えられている。この界面遷移層の形成過程を解明するには、SiC/SiO界面の熱酸化過程のメカニズムを明らかにすることが重要である。そこで、急峻かつダングリングボンドのないSiC/SiO界面モデル中のSiO層に対し、O分子を一つずつ追加することで、熱酸化過程の動的シミュレーションを行った。界面のSiC層側にはC面を、酸化温度には実験温度である1500Kを用い、O分子は15psごとに追加した。その結果、O分子はSiO層中のSi原子及びSiC界面のC原子と反応し解離した。解離したO原子はSiC界面のC原子を酸化するだけではなく、SiC層の2層目のSi原子も酸化した。酸化温度2500Kにおいては一層ずつ酸化される単層酸化が起こったが、1500KにおいてはC層とSi層の二層酸化により酸化が進むことがわかった。

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