放射光XPSによる熱酸化SiO/4H中SiC界面のエネルギーバンド構造分析

SR-XPS study on energy band structure of thermally grown SiO/4H-SiC interface

桐野 嵩史*; 景井 悠介*; 岡本 学*; Harries, J.; 吉越 章隆 ; 寺岡 有殿; 箕谷 周平*; 中野 佑紀*; 中村 孝*; 細井 卓治*; 志村 考功*; 渡部 平司*

Kirino, Takashi*; Kagei, Yusuke*; Okamoto, Gaku*; Harries, J.; Yoshigoe, Akitaka; Teraoka, Yuden; Mitani, Shuhei*; Nakano, Yuki*; Nakamura, Takashi*; Hosoi, Takuji*; Shimura, Takayoshi*; Watanabe, Heiji*

SiC-MOSFETではSiO/SiC界面欠陥に起因する移動度劣化によってチャネル抵抗が増大するため、物性値から期待されるデバイス性能が得られていないのが現状である。4H-SiC(000-1)c面基板上に作製したMOSFETでは4H-SiC(0001)Si面と比較して高いチャネル移動度が得られることが知られているが、酸化膜の信頼性劣化が顕著である。また、従来の4H-SiC(0001)Si面と比較してSiO/SiC界面の伝導帯オフセット並びに界面準位密度のエネルギー分布が異なることも指摘されているが、これらの物理的な起源については明らかにされていない。われわれはSiC(000-1)c面の界面特性及び信頼性劣化要因の解明を目指し、放射光XPSを用いて(0001)Si面及び(000-1)c面に形成したSiO/SiC界面の化学結合状態並びにエネルギーバンド構造を評価した。

Device ability of SiC-MOSFET's expected from physical data has not been achieved because channel resistance increases by mobility degradation due to Si0/SiC interface defects. Although high channel mobility is obtained in the MOSFET's made on a 4H-SiC(000-1)c face compared to them on a 4H-SiC(0001)Si face, reliability of an oxide film is preferential in the MOSFET's on a 4H-SiC(000-1)c face. Conduction band off-set of SiO/SiC interface and energy distribution of the interface level density are known to be different between MOSFET's on a 4H-SiC(000-1)c face and a 4H-SiC(0001)Si face. Physical origins for them are not known yet. In order to make clear the reasons for degradation of interface characteristics and reliability in the MOSFET's made on an SiC(000-1)c face, we evaluated chemical bonding states and energy band structures of SiO/SiC interfaces formed on an SiC(0001)Si face and an SiC(000-1)c face using synchrotron radiation photoemission spectroscopy.