Linear energy transfer dependence of single event gate rupture in SiC MOS capacitors

SiC MOSキャパシタのシングルイベントゲートラプチャーの線エネルギー付与依存性

出来 真斗; 牧野 高紘; 岩本 直也; 小野田 忍; 児島 一聡*; 富田 卓朗*; 松尾 繁樹*; 橋本 修一*; 大島 武

Deki, Manato; Makino, Takahiro; Iwamoto, Naoya; Onoda, Shinobu; Kojima, Kazutoshi*; Tomita, Takuro*; Matsuo, Shigeki*; Hashimoto, Shuichi*; Oshima, Takeshi

炭化ケイ素(SiC)半導体のイオン入射破壊(シングルイベントゲートラプチャー: SEGR)のメカニズム解明研究の一環として、六方晶(4H)SiCエピタキシャル基板に作製した金属-酸化膜-半導体(MOS)キャパシタのイオン入射によるゲート絶縁膜破壊と入射イオンの線エネルギー付与(LET)の関係を調べた。本研究では、LETが、それぞれ、7.02と23.8MeVcm/mgである18MeVの酸素(O)及びニッケル(Ni)イオンを用い、イオン照射中にゲート酸化膜から観測されるリーク電流を計測することで絶縁破壊を調べた。その結果、18MeV-O入射の場合、イオン照射なしの場合と同じ値で絶縁破壊が発生したが、18MeV-Niの場合は、未照射の場合に対し約80%程度の電界強度で絶縁破壊が生ずることが判明した。LETと絶縁破壊の関係を調べたところ、シリコンのMOSキャパシタの場合と同様に、LETの増加とともに絶縁破壊電界強度の逆数が増加することが判明した。

Single Event Gate Rupture (SEGR) in SiC MOS capacitors fabricated on 4H-SiC was studied. In particular, we evaluate the linear energy transfer (LET) dependence of critical electric field (Ecr) at which SEGR occurs in SiC MOS capacitors. The MOS capacitors were irradiated with either oxygen (O) or nickel (Ni) ions at 18 MeV. The leakage current through the gate oxide of the MOS capacitors was monitored under applied biases up to 100 V. The LET of O and Ni ions at 18 MeV are 7.02 and 23.8 MeV cm/mg, respectively. For No significant difference in Ecr between 18 MeV-O irradiated and non-irradiated (LET=0) samples was observed. This result suggests that charge density generated in SiC by 18 MeV-O was not enough to induce SEGR. On the other hand, Ecr for samples irradiated with 18 MeV-Ni was lower than that for a sample irradiated with 18 MeV-O. We confirmed that Ecr decreased with increasing LET of incident ions, and the relationship is similar to that of silicon MOS capacitors.