LET dependence of gate oxide breakdown of SiC-MOS capacitors due to single heavy ion irradiation

単一重イオン入射によるSiC MOSキャパシタのゲート酸化膜破壊のLET依存性

出来 真斗; 牧野 高紘; 富田 卓朗*; 橋本 修一*; 児島 一聡*; 大島 武

Deki, Manato; Makino, Takahiro; Tomita, Takuro*; Hashimoto, Shuichi*; Kojima, Kazutoshi*; Oshima, Takeshi

炭化ケイ素(SiC)金属-酸化膜-半導体(MOS)キャパシタへ電圧を印加した状態で重イオンを照射し、ゲート酸化膜の絶縁破壊電界(E)と入射イオンのエネルギー付与(Linear Energy Transfer: LET)との関係を調べた。n型六方晶(4H)SiC MOSキャパシタへ、9MeVのニッケル(Ni)、18MeVのNi、322MeVのクリプトン(Kr)及び454MeVのキセノン(Xe)を照射した。それぞれのイオンのLETは、14.6, 23.8, 42.2及び73.2MeVcm/mgである。その結果、LETの増加に伴うEの低下が確認され、Eの逆数とLETには直線関係があることが見いだされた。この直線関係はシリコン(Si)MOSデバイスにおいても報告されているが、SiCの場合は半導体内部で1個の電子正孔対を生成するエネルギーがSiと比較して大きいことから、Siに比べ傾きがなだらかとなることが判明した。

Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) capacitors fabricated on Silicon Carbide (SiC) under applied biases were irradiated with heavy ions. The relationship between critical electric field (E) and Linear Energy Transfer (LET) was investigated. As a results of 9 MeV-Ni, 18 MeV-Ni, Kr-322 MeV and 454 MeV-Xeirradiation (the values of LET are 14.6, 23.8, 42.2 and 73.2 MeV cm/mg, respectively), reciprocal value of E increases with increasing LET. The similar relationship was also reported Si MOS capacitors. However, the increase in SiC MOS capacitors is smaller than that in Si ones because the generation energy of one electron-hole pair for SiC is larger than that for Si.