Heavy-ion-induced charge enhancement in 4H-SiC schottky barrier diodes

重イオンによって4H-SiCショットキーダイオード内に誘起される電荷の増幅

牧野 高紘; 出来 真斗; 岩本 直也; 小野田 忍; 星乃 紀博*; 土田 秀一*; 大島 武

Makino, Takahiro; Deki, Manato; Iwamoto, Naoya; Onoda, Shinobu; Hoshino, Norihiro*; Tsuchida, Hidekazu*; Oshima, Takeshi

SiCデバイスのイオン誘起破壊現象の発生メカニズム解明を目指し、n型六方晶(4H)SiCショットキーダイオード内で発生する電荷量を測定した。ショットキーダイオードは、n型4H-SiC基板の上に成長させた30m厚のエピタキシャル層上に作製した。照射は、ダイオード内での飛程約26mを持つKr-322MeVを用いた。ダイオードに逆方向電圧を印加し、収集される電荷量をチャージアンプ(ORTEC 142C)で測定した。測定の結果、400V以上の電圧を印加した場合、Krがダイオード内に生成する電荷量を越えた電荷収集が発生した。イオン入射数と観測された電荷発生イベント数が同じであることから、この過剰な電荷は、ダイオード内に生成された電荷が何らかの理由で増幅されたものといえる。ダイオードは電荷によって破壊されることから、SiCショットキーダイオードの破壊現象の発生メカニズムにとって重要な知見といえる。

Silicon carbide (SiC) is regarded as a promising candidate for electronic devices requiring high radiation tolerance (rad-hard devices). Some results indicate that SiC has superior radiation tolerance from the point of view of total ionizing dose effects (TIDs). For the development of rad-hard SiC devices, it is necessary to understand the response of their performance when dense charge is generated in them by an incident ion, resulting in single event effects (SEEs). Therefore, we have measured the bias dependence of the collected charge distribution induced by heavy ions in 4H-SiC-schottky barrier diodes (SBDs) fabricated in thick epi-layer to reveal SEE mechanisms. As a result, anomalous collected charge peaks (2nd peaks) induced by the heavy ions were observed for the first time. The new process of the SEB was observed in the case of incident ions on thick epi-layer of SiC-SBDs.