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C-face interface defects in 4H-SiC MOSFETs studied by electrically detected magnetic resonance

電流検出型磁気共鳴による4H-SiC金属-酸化膜-半導体 電界効果トランジスタのカーボン面の界面欠陥の研究

梅田 享英*; 岡本 光央*; 荒井 亮*; 佐藤 嘉洋*; 小杉 亮治*; 原田 信介*; 奥村 元*; 牧野 高紘; 大島 武

Umeda, Takahide*; Okamoto, Mitsuo*; Arai, Ryo*; Sato, Yoshihiro*; Kosugi, Ryoji*; Harada, Shinsuke*; Okumura, Hajime*; Makino, Takahiro; Oshima, Takeshi

炭化ケイ素(SiC)金属-酸化膜-半導体 電界効果トランジスタ(MOS FET)の界面欠陥を電流検出型磁気共鳴(EDMR)により調べた。SiC MOSFETはカーボン(C)面上に作製し、水蒸気酸化及び800$$^{circ}$$Cでの水素処理、又は、乾燥酸素を用いた二種類の方法によりゲート酸化膜を形成した。乾燥酸素によるゲート酸化膜を有するMOSFETのチャンネル移動度は1cm$$^{2}$$/Vs以下であるが、水素処理ゲート酸化膜を有するMOSFETは90cm$$^{2}$$/Vsである。低温(20K以下)でのEDMR測定の結果、シリコン面上に作製したMOSFETでは観測されないC面特有の欠陥シグナルが検出された。$$gamma$$線照射を行ったところ、このC面特有の欠陥シグナルが大きくなり、それとともにチャンネル移動度が低下することが判明した。これより、水素処理により終端されていたC欠陥が$$gamma$$線照射により離脱し、C面固有の欠陥となること、この欠陥がチャンネル移動度の低下に関与することが推測される。

Interface defects of Metal-Oxide-Semiconductors (MOSFETs) fabricated on Carbone (C) face 4H-SiC were investigated by Electrically Detected Magnet Resistance (EDMR). Gate oxide of the MOSFETs was formed by either wet-oxidation and H$$_{2}$$ annealing or dry-oxidation. The values of channel mobility for MOSFETS with wet gate oxide and dry gate oxide are less than 1 and 90 cm$$^{2}$$/Vs, respectively. By EDMR measurement under low temperature (less than 20 K), EDMR signals related to C were detected. The peak height of the signals increased with increasing $$gamma$$-ray doses, and the channel mobility decreased. From this result, it is assumed that hydrogen atoms passivating C dangling bonds are released by $$gamma$$-rays and the channel mobility decreases with increasing the C related defects.

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