SiC-MOSキャパシタにおけるシングルイベント破壊機構の検討

Discussion for mechanism of single event gate rupture in SiC-MOS capacitors

出来 真斗*; 牧野 高紘; 富田 卓朗*; 児島 一聡*; 大島 武

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

耐放射線性炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス開発の一環として、六方晶(4H)SiCエピタキシャル基板上に作製した金属-酸化膜-半導体(MOS)キャパシタのイオン照射誘起ゲート酸化膜破壊(SEGR)を評価した。イオンビームとしてNi-18 MeV, Kr-322 MeV, Xe-454 MeV, Os-490 MeVを用い、イオンビーム入射中にSiC MOSキャパシタへの印加電圧(蓄積方向)を徐々に増加させ、その際の酸化膜リーク電流を測定することで酸化膜の絶縁破壊電界(E)を調べた。その結果、SiC MOSキャパシタもシリコン(Si)MOSキャパシタと同様に、Eの逆数(1/E)が線エネルギー付与(LET)の増加とともに直線的に増加することが見いだされた。また、Si MOSキャパシタとSiC MOSキャパシタの1/EとLETの関係を比較すると、SiCにおける1/EとLET直線の傾きがSiよりも小さいことが判明した。これは、SiCはSiに比べ酸化膜の電界強度の増加に鈍感であり、SEGR耐性に優れている可能性を示唆する結果といえる。これまでSi MOSキャパシタのSEGRでは、酸化膜中でのイオン誘起電荷のみに注目しメカニズムが議論されており、同じ厚さの酸化膜であれば1/EとLETの関係は基板材料によらず同一であると考えられてきた。本結果より、基板材料の違いがMOSデバイスのSEGRに影響を与えることが明らかとなった。

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