-ray irradiation response of silicon carbide semiconductor devices; Extremely high radiation resistance

炭化ケイ素半導体デバイスの線照射応答; 超高耐放射線性

佐藤 真一郎; 小野田 忍; 牧野 高紘; 藤田 奈津子   ; 大島 武; 横関 貴史*; 田中 量也*; 土方 泰斗*; 田中 雄季*; 神取 幹郎*; 吉江 徹*

Sato, Shinichiro; Onoda, Shinobu; Makino, Takahiro; Fujita, Natsuko; Oshima, Takeshi; Yokoseki, Takashi*; Tanaka, Kazuya*; Hijikata, Yasuto*; Tanaka, Yuki*; Kandori, Mikio*; Yoshie, Toru*

さまざまな炭化ケイ素半導体(SiC)トランジスタの線照射によるしきい値電圧の変化を調べ、従来のシリコン半導体(Si)トランジスタと比較した。10GyまではSiCトランジスタでは変化がないのに対し、Siトランジスタでは顕著な劣化が観察されたことから、SiCトランジスタの方がはるかに高い耐放射線性を持つことが明らかとなった。また、SiC-MOSFET(金属・酸化膜・半導体トランジスタ)の酸化膜作製方法を変えてみたところ、パイロジェニック酸化の方がドライ酸化よりも耐性が高いことが判明した。加えて、酸化膜をもたないトランジスタは更に高い耐性を示すことが分かった。以上のことから、更なる耐放射線性の向上には、酸化膜の最適化が必要であると結論できる。

We investigate the threshold voltage shift of Si-MOSFETs, SiC-MOSFETs, SiC-MESFETs, and SiC SITs (Static Induction Transistors) due to irradiation. As a result, no significant threshold voltage shift was observed up to the absorbed dose of 10 Gy in all the SiC transistors, whereas the serious degradation was observed in the Si-MOSFETs. This strongly indicates that radiation resistance of SiC-MOSFETs and the other SiC-transistors is far superior to that of Si-MOSFETs. The radiation resistance of SiC-MOSFETs fabricated by pyrogenic oxidation is higher than that of the SiC-MOSFETs fabricated by dry oxidation. This result reflects that radiation resistance of SiC-MOSFETs strongly depends on the gate oxidation process since the formed oxide layers have different properties. Also, radiation resistance of SiC-SITs and SiC MESFETs is higher than that of SiC-MOSFETs, since SITs and MESFETs do not have gate oxide layer.