線照射耐性におけるSiC-MOSFETの構造最適化

Optimum structures for -ray radiation resistant SiC-MOSFETs

武山 昭憲; 三友 啓*; 松田 拓磨*; 村田 航一*; 横関 貴史*; 牧野 高紘; 小野田 忍; 大島 武; 大久保 秀一*; 田中 雄季*; 吉江 徹*; 土方 泰斗*

Takeyama, Akinori; Mitomo, Satoshi*; Matsuda, Takuma*; Murata, Koichi*; Yokoseki, Takashi*; Makino, Takahiro; Onoda, Shinobu; Oshima, Takeshi; Okubo, Shuichi*; Tanaka, Yuki*; Yoshie, Toru*; Hijikata, Yasuto*

福島第一原子力発電所事故の収束作業用ロボットへの応用が期待される炭化ケイ素(SiC)金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)の放射線耐性強化研究の一環として、SiC MOSFETのゲート酸化膜厚と線照射劣化の関係を調べた。耐圧1.2kV、定格電流20A、ゲート酸化膜厚35nmまたは60nmのnチャネル六方晶(4H)SiC MOSFETに、乾燥窒素雰囲気下、線量率3.61kGy(SiO)/hで総線量6.8MGyまで線を照射した。途中、試料を取り出してドレイン電流(I)-ゲート電圧(V)を測定・解析することでしきい値電圧の線量依存性を調べた。その結果、酸化膜厚60nmのMOSFETは高線量側でしきい値電圧が大きく低下するが35nmのものは大きな劣化が見られなかった。このことより、酸化膜を薄くすることでSiC MOSFETの放射線耐性強化が可能であることが判明した。

Oxide thickness dependence of -ray irradiation response on Silicon Carbide (SiC) Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors (MOSFETs) was investigated. As a result of irradiation, the threshold voltage V for both SiC MOSFETs with gate oxide of 30 nm or 60 nm thick shifted to negative voltage-side gently. However, the V for 60 nm thick more immediately decreased over 400 kGy. It is found that SiCMOSFETs with smaller thickness has a higher radiation tolerance.