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論文

(Nitrogen/vacancy)-complex formation in SiC; Experiment and theory

Pensl, G.*; Schmid, F.*; Reshanov, S.*; Weber, H. B.*; Bockstedte, M.*; Mattausch, A.*; Pankratov, O.*; 大島武; 伊藤久義

Materials Science Forum, 556-557, p.307 - 312, 2007/00

炭化ケイ素(SiC)半導体中の窒素(N)ドナーの電気的活性化を阻害する欠陥を同定するために、N注入及び、電子線照射したp型六方晶(4H)SiCのホール効果及びDLTS(Deep Level Transient Spectroscopy)測定を行った。電子線は炭素(C)のみがはじき出される200keVのエネルギーでの照射を行った。N注入試料の熱処理温度とキャリア濃度の関係を調べたところ、1450 $^{circ}$ C以上の熱処理によりNドナーの電気的活性化率が低下し始めることが見いだされた。DLTS測定の結果、同熱処理温度でZ $_{1}$ /Z $_{2}$ 中心と呼ばれる欠陥が消失すること、さらに電子線照射試料では新たにP $_{1}$ 中心と呼ばれる欠陥が発生し始めることが判明した。さらに、分子動力学を考慮した理論解析の結果、C空孔が存在するSiCでは複数のC空孔とSi空孔の複合欠陥(V $_{rm C}$ ) $_{x}$ -V $_{rm Si}$ (x=14)が安定であること、この状態でNが結晶中に存在する場合にはC格子位置を置換したN(N $_{rm C}$ )が4つとV $_{rm Si}$ の複合欠陥である(N $_{rm C}$ ) $_{4}$ -V $_{rm Si}$ が最も安定であることが導出された。以上より、(V $_{rm C}$ ) $_{x}$ -V $_{rm Si}$ がP $_{1}$ 中心の起源であること、Nの電気的活性化率の低下は(N $_{rm C}$ ) $_{4}$ -V $_{rm Si}$ によることを提案した。

論文

Deactivation of nitrogen donors in silicon carbide

Schmid, F.*; Reshanov, S. A.*; Weber, H. B.*; Pensl, G.*; Bockstedte, M.*; Mattausch, A.*; Pankratov, O.*; 大島武; 伊藤久義

Physical Review B, 74(24), p.245212_1 - 245212_11, 2006/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.74.245212

被引用回数：11 パーセンタイル：47.16(Materials Science, Multidisciplinary)

六方晶炭化ケイ素中に含まれる窒素ドナーの電気的活性化率と欠陥の関係を調べた。p型エピタキシャルSiCに500 $^{circ}$ Cで窒素(N)イオン注入及び1700 $^{circ}$ Cまでの熱処理を行いn型領域を形成した。併せて、N注入後にシリコン(Si)、炭素(C)及びネオン(Ne)注入した試料も作製した。また、200keV電子線を室温照射した試料も作製した。Si, C, Ne注入量とNドナー濃度,補償中心濃度の関係を調べたところ、N注入、Ne/N注入、C/N注入試料では濃度の増加とともにNドナー濃度は減少し補償中心が増加するのに対し、Si/N注入試料のみNドナー濃度と補償中心濃度の両方が低下することが見いだした。また、熱処理を行ったところ、Si/N及び電子線照射試料のみ1450 $^{circ}$ Cの熱処理温度以上では、Nドナー濃度と補償中心濃度の両方が低下することが判明した。理論解析を試みたところ高温では4個のC置換位置NとSi空孔の複空孔((N $_{C}$ ) $_{4}$ -V $_{Si}$ )が安定な欠陥であると帰結された。Si/N注入では過剰なNがV $_{Si}$ を減少させること,低エネルギー電子線照射ではCのみはじき出されることを考えると補償中心はV $_{Si}$ 関連欠陥であり、高温では(N $_{C}$ ) $_{4}$ -V $_{Si}$ の形成によりNドナーの活性化率が減少することが帰結された。