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論文

Impact of post-nitridation annealing in CO$$_{2}$$ ambient on threshold voltage stability in 4H-SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistors

細井 卓治*; 大迫 桃恵*; Moges, K.*; 伊藤 滉二*; 木本 恒暢*; 染谷 満*; 岡本 光央*; 吉越 章隆; 志村 考功*; 渡部 平司*

Applied Physics Express, 15(6), p.061003_1 - 061003_5, 2022/06

https://doi.org/10.35848/1882-0786/ac6f42
 被引用回数：2 パーセンタイル：34.67(Physics, Applied)

SiO$$_{2}$$/SiC構造に対するNOアニールとCO$$_{2}$$雰囲気でのポスト窒化アニール(PNA)の組み合わせが、SiCベースの金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)の高いチャネル移動度と優れた閾値電圧安定性を得るために有効であることを実証した。NOアニールにより取り込まれたSiO$$_{2}$$/SiC界面のSiO$$_{2}$$側のN原子が電荷捕獲サイトの起源と考えられるが、1300$$^{circ}$$CのCO$$_{2}$$-PNAによりSiCを酸化することなくこれらの選択的除去が可能であることがわかった。また、CO$$_{2}$$-PNAにはSiO$$_{2}$$中の酸素空孔を補償する効果もあり、結果として正負の電圧温度ストレスに対する高い耐性が得られた。

論文

Comprehensive physical and electrical characterizations of NO nitrided SiO$$_{2}$$/4H-SiC(11$$overline{2}$$0) interfaces

中沼 貴澄*; 岩片 悠*; 渡部 ありさ*; 細井 卓治*; 小林 拓真*; 染谷 満*; 岡本 光央*; 吉越 章隆; 志村 考功*; 渡部 平司*

Japanese Journal of Applied Physics, 61(SC), p.SC1065_1 - SC1065_8, 2022/05

https://doi.org/10.35848/1347-4065/ac4685
 被引用回数：7 パーセンタイル：77.62(Physics, Applied)

本研究ではSiC(11$$overline{2}$$0)面のNO窒化過程を詳細に観察し、MOSキャパシタの電気的特性への影響を調べた。具体的には、走査型X線光電子分光法によりサブナノメートルオーダの窒素分布プロファイリングを行った。その結果、窒化は(0001)面よりもはるかに速く進行し、界面の窒素濃度は約2.3倍であった。暗所および紫外線照射下で容量-電圧($$C-V$$)測定を行い、伝導帯端/価電子帯端近傍の欠陥や、$$C-V$$ヒステリシス・シフトを引き起こす欠陥を評価した。これらの欠陥は、窒化の進行とともに失活化されたが、過度の窒化は逆に電気的特性の劣化を招くことが分かった。以上の実験結果をもとに、NO窒化の最適条件を議論した。

論文

Impact of nitridation on the reliability of 4H-SiC(11$$bar{2}$$0) MOS devices

中沼 貴澄*; 小林 拓真*; 細井 卓治*; 染谷 満*; 岡本 光央*; 吉越 章隆; 志村 考功*; 渡部 平司*

Applied Physics Express, 15(4), p.041002_1 - 041002_4, 2022/04

https://doi.org/10.35848/1882-0786/ac5ace
 被引用回数：5 パーセンタイル：48.5(Physics, Applied)

NO窒化SiC(11$$bar{2}$$0)(a面)MOSデバイスのリーク電流およびフラットバンド電圧(VFB)安定性を系統的に調査した。NO窒化は界面特性改善に有効であるが、Fowler-Nordheim(F-N)電流の立ち上がり電界を1MVcm$$^{-1}$$程度低下させ、顕著なリーク電流をもたらした。また、放射光X線光電子分光による測定の結果、窒化処理によってSiO$$_{2}$$/SiC界面の伝導帯オフセットが低減していることがわかり、リーク電流増大の起源が明らかになった。さらに、正および負バイアスストレス試験により、窒化a面MOSデバイスでは、電子および正孔注入に対してVFBが不安定であることが明確に示された。

報告書

高減容処理施設の建設整備及び運転管理について

樋口 秀和; 大杉 武史; 中塩 信行; 門馬 利行; 藤平 俊夫; 石川 譲二; 伊勢田 浩克; 満田 幹之; 石原 圭輔; 須藤 智之; et al.

JAEA-Technology 2007-038, 189 Pages, 2007/07

JAEA-Technology-2007-038-01.pdf:15.13MB
JAEA-Technology-2007-038-02.pdf:38.95MB
JAEA-Technology-2007-038-03.pdf:48.42MB
JAEA-Technology-2007-038-04.pdf:20.53MB
JAEA-Technology-2007-038-05.pdf:10.44MB

高減容処理施設は、放射性廃棄物の廃棄体を作製する目的で日本原子力研究開発機構原子力科学研究所(旧日本原子力研究所東海研究所)に建設された施設である。施設は、大型金属廃棄物の解体・分別及び廃棄体等の保管廃棄を行う解体分別保管棟と溶融処理等の減容・安定化処理を行って廃棄体を作製する減容処理棟からなる。減容処理棟には、金属溶融炉,プラズマ溶融炉,焼却炉,高圧圧縮装置といった減容・安定化処理を行うための設備が設置されている。本報告では、施設建設の基本方針,施設の構成,各設備の機器仕様と2006年3月までに行った試運転の状況などについてまとめた。

口頭

Reliability issues in Nitrided SiC MOS devices

小林 拓真*; 中沼 貴澄*; 鈴木 亜沙人*; 染谷 満*; 岡本 光央*; 吉越 章隆; 細井 卓治*; 志村 考功*; 渡部 平司*

no journal, , 

リーク電流およびフラットバンド電圧安定性の観点から、窒化SiC MOSデバイスの信頼性を調査した。非基底面上の窒化MOSデバイスは、優れたオン性能を示すことが知られているが、窒化は顕著なリーク電流を引き起こすだけでなく、電子および正孔注入に対するフラットバンド電圧安定性を妨げることが明らかになった。講演当日は、放射光X線光電子分光法によるSiO$$_{2}$$/SiC構造の分析結果に基づいて、信頼性劣化の原因を議論する。

口頭

Nitridation-induced degradation of SiC (1-100) MOS devices

小林 拓真*; 中沼 貴澄*; 鈴木 亜沙人*; 染谷 満*; 岡本 光央*; 吉越 章隆; 志村 考功*; 渡部 平司*

no journal, , 

(1-100)m面などの非基底面上に作製したSiC MOSFETでは、窒化により高いチャネル移動度($$sim$$100cm$$^{2}$$V$$^{-1}$$s$$^{-1}$$)が得られる。また、非基底面は(0001)Si面に形成したトレンチの側壁に現れるため、低オン抵抗のトレンチMOSFETに直接適用可能である。それらの利点にも関わらず、非基底面上MOSデバイスの電気特性は十分に調査されていない。本研究では、特にm面に焦点を当て、MOSデバイスの物理的および電気的特性を詳細に調査した。

口頭

NO窒化SiC(1$$bar{1}$$00) MOSデバイスのリーク伝導機構

鈴木 亜沙人*; 中沼 貴澄*; 小林 拓真*; 染谷 満*; 岡本 光央*; 吉越 章隆; 志村 考功*; 渡部 平司*

no journal, , 

NO窒化SiC(1$$bar{1}$$00) MOSデバイスのゲートリーク機構を調査した。25-200$$^{circ}$$Cにおける電流密度-酸化膜電界(Jg-EOX)特性をFowler-Nordheim(FN)およびPoole-Frenkel(PF)伝導を仮定して再現した。NO窒化は移動度向上に有効であるものの、SiO$$_{2}$$/SiC界面の伝導帯オフセット($$Delta$$EC)を低下させてFN電流増大を招くだけでなく、PF電流の原因欠陥を除去できないことを明らかにした。

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