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線照射後のSiC-MOSキャパシタ及びPiNダイオードの電気特性の変化田中 量也*; 横関 貴史*; 藤田 奈津子; 岩本 直也; 牧野 高紘; 小野田 忍; 大島 武; 田中 雄季*; 神取 幹郎*; 吉江 徹*; et al.
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炭化ケイ素(SiC)半導体は高い放射線耐性があると言われているが、原子力応用などを考えると耐放射線性をさらに高める必要がある。本研究ではシリコン(Si)および炭化ケイ素(SiC)の金属-酸化膜-半導体(MOS)キャパシタに8.7kGy(SiO
)/hの吸収線量率で線照射を行い、高周波C-V特性,準静的C-V特性を測定した。この結果、Siに比べSiCは線の影響が少なく、100kGy(SiO)まで安定したC-V特性が得られた。さらに、SiC-PiNダイオードを同様の吸収線量率で照射し、If-Vf特性を評価した結果、SiC-PiNダイオードにおいても安定した特性が確認できた。
線によるSiC-MOSFETのI-V特性の劣化評価横関 貴史*; 田中 量也*; 藤田 奈津子; 牧野 高紘; 小野田 忍; 大島 武; 田中 雄季*; 神取 幹郎*; 吉江 徹*; 土方 泰斗*
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炭化ケイ素(SiC)半導体は、既存のシリコン(Si)半導体と比べ、高い耐放射線性を有することが知られているが、原子力応用の観点からその劣化機構を解明し耐放射線性を高める必要がある。そこで本研究では、製品レベルの品質を有するパッケージ済の金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ(SiC-MOSFET)に対して線照射を行い、I-V特性へ及ぼす影響を調べた。具体的には縦型4H-SiC MOSFETに8.7kGy(SiO)/hの吸収線量率で線照射を行い、I-V特性を評価した。Si-MOSFETも同時に照射し、SiCとの比較検討を行った。その結果、Si-MOSFETは吸収線量が増すにつれ、しきい値電圧が負方向に大きくシフトしたのに対し、SiC-MOSFETは吸収線量を増やしてもほとんど変わらず、安定動作が可能であることが明らかになった。
線照射線量依存性田中 量也; 横関 貴史; 藤田 奈津子; 牧野 高紘; 小野田 忍; 大島 武; 田中 雄季*; 神取 幹郎*; 吉江 徹*; 土方 泰斗*
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炭化ケイ素(SiC)半導体は高い放射線耐性があると言われているが、原子力応用などを考えると実用レベルのデバイスでの耐性を調べる必要がある。本研究では実用化されているパワー金属-酸化膜-半導体(MOS)電界効果トランジスタと同様なプロセスでゲート酸化膜を作製したシリコン(Si)及びSiC MOSキャパシタに8.7kGy(SiO)/hの吸収線量率で線照射を行い電気特性へ及ぼす影響を調べた。その結果、Si MOSキャパシタでは300kGy(SiO)照射後に容量(C)-電圧(V)特性曲線が負電圧側に5Vシフトしたのに対し、SiC MOSキャパシタのC-V曲線は負電圧側に0.5Vのみのシフトであり、SiCはSiに比べ安定した特性を示すことが明らかとなった。
線照射の影響横関 貴史; 田中 量也; 藤田 奈津子; 牧野 高紘; 小野田 忍; 大島 武; 田中 雄季*; 神取 幹郎*; 吉江 徹*; 土方 泰斗*
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炭化ケイ素(SiC)半導体を用いた原子力施設用の高耐放射線性半導体デバイスの開発を目指し、本研究では線が市販のパワーSiC-MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)のドレイン電流(Id)-ゲート電圧(Vg)特性へ及ぼす影響を調べた。耐圧1.2kV、定格電流20Aのサンケン電気製SiC-MOSFETへ、コバルト60からの線を照射し、Id-Vg特性の吸収線量依存性を測定した。比較試料として、耐圧250V、定格電流20Aの同社製Si-MOSFETを用いて同様の照射を行った。Si-MOSFETは、照射初期からId-Vg曲線が大きく負電圧側にシフトし、100kGy照射後にはしきい値電圧(V
)がマイナスとなった。一方、SiC-MOSFETのId-Vg曲線においても吸収線量の上昇に伴い、負電圧側にシフトするがVは1MGy照射後もプラスの値を維持した。Id-Vg曲線が負電圧側にシフトする原因は、ゲート酸化膜における固定電荷密度と界面準位密度の増加であるので、得られた結果はSiC-MOSFETの方がSi-MOSFETに比べこれらの発生量が少ないと結論できる。
-ray irradiation response of silicon carbide semiconductor devices; Extremely high radiation resistance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*; et al.
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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。10
Gy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。