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岩本 直也; 小野田 忍; 大島 武; 児島 一聡*; 小泉 淳*; 内田 和男*; 野崎 眞次*
no journal, ,
炭化ケイ素半導体(SiC)の耐放射線性を調べる研究の一環として、電子線照射による6H-SiC p
nダイオードの電荷収集効率(CCE)の低下について研究を行った。照射する電子線のエネルギーを100keVから1MeVまで変化させ、CCEの低下と電子線のエネルギーの関係を調べた。電子線のエネルギーが100keVの場合はCCEの変化は観測されず、200keV以上で、CCEの低下が観測された。SiCのはじき出し損傷のしきい値エネルギーは25eV程度であり、C及びSi原子をはじき出すのに必要な最低の電子線のエネルギーを求めたところ、それぞれ122keV及び255keVとなった。したがって、100keVの電子線照射では、C, Siのどちらの原子もはじき出されないため、欠陥が形成されず、CCEにも変化がなかったと考える。また、200keVの電子線照射では、C原子のみがはじき出されることから、CCEの低下にはC空孔に起因した欠陥が影響することがわかった。
小野田 忍; 岩本 直也; 牧野 高紘; 児島 一聡*; 野崎 眞次*; 大島 武
no journal, ,
耐放射線性炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス開発の一環として、単一の重イオンが六方晶(6H)-SiC MOSFET(Metal Oxyide Semiconductor Field Effect Transistor)に入射した際、ドレイン,ソース,ゲート電極に誘起される過渡電流の計測を行った。イオンがMOSFETの信号引き出し用電極であるボンディングパットやドレインに入射すると、電極-酸化膜-半導体(Metal-Oxyide-Semiconductor)から成るMOSキャパシタやダイオード起因の過渡電流が観測されることがわかった。さらに、MOSFETが、ソース(n
)-エピタキシャル層(p)-ドレイン(n)から成る構成を持つために、npnバイポーラトランジスタとなり、過渡電流に影響を及ぼすことが見いだされた。
積層絶縁膜によるSiC-MOSデバイスの高機能化渡部 平司*; 景井 悠介*; 小園 幸平*; 桐野 嵩史*; 渡邊 優*; 箕谷 周平*; 中野 佑紀*; 中村 孝*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; et al.
no journal, ,
SiC-MOSFETはノーマリーオフ型の高性能パワーデバイスとして期待されている。しかし、熱酸化SiC-MOS界面には残留炭素等に起因する電気的欠陥が高密度に存在し、チャネル移動度の劣化が著しい。また実用化に向けてゲート絶縁膜の信頼性向上が必須であるが、絶縁劣化機構の詳細な理解には至っていない。われわれはSiC-MOSデバイスの高機能化を目的として、プラズマ窒化技術を応用したMOS界面の高品質化、及び窒化アルミナ(AlON)高誘電率絶縁膜と薄いSiO下地層との積層構造による絶縁特性と信頼性向上技術を研究している。本講演では、これらの技術について最近の研究成果を報告する。
/4H中SiC界面のエネルギーバンド構造分析桐野 嵩史*; 景井 悠介*; 岡本 学*; Harries, J.; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 箕谷 周平*; 中野 佑紀*; 中村 孝*; 細井 卓治*; et al.
no journal, ,
SiC-MOSFETではSiO/SiC界面欠陥に起因する移動度劣化によってチャネル抵抗が増大するため、物性値から期待されるデバイス性能が得られていないのが現状である。4H-SiC(000-1)c面基板上に作製したMOSFETでは4H-SiC(0001)Si面と比較して高いチャネル移動度が得られることが知られているが、酸化膜の信頼性劣化が顕著である。また、従来の4H-SiC(0001)Si面と比較してSiO/SiC界面の伝導帯オフセット並びに界面準位密度のエネルギー分布が異なることも指摘されているが、これらの物理的な起源については明らかにされていない。われわれはSiC(000-1)c面の界面特性及び信頼性劣化要因の解明を目指し、放射光XPSを用いて(0001)Si面及び(000-1)c面に形成したSiO/SiC界面の化学結合状態並びにエネルギーバンド構造を評価した。
柳澤 英樹*; 西野 公三*; 野尻 琢慎*; 松浦 秀治*; 小野田 忍; 大島 武
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耐放射線性に優れた半導体として注目されている炭化ケイ素(SiC)に電子線を照射し、照射前後の正孔密度の変化をHall効果測定を用いて評価した。試料は、アルミニウム(Al)が不純物として導入されている六方晶(6H)-SiCを使用した。試料に100keVの電子線を照射した場合、正孔の密度が増加した。FCCS(Free Carrier Concentration Spectroscopy)法による評価から、増加の原因は、深い正孔トラップ密度が減少したことにあることがわかった。一方、200keVの電子線を照射した場合、正孔密度は減少したが、500
Cで2分間のアニール処理により、Alアクセプタが回復し正孔密度が回復を示した。
西野 公三*; 柳澤 英樹*; 野尻 琢慎*; 松浦 秀治*; 小野田 忍; 大島 武
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耐放射線性に優れた半導体として注目されている炭化ケイ素(SiC)に電子線を照射し、炭素(C)原子が変位することにより生じる空孔型欠陥(V
)が、アルミニウムを不純物として添加した六方晶(4H)-SiCに及ぼす影響を調べた。SiCに対して複数のエネルギー(100, 150, 200keV)の電子線を照射する実験から、C原子が変位するための閾値エネルギーが、20eVより大きく32eVよりも小さいことを明らかにした。つまり、200keV電子線照射では、格子位置の原子のうちC原子のみが変位することがわかった。アクセプタ密度の照射量依存性の結果から、C原子が変位した空孔型欠陥と、シリコンサイトにアルミニウムが置換したAl
との複合欠陥が、従来起源不明であった深い準位を持つアクセプタに相当することを示した。
出来 真斗*; 伊藤 拓人*; 山本 稔*; 富田 卓朗*; 松尾 繁樹*; 橋本 修一*; 北田 貴弘*; 井須 俊郎*; 小野田 忍; 大島 武
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フェムト秒レーザーを炭化ケイ素(SiC)基板に照射することでSiCの電気伝導特性制御を試みた。実験は、フェムト秒レーザーを半絶縁性六方晶(6H)-SiC基板のSi面に照射し、未照射領域及び照射領域における電流電圧特性を比較した。その結果、未照射領域においては印加電圧+10Vにおける電流値が数pA程度であったのに対し、照射領域においては最大で数百nA程度となり5桁以上も電気伝導特性が変化することが明らかとなり、フェムト秒レーザーによりSiCの電気特性を改質できることを明らかにした。