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出来 真斗; 伊藤 拓人*; 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
no journal, ,
耐放射線性半導体として期待される炭化ケイ素(SiC)半導体のデバイス作製プロセス開発の一環として、フェムトレーザーによる局所的な電気特性改質を試みた。半絶縁性の六方晶(6H)SiCへ、中心波長800nm,パルス幅130fs,繰り返し周波数1kHzのフェムトレーザーを1.5J/cm
53.4J/cmの範囲で照射し、照射前後の電気特性を測定した。その結果、1.5J/cmのフルエンスの照射では、未照射と同程度のpAオーダーの電流しか流れないが、33.4J/cm以上では、急激な抵抗の低下が観測され、5桁以上の電流増加が観測された。電子顕微鏡で表面観察をした結果、この急激な抵抗の低下は、レーザーによるSiCへの局所的なエネルギー付与が原因で生じたSiCの相転移に起因する現象であることが見いだされた。
梅田 享英*; 小杉 良治*; 福田 憲司*; 大島 武; 森下 憲雄; 江嵜 加奈*; 磯谷 順一*
no journal, ,
炭化ケイ素(SiC)半導体を用いた、金属-酸化膜-半導体(MOS)デバイスでは、酸化膜/SiC界面に発生する欠陥により、デバイス特性が低下してしまうという問題がある。今回、この界面に発生する欠陥の起源の同定を行うため、電流検出型の電子スピン共鳴(EDMR)による評価を行った。SiC MOS電界効果トランジスタ(MOSFET)を異なる酸化膜作製条件で作製し、4Kまでの低温でのEDMR測定を行った。その結果、窒化処理や水素化処理により酸化膜を作製したMOSFETでは、欠陥起因のEDMRシグナルが観測されなかったのに対して、乾燥酸素のみで酸化膜を作製した試料からは、炭素のダングリングボンドに起因するシグナルが観測された。乾燥酸素により酸化膜を作製したMOSFETの電気特性が、窒化や水素化処理により向上することと合わせて考えると、炭素ダングリングボンドに起因する欠陥がMOSFET特性に悪影響を与えていることが示唆される。また、それらのMOSFETに
線照射を行い、EDMR測定を行ったところ、水素化処理により作製したMOSFETからは、炭素ダングリングボンド起因のシグナルが観測された、一方、窒化処理では、線照射後も炭素ダングリングボンド起因のシグナルは観測されなかった。このことから水素処理によりダングリングボンドが終端されているが、線照射により結合が切れダングリングボンドは発生したこと、窒化処理は界面そのもの構造をよくし、MOSFET特性の向上に寄与していると帰結できた。
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, ,
単一の重イオンがSiC MOSFET(Silicon Carbide Metal Oxide Field Effect Transistor)のドレインに入射したときに発生する過渡電流を測定するとともに、Synapsys製デバイスシミュレータを用いて数値解析した。その結果、ドレイン(n
)とエピタキシャル層(p)から成るnp接合ダイオード及びソース(n)-エピタキシャル層(p)-ドレイン(n)から成る寄生バイポーラトランジスタにおいて流れる過渡電流がドレイン電流として検出されていることが明らかとなった。さらに、ドレインで収集される電荷量のゲート電圧依存性を調べた結果、寄生バイポーラトランジスタによる電流増幅効果はゲート電圧に依存しないことが計算から明らかとなった。一方、実験結果も同様の傾向を示すことがわかり、寄生バイポーラ増幅効果がSiC MOSFETにて起こっているとの確証を得た。
宮崎 尚*; 守本 純*; 小野田 忍; 大島 武
no journal, ,
6H-SiC(Silicon Carbide)に1
10
及び510
/cm
のフルエンスの1MeVの電子線を照射し、透過型フーリエ変換型赤外分光(FT-IR)を用いた評価を行った。FT-IR測定の結果、照射前の試料では、2850cm
, 2300cm及び2100cm付近にピークが観察された。また、波数が2000cm以下になると急激に透過しなくなることも明らかとなった。さらに、1450cm付近に鋭いピークが観測された。未照射の試料と比較して、照射した試料の分光透過率は、減少する傾向も併せて観測され、特に、2500cmを超える領域では、波数が大きくなるほど顕著に透過率が減少することがわかった。また、照射前に2850cmあたりに検出されるC-H結合は、電子線照射後に減少したが、このことは、電子線照射によって、ダングリングボンドが増加した可能性を示唆している。
nダイオードの欠陥評価小池 俊平*; 岩本 直也; 小野田 忍; 大島 武; 児島 一聡*; 小泉 淳*; 小野 洋*; 内田 和男*; 野崎 眞次*
no journal, ,
SiC(Silicon Cargide)中の欠陥を調べるために、一般的に利用されている容量(Capacitance)-DLTS(Deep Level Transient Spectroscopy)ではなく、容量DLTSスペクトルのピークをもとにエネルギー的に近接して存在する欠陥準位を分離する逆ラプラス変換アルゴリズムを用いたDLTS(L-DLTS)を試みた。6H-SiC pnダイオードに対してC-DLTS測定を行った結果、2つのピーク(X1: 0.46eV、及びX2: 1.10eV)を検出することができた。一方、L-DLTSによりX1及びX2を評価した結果、X1の欠陥の活性化エネルギーは0.46eV, 0.40eV, 0.21eVという3つの近接したエネルギー準位に分かれることがわかった。また、X2の欠陥の活性化エネルギーは1.06eVと1.08eVの2つの近接したエネルギー準位に分離できることがわかった。
伊藤 拓人*; 出来 真斗; 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
no journal, ,
ワイドバンドギャップ半導体であるSiC(Silicon Carbide)に、透明材料の内部加工が可能なフェムト秒レーザーを照射し、SiCの局所電気特性制御を試みた。フェムト秒レーザー照射では、電場がレーザー走査方向に対して平行及び垂直となるように偏光方向を調整した。レーザー照射後に電気特性を測定した結果、電場とレーザー走査方向が平行な場合、印加電圧+0.1Vにおける電流値は550fAであった。一方、垂直な場合、印加電圧+0.1Vにおける電流値は130nAであった。このように、偏光方向が変わると電流値に6桁程度の差が生じ、電場とレーザー走査方向が垂直な場合に限り、急激な電気伝導度の変化が得られることが明らかとなった。
岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 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(SiC)の耐放射線性を調べる一環として、六方晶(6H)SiCを用いて作製したpnダイオードに1MeV電子線を照射し、電子線照射によってSiCダイオード中に形成された結晶欠陥について、アルファ線を用いた評価を試みた。照射前後で、ダイオードにアルファ線が入射した際の電荷収集の過渡現象を解析した結果、照射後には欠陥に起因する2つの異なるピークが観測された。このピークの活性化エネルギーを求めたところ、それぞれ490meV, 290meVであることが決定された。
/4H-SiCエネルギーバンド構造に対する界面特性改善処理の影響細井 卓治*; 桐野 嵩史*; Chanthaphan, A.*; 池口 大輔*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 箕谷 周平*; 中野 佑紀*; 中村 孝*; 志村 考功*; et al.
no journal, ,
SiC-MOSデバイスの信頼性を左右するSiO/SiC界面の伝導帯オフセットについて、放射光光電子分光法により評価した。SiO膜をスパッタ堆積により形成した場合、熱酸化膜よりも伝導帯オフセットが小さく、また高温水素ガスアニールにより熱酸化SiO/SiC界面の炭素不純物起因の界面欠陥は低減される一方で、伝導帯オフセットもまた減少することがわかった。