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河裾 厚男; Weidner, M.*; Redmann, F.*; Frank, T.*; Krause-Rehberg, R.*; Pensl, G.*; Sperr, P.*; Triftsh
user, W.*; 伊藤 久義
Materials Science Forum, 389-393, p.489 - 492, 2002/05
2MeVの電子線照射を行った4H及び6H SiCエピ膜について、陽電子ビームによる陽電子消滅測定及びDLTS測定を行い、高温で残留する深準位を同定した。電子線照射直後には、多くの電子準位が存在することがわかった。これらの多くは、1000
までのアニールで消失し、その後E
(6H-SiC)とZ(4H SiC)が残留することが見いだされた。これらは、負の電子相関を持つ特殊な電子準位である。また、最終的に1200~1500のアニールで消失することが明らかになった。一方、陽電子消滅測定の結果、シリコン空孔に起因する複合欠陥が検出され、これが、上述の電子準位と同一の温度域で消失することがわかった。以上より、E(6H-SiC)とZ(4H SiC)準位は、何れもシリコン空孔を伴う複合欠陥であると結論できる。
吉川 正人; 佐藤 美玲; 大島 武; 伊藤 久義
Materials Science Forum, 389-393, p.1009 - 1012, 2002/05
4H-SiCエピ膜上に水素燃焼酸化法により酸化膜を成長させた。酸化の最終段階において950まで温度を低下させ30分間、引き続いて800まで温度をさらに低下させ3時間、それぞれ水蒸気雰囲気で酸化膜をアニーリングする連続アニーリングを行った。その後電極を蒸着してMOS構造を形成し、そのCV特性を測定して酸化膜/4H-SiC界面欠陥の電気特性を評価した。その結果、これまでの単一温度の水蒸気アニーリングとは異なり、連続アニーリングによって価電子帯近傍の界面欠陥量が、大幅に低下することを見出した。一方、伝導体近傍の界面欠陥については、95030分或いは8003時間等の単一温度の水蒸気アニーリングを行った時と同程度の欠陥低減効果が得られた。連続アニーリング法は、4H-SiC MOS構造用酸化膜の作製手法として有効であると結論できる。
大島 武; Lee, K. K.; 大井 暁彦; 吉川 正人; 伊藤 久義
Materials Science Forum, 389-393, p.1093 - 1096, 2002/05
ゲート酸化膜を水素処理(700)または水蒸気処理(800)することで初期特性を向上させた六方晶炭化ケイ素(6H-SiC)金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)に
線を照射を行い、電気特性(しきい値電圧(V
),チャンネル移動度(
))の変化を調べた。線照射は線量率8.8kGy(SiO
)/h,室温,印加電圧無しの条件で行った。水素処理MOSFETでは、未照射で0.9VであったVが530kGy照射後には3.1Vまで増加した。また、は60kGy照射により減少し始めた。一方、水蒸気処理MOSFETでは、未照射で2.7VであったVは530kGy照射後も3.3Vであり、変化量は0.6V程度と小さかった。に関しては、180kGyの照射により減少し始め、水素処理MOSFETに比べ優れた耐放射線性を有することが見出された。さらに、subthreshold特性の照射による変化から界面準位・固定電荷の発生を調べたところ、水素処理MOSFETの特性劣化は界面準位の増加に伴いが減少することで解釈できるが、水蒸気処理MOSFETでは多量の界面準位が発生する照射量においてもの減少が見られなかった。これより水蒸気処理MOSFETの酸化膜及び界面は水素処理MOSFETと異なることが示唆される。
大井 暁彦; 大島 武; 吉川 正人; Lee, K. K.; 岩見 基弘*; 伊藤 久義
Materials Science Forum, 389-393, p.831 - 834, 2002/05
Al注入(1
10
/cm
,室温)した六方晶炭化ケイ素(6H-SiC)へ熱処理(Ar中、温度:1550から1750 
C、時間: 3から30分間)を行い、表面状態と注入層の電気特性を調べた。原子間力顕微鏡(AFM)により表面観察を行った結果、熱処理により直線的な溝や溝に沿ったスパイク状の突起が形成されることがわかった。また、溝は高温・長時間熱処理ほど深くなることが明らかになった。面方位を考慮して解析を行った結果、溝の片面は(0001)面であると決定できた。一方、電気特性に関しては、高温・長時間熱処理ほど正孔濃度は増加するが、移動度は1750 Cで3分間程度の熱処理で飽和傾向を示し、それ以上の長時間熱処理条件では変化は見られなかった。この結果は、注入Al原子の電気的活性化には高温・長時間熱処理が有効であるが、結晶性の回復には高温・短時間熱処理で十分であることを示している。結晶性の低下や表面荒れがデバイス特性に悪影響を与えることを考えると、Al注入層の熱処理条件としては1750 C,3分間が適切であると判断できる。
土方 泰斗*; 矢口 裕之*; 吉川 正人; 吉田 貞史*
Materials Science Forum, 389-393, p.1033 - 1036, 2002/05
六回周期六方晶炭化ケイ素(6H-SiC)基板上に成長させた酸化膜とSiC界面の酸化後アニーリングによる構造変化を調べた。6H-SiC基板を12001時間ドライ酸化した試料,12001時間ドライ酸化した後1200アルゴン中で1時間アニーリングした試料,1200 1時間ドライ酸化した後1200アルゴン中で1時間アニーリングした試料をさらに950で1時間水蒸気雰囲気でアニーリングした試料を作製した。これら試料をMOS構造に成型し、CV特性を測定して界面準位量を測定した。また、同じ試料の表面酸化膜をフッ酸溶液を用いて斜めにエッチングし、酸化膜と6H-SiC基板界面近傍に存在する炭素とその関連の化合物量を、X線光電子分光法(XPS)を用いて測定して、CV特性から得られる界面準位量との相関を調べた。その結果、炭素関連の化合物(C-O,C)と界面準位との間に強い相関が認められた。
Lee, K. K.; 大島 武; 伊藤 久義
Materials Science Forum, 389-393, p.1097 - 1100, 2002/05
ゲート酸化膜を水素燃焼酸化で作製したnチャンネル及びpチャンネルエンハンスメント型6H-SiC 金属-酸化膜-半導体 電界効果トランジスタ(MOSFET)特性の線照射による変化を調べた。線照射は室温にて8.8kGy(SiO)/hで行った。ドレイン電流(I
)-ドレイン電圧(V)特性の直線領域よりチャンネル移動度を、ドレイン電流(I)-ゲート電圧(V
)特性よりしきい値電圧を求めた。チャンネル移動度は、nチャンネルMOSFETでは1MGy(SiO)照射後も未照射と同等の値が得られ優れた耐放射線性が確認された。pチャンネルでは40kGy程度の照射によりチャンネル移動度が一時増加し、その後減少するという振る舞いを示した。これは、照射により発生した界面準位の電荷が未照射時に存在する界面準位の電荷を見かけ上補償したためと考えられる。しきい値電圧に関しては、nチャンネルでは照射による変動が0.5V程度と安定した値であったが、pチャンネルでは照射量の増加とともに負電圧方向へシフトし、1MGy照射により5V以上の変化を示した。
/4H-SiC(0001) interface山下 健也*; 北畠 真*; 楠本 修*; 高橋 邦匡*; 内田 正男*; Miyanaga, Ryoko*; 伊藤 久義; 吉川 正人
Materials Science Forum, 389-393, p.1037 - 1040, 2002/00
被引用回数：3 パーセンタイル：15.57(Materials Science, Multidisciplinary)高温酸素中で炭化ケイ素(SiC)表面に酸化膜(SiO)を作製すると、酸化膜と炭化ケイ素の界面(SiO/SiC界面)には、界面中間層と呼ばれる酸化膜でも炭化ケイ素でもない層が形成されることが知られている。この層には炭素が多量に存在しており、MOS構造を形成したときの界面準位発生の原因になっていると考えられている。今回の発表では、水素燃焼酸化法を用いて4H-SiC表面に作製した酸化膜に水蒸気アニーリングを施した試料と施さない試料について、それぞれの酸化膜中の炭素濃度を二次イオン質量分析(SIMS)法によって分析し、炭素の酸化膜内部の深さ方向分布を調べた。その結果、水蒸気アニーリングを施した試料からは多量の炭素が検出されたが、施さなかった試料からは検出されなかった。このことから、酸化によって発生した界面中間層の内部に存在する炭素が、水蒸気アニーリングによって酸化され、酸化膜内部に再分布する可能性が示唆された。
水落 憲和*; 磯谷 順一*; 山崎 聡*; 瀧澤 春喜; 森下 憲雄; 大島 武; 伊藤 久義
Materials Science Forum, 389-393, p.497 - 500, 2002/00
被引用回数：3 パーセンタイル：15.57(Materials Science, Multidisciplinary)室温で3MeV電子線を照射(410e/cm
)したn型4H-及びp型6H-SiC半導体中の欠陥を電子常磁性共鳴法(EPR)を用いて分析した。試料への光照射を行うことで、近接原子との超微細相互作用に起因するT
シグナルを新たに見出した。超微細構造の強度及び対称性を解析した結果、このシグナルはシリコン単一空孔に関連した欠陥であることが判明した。
interfaces by optical and electrical measurements石田 夕起*; 高橋 徹夫*; 奥村 元*; 直本 保*; 土田 秀和*; 吉川 正人; 富岡 雄一*; 緑川 正彦*; 土方 泰斗*; 吉田 貞史*
Materials Science Forum, 389-393, p.1013 - 1016, 2002/00
被引用回数：5 パーセンタイル：23.15(Materials Science, Multidisciplinary)1200の乾燥酸素中で作製した酸化膜と4H-SiC基板界面の光学並びに電気特性の関連性を、容量-電圧(CV)、分光エリプソ(SE)、フーリエ変換赤外(FTIR)測定法を用いて追求した。CV特性からは、1200の乾燥酸素中で作製した酸化膜内部に多量の界面準位と負電荷が存在することがわかった。同じ酸化膜をSEで測定したところ、界面近傍に極めて屈折率の高い界面中間層が存在することが明らかとなった。同じ部位をFTIRで測定すると、溶融石英に比べて結合角の小さいSi-O-Si結合が多数存在する可能性が示唆された。これらの結果から、金属/酸化膜/半導体(MOS)構造のCV特性を大きく変化させている原因は界面中間層にあり、界面中間層の正体は、不完全な酸化で生ずるSuboxide層であると結論された。
富岡 雄一*; 飯田 健*; 緑川 正彦*; 塚田 裕之*; 吉本 公博*; 土方 泰斗*; 矢口 裕之*; 吉川 正人; 石田 夕起*; 小杉 良治*; et al.
Materials Science Forum, 389-393, p.1029 - 1032, 2002/00
被引用回数：4 パーセンタイル：19.57(Materials Science, Multidisciplinary)SiC-MOSFET反転層の電子移動度は、理論値よりも小さい。これは、SiO/SiC界面にある残留炭素が原因であると考えられている。そこで、乾燥酸素法、及び水素燃焼酸化法で作製したドライ酸化膜、及びパイロジェニック酸化膜、そして低温で作製した酸化膜(LTO膜)について、それぞれのSiO/SiC界面の光学定数を分光エリプソメータにより測定し、それらの光学特性の違いを調べ、界面構造の光学的な違いと酸化膜の電気特性との関連性を追求した。その結果、どの酸化膜においても、界面層のA値(波長無限大における屈折率)の値はバルクSiOの屈折率(n=1.465)より高くなった。これは薄い高屈折率界面層が、SiO/SiC界面に存在することを意味しており、Si-Siボンドのような強いイオン分極を持つボンドが界面に存在することを示唆する。またAの値は、酸化方法に依存しており、LTO膜のA値はパイロジェニック酸化膜、ドライ酸化膜のものより小さくなった。これら酸化膜を用いて作製したMOSFETの電気特性は大きく異なることから、A値がSiC MOS構造の電気的特性と関連していると考えられた。
