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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
被引用回数：2 パーセンタイル：34.67(Physics, Applied)SiO/SiC構造に対するNOアニールとCO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/SiC界面のSiO側のN原子が電荷捕獲サイトの起源と考えられるが、1300
CのCO-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-PNAにはSiO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。
大島 武; 横関 貴史; 村田 航一; 松田 拓磨; 三友 啓; 阿部 浩之; 牧野 高紘; 小野田 忍; 土方 泰斗*; 田中 雄季*; et al.
Japanese Journal of Applied Physics, 55(1S), p.01AD01_1 - 01AD01_4, 2016/01
被引用回数：14 パーセンタイル：54.92(Physics, Applied)In this study, we report the effects of 
-ray irradiation and subsequent annealing on the electrical characteristics of vertical structure power 4H Silicon Carbide (SiC) Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors (MOSFETs) with the blocking voltage of 1200 V. The MOSFETs were irradiated with -rays up to 1.2 MGy in a N atmosphere at room temperature (RT). During the irradiation, no bias was applied to each electrode of the MOSFETs. After the irradiation, the MOSFETs were kept at RT for 240 h to investigate the stability of their degraded characteristics. Then, the irradiated MOSFETs were annealed up to 360 C in the atmosphere. The current-voltage (I-V) characteristics of the MOSFETs were measured at RT. By 1.2 MGy irradiation, the shift of threshold voltage (V
) for the MOSFETs was -3.39 V. After RT preservation for 240 h, MOSFETs showed no significant recovery in V. By annealing up to 360 C, the MOSFETs showed remarkable recovery, and the values of V become 91 % of the initial values. Those results indicate that the degraded characteristics of SiC MOSFETs can be recovered by thermal annealing at 360 C.
柴田 優一*; 今泉 充*; 佐藤 真一郎; 大島 武; 大岡 幸代*; 高本 達也*
Proceedings of 11th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-11) (Internet), p.65 - 68, 2015/11
次期の高効率薄膜宇宙用太陽電池として逆積み格子不整合型(IMM)三接合太陽電池の開発が進められている。最近、IMM三接合太陽電池に関して、放射線により劣化した特性が光照射により回復する現象が見いだされたが、その詳細は明らかになっていない。そこで、1MeV電子線を3
10
e
/cm
照射することで劣化させたIMM三接合太陽電池の光照射回復現象を調べた。その結果、3時間の光照射(AM0、1sun)によって開放電圧が43mV回復することが判明した。また、太陽電池中に残留する欠陥について調べるためにエレクトロルミネセンス測定したところ、InGaP, GaAs, InGaAsの三層のうち、InGaPトップセルのエレクトロルミネセンス強度が光照射後に増加していることがわかった。このことから、光照射による回復は、InGaPトップセル中の欠陥が回復したことに起因することが明らかとなった。
-FeSi
films on Si substrate山口 憲司; 志村 憲一郎; 鵜殿 治彦*; 笹瀬 雅人*; 山本 博之; 社本 真一; 北條 喜一
Thin Solid Films, 508(1-2), p.367 - 370, 2006/06
被引用回数：12 パーセンタイル：49.71(Materials Science, Multidisciplinary)成膜後の加熱処理が-FeSi薄膜からの発光(PL)特性に与える影響をより詳細に調べるために、作製した薄膜試料をさまざまなアニール条件で処理した。試料の作製はイオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法もしくは分子線エピタキシー(MBE)法によった。いずれの製法でも、蒸着速度は0.5nm min
とほぼ同程度で、膜厚は50-100nmであった。また、PL測定は1100-1700nmの波長範囲で行った。測定の結果、最も強いPL強度を示すのは、IBSD法で作製した試料を1153Kにて
10
Pa程度の真空中でアニールした場合であることがわかった。この場合、測定温度150K以下では、温度が増加してもPL強度はさほど減少しない。しかし、150K以上になると、温度の増加とともに急激に減少するとともに、ピーク位置も低エネルギー側へシフトすることがわかった。一方、超高真空(10
Pa)下でアニールをした場合、アニールによりPL強度は著しく減少した。さらに、透過型電子顕微鏡による断面組織観察によって、高温での真空アニールによりシリサイド膜は数10nm程度の粒状となり、周囲をSiにより取り囲まれてしまうこともわかった。MBE法により成膜した鉄シリサイド膜についてもPL特性を調べたが、概して強度は弱く、また、アニールによる強度の増加もごくわずかであった。
-FeSi thin film prepared by ion beam sputter deposition method志村 憲一郎; 山口 憲司; 山本 博之; 笹瀬 雅人*; 社本 真一; 北條 喜一
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 242(1-2), p.673 - 675, 2006/01
被引用回数：6 パーセンタイル：43.85(Instruments & Instrumentation)イオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法により作製した-FeSi薄膜の発光特性を調べ、本手法による-FeSiとしては初めて、100K以下の温度にて0.77及び0.83eV付近に発光ピークを観測した。さらに1153Kで24時間以上アニールすることにより、ピーク位置は0.81eVへとシフトするものの、6Kでの発光強度は1桁以上増加した。アニール前の発光スペクトルは100K以上で消光してしまったのに対し、アニール後は、室温付近まで発光を観測することができた。
山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 稲田 佳彦*; 摂待 力生*; 常盤 欣文*; 大貫 惇睦
Acta Physica Polonica B, 34(2), p.1059 - 1062, 2003/00
強磁性超伝導体URhGeの最適な結晶育成条件を求めた。用いたURhGe多結晶試料はアーク溶解で、単結晶試料はチョクラルスキー法で作製した。アニールは試料の質を高めるうえで重要であり、われわれは試料をタンタル箔に包み、真空の石英管に封じてさまざまな温度でアニールを行い、電気抵抗測定によって、アニール後の試料の質を調べた。また超高真空下で固相電解エレクトロ・トランスポート法による試料純良化を試みた。
岩田 稔*; 今井 文一*; 中山 陽一*; 今川 吉郎*; 杉本 雅樹; 森下 憲雄; 田中 茂
Proceedings of 23rd International Symposium on Space Technology and Science (ISTS-23), Vol.1, p.513 - 518, 2002/00
人工衛星や宇宙ステーション等の宇宙機では搭載機器や居住空間の温度制御が不可欠であり、そのために重要な役割を果たす熱制御フィルムの信頼性評価技術の開発が強く求められている。このため、本研究では熱制御フィルムの放射線劣化の新たな評価手段として電子スピン共鳴法(ESR)適用の可能性を検討した。放射線による熱制御特性低下の原因となるフィルムの着色とそのアニーリング挙動を従来の光吸収法で評価し、フィルム中に放射線照射で発生したラジカルをESRで定量した。この結果、照射やアニールによる着色度の変化はラジカル量の変化とよく一致することを見いだし、フィルムの着色はラジカルによる光吸収に起因することを突き止めた。また、放射線で発生したラジカルは、空気中の酸素により急速に消滅すること,ガラス転移温度以下の加熱によっても消滅することを明らかにした。これらの結果から、宇宙用熱制御フィルムの耐放射線性評価法としてESRは極めて有効であると結論できる。
SrCaCuO
single crystals by neutron irradiation followed by thermal annealing中野 牧人*; 荻窪 光慈*; 寺井 隆幸*; 山口 憲司; 山脇 道夫*
Physica C, 357-360(Part.1), p.277 - 279, 2001/09
BiSrCaCuO単結晶の中性子照射とその後の熱アニールによる特性変化について報告する。臨界電流密度(
)と見かけのピン止めエネルギー(
)を求め、これらが過剰な照射により減少するものの、照射後のアニールにより増加することを見いだした。673Kでアニールした試料では、20,40Kにおけるとは、アニール開始24時間後まで増加した。一方、1073Kでアニールした試料では、とはアニール開始数時間後まで増加した後、現象に減じた。これらの結果は、熱アニールによる欠陥構造の変化に違いが生じたことを示している。
SrCaCuO single crystals due to thermal annealing荻窪 光慈*; 中野 牧人*; 寺井 隆幸*; 山口 憲司; 山脇 道夫*
Physica C, 357-360(Part.1), p.280 - 283, 2001/09
SiSrCaCuO単結晶の高エネルギー重イオン照射とその後の熱アニールによるピン止め特性の変化ついて報告する。重イオン照射(200MeV Auもしくは500MeV Kr; 510
~510
cm
)後、試料を大気中でアニールした。臨界電流密度(
)のフルエンス依存性と、と見かけのピン止めエネルギー(U
)のアニール時間に対する依存性は、Au照射とKr照射とでは様相が異なっており、照射によって生成する柱状欠陥の形,数や、回復挙動との違いと密接に関係していた。
河裾 厚男; Redmann, F.*; Krause-Rehberg, R.*; Sperr, P.*; Frank, T.*; Weidner, M.*; Pensl, G.*; 伊藤 久義
Materials Science Forum, 353-356, p.537 - 540, 2001/00
炭化ケイ素(SiC)半導体を素子化するうえではイオン注入等の放射線プロセスが不可欠であり、付随する照射欠陥の構造、電子準位やアニール挙動を明確にすることが極めて重要である。そこで、われわれは、エピタキシャル成長により製造した高品質六方晶SiC単結晶にヘリウムイオンや電子線を照射し、発生する欠陥を陽電子消滅法を用いて評価した。ヘリウムイオンは、欠陥濃度が照射領域でほぼ均一になるように30~950keVの範囲内でエネルギーを変えながら照射を行い、電子線は2MeVで照射した。等時アニールは100~1700
の温度範囲で実施した。陽電子寿命及びドップラー広がり測定の結果、ヘリウムイオン照射で導入した空孔型欠陥の濃度はアニール温度1400付近で急激に減少することを見いだした。同様な結果が電子線照射試料でも得られた。本発表では、これらの空孔型欠陥のアニール過程をDLTS中心との相関を含めて議論する。
Frank, T.*; Weidner, M.*; 伊藤 久義; Pensl, G.*
Materials Science Forum, 353-356, p.439 - 442, 2001/00
n型六方晶炭化ケイ素(4H-及び6H-SiC)単結晶に電子線やイオン(H,He,Ne,Ar)照射で形成される欠陥をDLTS(Deep level transient spectroscopy)法を用いて調べた。電子線照射4H-SiCの等時アニールより、E
-630MeVに欠陥準位を有するZ
/Zセンターは、30分間アニールでは1400以上、90分間アニールでは900以上で消失し始める。欠陥消滅に対して1次反応を仮定すると、Z/Zセンターのアニールの活性化エネルギーとして2.1eVが得られた。イオン照射6H-SiCでは、アニール後3種類の欠陥(E/E,Z/Z,R)が観測された。いずれの欠陥も照射後700アニールで発生し、800で最高濃度となり、1000以上では減少する。欠陥全量がほぼ消滅する温度は、Rセンターは1000、Z/Zは1400、E/Eは1700であった。これらの欠陥の800での存在割合は照射イオン種に依存するが、1400以上でのアニール後はイオン種に依らずE/Eのみが残存することがわかった。
M.Laube*; G.Pensl*; 伊藤 久義
Applied Physics Letters, 74(16), p.2292 - 2294, 1999/04
被引用回数：53 パーセンタイル：86.81(Physics, Applied)ホウ素(B)をイオン注入した炭化珪素(4H-SiC)半導体において、1700CのアニールによりB原子の外方増速拡散が起こることを実験的に見いだした。また、この増速拡散は、C共注入あるいは900Cでの予備加熱(アニール前熱処理)を行うことで抑制できることが判明した。これらの実験事実は、B原子の増速拡散には格子間Si原子が関与することを示唆している。さらに、SiC単結晶内部に拡散したB原子の深さ方向濃度分布から、B拡散係数の温度依存性D(T)=Dexp(-E
/kT):D=10cm
/s,E=4.7
0.5eVを決定することができた。
上殿 明良*; 森 和照*; 森下 憲雄; 伊藤 久義; 谷川 庄一郎*; 藤井 知*; 鹿田 真一*
Journal of Physics; Condensed Matter, 11(25), p.4925 - 4934, 1999/00
被引用回数：12 パーセンタイル：57.06(Physics, Condensed Matter)電子線照射ダイヤモンド中の欠陥のアニール挙動を陽電子消滅法を用いて調べた。IIa型ダイヤモンドについては、3MeV電子線照射(照射量110
/cm)により形成される主たる空孔型欠陥は電気的に中性な単一空孔V
であることを見いだした。Vによる陽電子の捕獲速度は600C程度のアニールにより減少するが、空孔型欠陥自体は900Cアニール後も残存することがわかった。これは、V欠陥構造がアニールにより変化することで説明できる。また、Ib型ダイヤモンドでは、照射により負に帯電した単一空孔がおもに形成されることが判明した。この試料を650Cでアニールすると窒素-空孔ペア(N-V)が形成される。このN-Vの陽電子寿命は単一空孔に捕獲された陽電子の寿命より短いことから、N-V欠陥の電子密度が高い、つまり負に帯電していることが示唆される。
井川 直樹; 長崎 正雅*; 石井 慶信; 野田 健治; 大野 英雄; 森井 幸生; Fernandez-Baca, J. A.*
J. Mater. Sci., 33, p.4747 - 4758, 1998/00
被引用回数：6 パーセンタイル：31.59(Materials Science, Multidisciplinary)正方晶安定化ジルコニアの優れた機械的強度は正方晶相から単斜晶相へのマルテンサイト型変態に起因すると考えられている。しかしながらその変態機構は十分には解明されていない。本研究では、アルコキシド法で作製した準安定正方晶ジルコニアに関して、正方晶相から単斜晶相への相変態速度を米国オークリッジ国立研究所・高中性子束アイソトープ原子炉に設置した広角中性子回折装置により測定し、さらに相変態のモデル化を行った。相変態は1000Cでは100分以内に終了したが、850Cにおいては4000分以上必要であり、アニール温度が高くなるに従って相変態速度は著しく速くなった。この相変態速度は(1)相変態がマルテンサイト型であり、臨界結晶子径が存在する、(2)結晶子径が対数正規分布をとる、(3)結晶子は正常粒成長をする、という仮定を基にモデル化を行うことでうまく説明できた。
大島 武; 上殿 明良*; 伊藤 久義; 阿部 功二*; 鈴木 良一*; 大平 俊平*; 青木 康; 谷川 庄一郎*; 吉川 正人; 三角 智久*; et al.
Mater. Sci. Forum, 264-268, p.745 - 748, 1998/00
イオン注入により発生する照射欠陥とその熱アニールによる回復についての情報を得るために、陽電子消滅測定を行った。試料はCVC法により作成した立方晶シリコンカーバイド(3C-SiC)を用い、イオン注入は室温で、200keV-Nを110
/cm行った。注入後の熱アニール処理は~1400Cまで行い、それぞれの温度でアルゴン中で20分間行った。陽電子消滅測定の結果、室温~1000Cまでは空孔型欠陥のサイズが増加し、空孔クラスターを形成するが、1000C以上では空孔型欠陥のサイズは減少し、1200C以上では消滅していくことが分かった。また、照射によりダメージを受けた領域の回復は結晶の奥の方から始まり、アニール温度の上昇に従って表面へ移動してくることも明らかになった。
大島 武; 吉川 正人; 伊藤 久義; 高橋 徹夫*; 奥村 元*; 吉田 貞史*; 梨山 勇
Silicon Carbide and Related Materials 1995 (Institute of Physics Conf. Series,No. 142), 0, p.801 - 804, 1996/00
シリコン基板上にCVDにより成長させた3C-SiC(立方晶シリコンカーバイド)を用いてディプレッション型のMOSFET(金属-酸化膜-半導体 電解効果トランジスタ)を作製した。作製したMOSFETを用いてガンマ線によって生成される界面準位に関する研究を行った。照射量の増加により界面準位が増加し、840kGyで~210
cm発生すること及び、100kGyまでは照射量に対し2/3で増加するが、それ以上では1/3になることが分かった。また840kGy照射後も試料はトランジスタ動作を示し、SiCの優れた耐放射線性が確認された。また界面準位について詳しい考察を行うために、照射された試料の等時アニールを行った。その結果、界面準位は3つの異なる成分より成り立っていること及びその活性化エネルギーは0.35eV、0.1eVであることが分かった。0.35eVについては酸化膜中の水の拡散エネルギーと同程度であり、界面準位が酸化膜中の水により発生している可能性が示唆された。
高橋 芳浩*; 今木 俊作*; 大西 一功*; 吉川 正人
Proceedings of IEEE 1995 International Coferece on Microelectronic Test Structures, Vol.8, p.243 - 246, 1995/03
放射線照射や電荷注入による捕獲電荷がMOS構造の酸化膜中において分布する場合、その膜中電荷分布を把握することは電荷捕獲機構や素子特性への影響などを解明する上で重要である。我々は、酸化膜厚をエッチングにより同一基板内で連続的に変化させ、各膜厚に対するMOS構造のミッドギャップ電圧により酸化膜中の電荷分布評価を行う方法を考案した。今回この方法を用いて、MOS構造の酸化膜中電荷分布に及ぼす酸化膜形成後のNH
雰囲気中での高温熱処理の影響について評価した。その結果、熱処理を行っていない酸化膜中では、これまでの報告と同様にSi-SiO界面付近に正電荷が局在することが確認された。またNH雰囲気中の熱処理を施すと、界面より20nm付近に正電荷および負電荷が発生し、これらの発生量は熱処理時間に依存することがわかった。この現象は酸化膜中への窒素の拡散に起因するものと考えられる。
アニールしたMOS構造における酸化膜中電荷分布の線照射による変化; ゲート電圧依存性今木 俊作*; 高橋 芳浩*; 吉川 正人; 大西 一功*
平成7年度日本大学理工学部学術講演会論文集, 0, p.151 - 152, 1995/00
これまでに、MOS構造の酸化膜厚に対するミッドギャップ電圧より酸化膜中電荷分布を評価する方法を提案して、NH中で高温アニールを施した酸化膜を有するMOS構造の酸化膜中電荷分布、およびその線照射による変化を評価してきた。今回、照射による電機的特性変化のメカニズム解明を目的に、照射中のゲート電圧の違いによる電荷分布の変化について検討した。その結果、シリコン界面から10~30nm離れた酸化膜中ではNHアニールにより捕獲電荷が発生し、照射により正電圧印加時には正電荷が、負電圧印加時には負電荷がそれぞれ増加することがわかった。これらの結果より、NHアニールにより正孔、電子トラップが酸化膜中で生成され、照射により膜中で発生した電子および正孔がこれらのトラップに捕獲されること、また印加電圧依存性は発生電荷のドリフト方向の違いにより説明できることがわかった。
大西 一功*; 高橋 芳浩*; 今木 俊作*; 岡田 耕平*; 吉川 正人
Proc. of 21st Int. Symp. for Testing and Failure Analysis (ISTFA 95), 0, p.269 - 274, 1995/00
傾斜エッチング法はMOS構造の酸化膜をフッ酸で斜めにエッチングし、同一基板上に膜厚の異なるMOSチロパミタを多数作製し、それらのC-V特性の膜厚依存性からMOS構造酸化膜中の固定電荷の深さ方向分布の評価を行う手法である。今回我々はMOS構造酸化膜にアンモニアアニールをほどこした時の、酸化膜中の固定電荷の深さ方向の分布の変化を傾斜エッチング法を用いて調べた。その結果、アンモニアアニール時間が60分未満の時は、アンモニアアニールの作用により正の固定電荷が酸化膜/半導体界面に蓄積するが、180分以上のアニールでは、負の固定電荷の発生によって、見かけ上固定電荷が消失することがわかった。
玉田 正男; 大道 英樹; 奥居 徳昌*
Thin Solid Films, 268, p.18 - 21, 1995/00
被引用回数：34 パーセンタイル：84.62(Materials Science, Multidisciplinary)赤熱フィラメントにより重合が誘起される蒸着重合法により、エレクトロルミネッセンス素子のホール移動層として利用可能なポリビニルカルバゾール薄膜の作製を試みた。赤熱フィラメントの存在下、N-ビニルカルバゾール(NVC)を100nmの厚みの銀をコーティングしたスライドガラス基板の上に蒸着重合した。蒸着重合とアニールの過程を赤外反射吸収法によりその場観察した。NVCはフィラメント温度が2300K、基板温度が266Kの場合、最もよく基板に付着した。上記条件で蒸着重合した薄膜を285Kでアニールすることにより、重合はさらに進行した。この製作により得られたポリビニルカルバゾール薄膜の数平均分子量は1.110
で、重合収率は88%であった。
