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超高次非線形誘電率顕微鏡による次世代電子デバイスのナノスケール評価技術の研究

Research Project

Project/Area Number 14J08084
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

茅根 慎通  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords界面欠陥 / 半導体 / 走査型プローブ顕微鏡法 / 走査型非線形誘電率顕微鏡法 / 超高次走査型非線形誘電率顕微鏡法 / 酸化膜半導体界面 / 超高次非線形誘電率顕微鏡法 / 非線形誘電率顕微鏡法 / 半導体デバイス評価
Outline of Annual Research Achievements

本年度は前年度から継続して半導体/酸化膜界面の欠陥(界面トラップ)を微視的に観察する手法の研究に取り組んだ.界面トラップの分析は半導体デバイス開発において欠かすことができない.従来の分析手法は広い領域の面内平均を得る手法であったが,近年界面トラップの面内分布を示唆する報告がなされており顕微的な分析の重要性が高まっている.そこで研究代表者は,先鋭な探針と試料の間の静電容量の外部電圧応答を測定することで界面トラップ密度分布を分析する手法を考案し研究に取り組んだ.これは従来から知られているDeep Level Transient Spectroscopy (DLTS)を探針を用いて実行することに相当し,研究代表者は本手法を局所DLTSと呼んでいる.通常のDLTSに比べ,測定には非常に高い容量感度が必要である.そこで本研究では,微小容量の複雑な変化の解析に長けた超高次走査型非線形誘電率顕微鏡(超高次SNDM)を用いる手法を提案した.本年度の具体的な取り組みは以下の通りである.測定サンプルは近年重要性が増しているSiO2/SiC界面とした.
1. 新規のデータ解析手法の開発 2. 局所DLTSスペクトラムのサンプルバイアス電圧依存性の分析 3. 温度可変装置の開発と従来のDLTSとの比較検討
以上の取り組みの結果,以下に述べるように本手法に関する知見とSiO2/SiC界面トラップの性質に関する知見が得られた.
1. 局所DLTSの信号は主として界面トラップを起源としていること 2. 局所DLTSで測定される物理的対象と従来のDLTSで測定される物理的対象は同一であること 3. 局所DLTSを用いて局所的な界面トラップ密度を定量的に分析可能であること 4. SiO2/SiC界面トラップには面内分布が存在し,トラップ種類ごとに分布が異なる可能性があること
以上のように研究代表者は局所DLTSを確立し,本手法そのものと界面物性に関して重要な知見を得た.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2017 2016 2015 2014 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Visualization of Gate-Bias-Induced Carrier Redistribution in SiC Power DIMOSFET Using Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy2016

    • Author(s)
      Norimichi Chinone, and Yasuo Cho
    • Journal Title

      IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES

      Volume: 63 Issue: 8 Pages: 3165-3170

    • DOI

      10.1109/ted.2016.2571780

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Local deep level transient spectroscopy using super-higher-order scanning nonlinear dielectric microscopy2016

    • Author(s)
      N. Chinone, R.Kosugi ,Y. Tanaka, S. Harada, H. Okumura, and Y. Cho
    • Journal Title

      Microelectronics Reliability

      Volume: 64 Pages: 566-569

    • DOI

      10.1016/j.microrel.2016.07.088

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Local Deep Level Transient Spectroscopy Imaging of Trap Distribution in SiC MOS Interface Based on Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy2017

    • Author(s)
      N. Chinone and Y. Cho
    • Organizer
      19th International Scanning Probe Microscopy Conference
    • Place of Presentation
      Kyoto International Community House (Kyoto, Japan)
    • Year and Date
      2017-05-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 走査型非線形誘電率顕微鏡を用いた局所DLTSによる界面トラップ分布の時定数依存性の観察2017

    • Author(s)
      茅根慎通,小杉亮治,田中保宣,原田信介,奥村元,長康雄
    • Organizer
      第64 回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 走査型非線形誘電率顕微鏡法による局所DLTS 法の提案とSiO2/SiC 界面欠陥の高空間分解能可視化技術への応用2016

    • Author(s)
      茅根慎通,小杉亮治,田中保宣,原田信介,奥村元,長康雄
    • Organizer
      第36 回ナノテスティングシンポジウム
    • Place of Presentation
      千里ライフサイエンスセンター(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2016-11-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] SiO2/SiC 界面欠陥由来による局所DLTS 像の直流バイアス依存性観測2016

    • Author(s)
      茅根慎通,小杉亮治,田中保宣,原田信介,奥村元,長康雄
    • Organizer
      第77 回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Proposal of local deep level transient spectroscopy using super-higher-order scanning nonlinear dielectric microscopy and 2-dimensional imaging of trap distribution in SiO2/SiC interface2016

    • Author(s)
      Norimichi Chinone, Ryoji Kosugi, Yasunori Tanaka, Shinsuke Harada, Hajime Okumura, and Yasuo Cho
    • Organizer
      IEEE 23rd International Symposium on the Physical and Failure Analysis of Integrated Circuits
    • Place of Presentation
      Marina Bay Sands (Singapore)
    • Year and Date
      2016-07-18
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An Universal Parameter Showing SiO2/SiC Interface Quality of Both Silicon and Carbon-face based on Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy2016

    • Author(s)
      Norimichi Chinone, Alpana Nayak, Ryoji Kosugi ,Yasunori Tanaka, Shinsuke Harada, Yuji Kiuchi, Hajime Okumura, and Yasuo Cho
    • Organizer
      7th International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces
    • Place of Presentation
      Noyori Conference Hall (Nagoya, Japan)
    • Year and Date
      2016-06-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 2-Dimensional Local Deep Level Transient Spectroscopy Imaging of Thermally Oxidized Silicon-Face SiC wafers using Super-Higher-Order Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy2016

    • Author(s)
      Norimichi Chinone, Ryoji Kosugi ,Yasunori Tanaka, Shinsuke Harada, Yuji Kiuchi, Hajime Okumura, and Yasuo Cho
    • Organizer
      7th International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces
    • Place of Presentation
      Noyori Conference Hall (Nagoya, Japan)
    • Year and Date
      2016-06-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超高次非線形誘電率顕微鏡法を用いた局所DLTS法の提案とSiO2/SiC界面評価への応用2016

    • Author(s)
      茅根慎通,小杉亮治,田中保宣,原田 信介,奥村 元,長 康雄
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • Year and Date
      2016-03-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 超高次走査型非線形誘電率顕微鏡法によるSiC-DMOSFET断面キャリア分布のGS間電圧依存性解析2015

    • Author(s)
      茅根慎通,長康雄
    • Organizer
      第35回ナノテスティングシンポジウム
    • Place of Presentation
      千里ライフサイエンスセンター(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2015-11-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 超高次走査型非線形誘電率顕微鏡法によるSiCパワートランジスタ内pn接合位置の同定手法に関する検討2015

    • Author(s)
      茅根慎通,後藤安則,長康雄
    • Organizer
      第35回ナノテスティングシンポジウム
    • Place of Presentation
      千里ライフサイエンスセンター(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2015-11-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Carrier Redistribution Analysis of Gate-Biased SiC Power MOSFET Using Super-Higher-Order Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy2015

    • Author(s)
      Norimichi Chinone and Yasuo Cho
    • Organizer
      International Symposium for Testing and Failure Analysis 2015
    • Place of Presentation
      Oregon Convention Center (Portland, OR, USA)
    • Year and Date
      2015-11-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Visualization of gate-bias dependent carrier distribution in SiC power-MOSFET using super-higher-order scanning nonlinear dielectric microscopy2015

    • Author(s)
      Norimichi Chinone and Yasuo Cho
    • Organizer
      26th European Symposium on Reliability of Electron Devices, Failure Physics and Analysis
    • Place of Presentation
      Centere de congres (Toulouse, France)
    • Year and Date
      2015-10-05
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Microscopic investigation of SiO2/SiC interface using super-higher-order scanning nonlinear dielectric microscopy2015

    • Author(s)
      Norimichi Chinone, Ryoji Kosugi, Yasunori Tanaka, Shinsuke Harada, Hajime Okumura and Yasuo Cho
    • Organizer
      26th European Symposium on Reliability of Electron Devices, Failure Physics and Analysis
    • Place of Presentation
      Centere de congres (Toulouse, France)
    • Year and Date
      2015-10-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超高次非線形誘電率顕微鏡法を用いたSiO2/SiC界面評価技術の検討2015

    • Author(s)
      茅根慎通,小杉亮治,田中保宣,原田 信介,奥村 元,長 康雄
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2015-09-13
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 超高次非線形誘電率顕微鏡法を用いた交流バイアス印加によるSiC-DMOSFET断面におけるキャリア分布のゲート電圧依存性の解析2015

    • Author(s)
      茅根慎通,長康雄
    • Organizer
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県,平塚市)
    • Year and Date
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 超高次非線形誘電率顕微鏡法によるSiC-DMOSFETの断面計測2014

    • Author(s)
      茅根慎通,長康雄
    • Organizer
      先進パワー半導体分科会第1回講演会
    • Place of Presentation
      ウインクあいち(愛知県,名古屋市)
    • Year and Date
      2014-11-19 – 2014-11-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 超高次非線形誘電率顕微鏡法によるバイアス印加状態におけるSiC-DMOSFET断面の空乏層分布の解析2014

    • Author(s)
      茅根慎通,長康雄
    • Organizer
      第34回ナノテスティングシンポジウム
    • Place of Presentation
      千里ライフサイエンスセンター(大阪府,豊中市)
    • Year and Date
      2014-11-11 – 2014-11-14
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 超高次非線形誘電率顕微鏡法を用いた実動作中SiC-DMOSFETの断面観察2014

    • Author(s)
      茅根慎通,長康雄
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学札幌キャンパス(北海道,札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 東北大学電気通信研究所誘電ナノデバイス研究分野

    • URL

      http://www.d-nanodev.riec.tohoku.ac.jp

    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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