Study of ion induced charge collection process in SiC MOSFETs

• Project/Area Number: 17K05111
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: General applied physics
• Research Institution: National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology
• Principal Investigator: MAKINO Takahiro 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主任研究員(定常) (80549668)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: SiC / シングルイベント / パワーデバイス / MOSFET

Outline of Final Research Achievements

Device structure dependence of ion induced charge collection processes in SiC MOSFETs were studied. Device structure and LET (Linear Energy Transfer) were shown as key factors of the destructive charge collection behavior in SiC MOSFETs. Device structure dependence of the charge collection was confirmed by physical cross-section observations of destructive charge path.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

イオン誘起電荷量のデバイス構造依存性の観測結果の解析を行い、デバイス破壊に支配的なパラメータの推定を行うことで、イオンのLET(Linear Energy Transfer)と、デバイス構造が支配的であると考えられる結果が得られた。破壊されたデバイスの破壊痕の断面観察を行い、それらもデバイス構造に依存していることを確認し、今後の研究指針を得た。本研究結果は、半導体デバイスのイオン耐性向上に寄与する結果であり、最先端・高効率半導体デバイスの宇宙応用を大きく推進するものである。

Research Products

• [Presentation] 量産SiC-MOSFETにおける超高エネルギーイオン誘起破壊耐性の評価 (2019)
  • Author(s): 牧野 高紘
  • Organizer: 先進パワー半導体分科会 第6回講演会
• [Presentation] Gate Structure Dependence of Charge Collection and Single Event Burnout Tolerance for SiC MOSFETs (2018)
  • Author(s): Takahiro Makino, Shuhei Takano, Shinsuke Harada, Yasuto Hijikata, and Takeshi Ohshima
  • Organizer: IEEE Nuclear and Space Radiation Effects Conference 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SiCパワーMOSFETにおける重イオン誘起電荷収集のデバイス構造依存性 (2017)
  • Author(s): 高野修平、牧野 高紘、原田 信介、児島 一聡、土方 泰斗、大島 武
  • Organizer: 第78回 応用物理学会 秋季学術講演会
• [Presentation] トレンチゲート型SiC-MOSFETにおける放射線誘起破壊現象の物理過程探索と耐性評価 (2017)
  • Author(s): 高野 修平, 牧野 高紘, 原田 信介, 土方 泰斗, 大島 武
  • Organizer: 先進パワー半導体分科会 第4回講演会