1992 Fiscal Year Annual Research Report

ワイドギャップ半導体SiCの高純度単結晶成長とパワーデバイスへの応用

Research Project

Project/Area Number	04555068
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	松波弘之京都大学, 工学部, 教授 (50026035)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	木本恒暢京都大学, 工学部, 助手 (80225078) 吉本昌広京都大学, 工学部, 助手 (20210776) 冬木隆京都大学, 工学部, 助教授 (10165459)
Keywords	シリコンカーバイド(SiC) / パワーデバイス / Schottky障壁ダイオード / 結晶成長 / 不純物ドーピング
Research Abstract	本研究では、ワイドギャップ半導体SiCの高品質・高純度結晶を製作し、そのパワーデバイスとしての有用性を検討した。以下に本研究で得られた主な結果をまとめる。 1.高品質SiCの成長と不純物ドーピング (1){0001}面から数度のオフアングルを有するSiC基板を用いることにより、CVD法により、1200〜1500℃の低温において極めて表面平担性に優れた成長層を得た。 (2)反応系を改良することにより、アンドープ成長層のキャリヤ密度を2x10^<15>cm^<-3>まで低減した。アンドープ成長層では自由励起子発光が観測され、高純度・高品質の結晶が得られていることが判明した。 (3)N_2を用いたNドナーの添加、およびTMAを用いたAlアクセプタの添加により、成長層のキャリヤ密度(p、n型)を10^<16>〜10^<20>cm^<-3>の広い範囲で制御した。Alドーピングには基板面極性依存性が存在することが分かった。 (4){0001}面上のSiCの成長機構を実験・理論の両面から検討し、成長モード、吸着種の付着確率とマイグレーション距離、核発生密度を解析した。(0001^^-)C面上ではマイグレーション距離、核発生密度ともに大きいことを明らかにした。 2.プロセス技術の確立とデバイスの試作 (1)SiCはSiと同様に、酸化によりSiO_2の形成が可能である。酸化速度の面方位依存性を調べ、酸化条件の最適化を図った。 (2)CF_4+O_2を用いたSiCのRIEを行い、エッチング速度120nm/minで平坦なエッチング表面を得る技術を確立した。 (3)p型SiC成長層へのNドナーのイオン注入を検討した。1400℃でアニールすることによって、抵抗率0.03Ωcm、シート抵抗2000Ω/□の低抵抗n層を得た。 (4)Au/n型SiC成長層のSchottky障壁ダイオードを試作・評価した。順方向の理想因子n値1.1、順方向到達電流20A/cm^2(2V)、逆方向耐圧1000Vという極めて優れた特性を得た。また、絶縁破壊電界の評価を行い、2〜5x10^6V/cmの高い値を得た(Si:2〜5x10^5V/cm)。今後はpn接合、FETを設計・試作し、SiCパワーデバイスの有用性を示す必要がある。

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] A.Yamashita: "Homoepitaxial Chemical Vapor Deposition of 6H-SiC at Low Temperatures on {011^^-4} Substrates" Jpn.J.Appl.Phys.31. 3655-3661 (1992)
[Publications] K.Nishino: "Epitaxial Growth of β-SiC on α-SiC Substrates by Chemical Vapor Deposition" Memoirs of Fac.Eng.Kyoto Univ.54. 299-313 (1992)
[Publications] T.Yoshinobu: "Lattice-Matched Epitaxial Growth of Single Crystalline 3C-SiC on 6H-SiC Substrates by Gas Source Molecular Beam Epitaxy" Appl.Phys.Lett.60. 824-826 (1992)
[Publications] T.Kimoto: "Growth Mechanism of 6H-SiC in Step-Controlled Epitaxy" J.Appl.Phys.73. 726-732 (1993)
[Publications] T.Kimoto: "Step-Controlled Epitaxial Growth of 4H-SiC and Doping of Ga as a Blue Luminescent Center" to be published in Jpn.J.Appl.Phys.32. (1993)
[Publications] H.Matsunami: "Amorphous and Crystalline Silicon Carbide IV" Springer-Verlag, 3-12 (1992)
[Publications] T.Kimoto: "Amorphous and Crystalline Silicon Carbide IV" Springer-Verlag, 31-39 (1992)

1992 Fiscal Year Annual Research Report

ワイドギャップ半導体SiCの高純度単結晶成長とパワーデバイスへの応用

Principal Investigator

松波 弘之 京都大学, 工学部, 教授 (50026035)

Research Products

[Publications] A.Yamashita: "Homoepitaxial Chemical Vapor Deposition of 6H-SiC at Low Temperatures on {011^^-4} Substrates" Jpn.J.Appl.Phys.31. 3655-3661 (1992)

[Publications] K.Nishino: "Epitaxial Growth of β-SiC on α-SiC Substrates by Chemical Vapor Deposition" Memoirs of Fac.Eng.Kyoto Univ.54. 299-313 (1992)

[Publications] T.Yoshinobu: "Lattice-Matched Epitaxial Growth of Single Crystalline 3C-SiC on 6H-SiC Substrates by Gas Source Molecular Beam Epitaxy" Appl.Phys.Lett.60. 824-826 (1992)

[Publications] T.Kimoto: "Growth Mechanism of 6H-SiC in Step-Controlled Epitaxy" J.Appl.Phys.73. 726-732 (1993)

[Publications] T.Kimoto: "Step-Controlled Epitaxial Growth of 4H-SiC and Doping of Ga as a Blue Luminescent Center" to be published in Jpn.J.Appl.Phys.32. (1993)

[Publications] H.Matsunami: "Amorphous and Crystalline Silicon Carbide IV" Springer-Verlag, 3-12 (1992)

[Publications] T.Kimoto: "Amorphous and Crystalline Silicon Carbide IV" Springer-Verlag, 31-39 (1992)

松波弘之京都大学, 工学部, 教授 (50026035)