1997 Fiscal Year Annual Research Report
ワイドキャップ半導体の電子物性制御とエネルギーエレクトロニクスへの展開
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09102009
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松波 弘之 京都大学, 工学研究科, 教授 (50026035)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木本 恒暢 京都大学, 工学研究科, 助教授 (80225078)
吉本 昌広 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (20210776)
冬木 隆 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (10165459)
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| Keywords | シリコンカーバイド / エピタキシャル成長 / 深い準位 / 不純物ド-ピング / フォトルミネセンス / パワーデバイス |
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| Research Abstract |
本研究では、ステップ制御エピタキシ-法による超高純度SiC層の作製と、SiC層における結晶欠陥と深い準位のトラップの低減を行った。以下に本年度に得られた主な成果をまとめる。
1.ステップ制御エピキタシ-法による超高純度SiC層の作製
(1)高純度原料ガス(SiH_4、C_3H_8)の使用、ベ-キングによる結晶成長炉の不純物除去によりSiC成長層の超高純度化を図った。(0001)Si面上の成長では、原料ガスの供給比(SiH_4/C_3H_8)を変えることによって、広い範囲でド-ピング密度を制御できることが判明し、Cリッチに条件で成長することにより、再現性よくアンドープ成長層のドナー密度を3×10^<14>cm-3に低減できた。
(2)上記の方法で作製したSiC成長層の不純物分析をSIMSにより行ったところ、Al、B、Ti、Oなどの電気的に活性な不純物はいずれも測定限界以下であった。フォトルミネセンス測定でも、これらの不純物が関与する発光ピークはほとんど観測されず、中性Nドナー束縛励起子発光と自由励起子発光が支配的であった。SiCが間接遷移型半導体であることを考えると、この結果は成長層が超高純度であることを示している。
2.SiC層における結晶欠陥と深い準位のトラップの相関評価と低減
(1)溶融アルカリエッチングにより評価したSiC成長層中の転位密度は約10^4cm-2であり、これらの転位は全て基板から伝播したらせん転位であることが分かった。
(2)DLTS測定により成長層中の深い準位を調べたところ、導電帯底から0.6Vのエネルギー位置にアクセプタ型の電子トラップが存在することが判明した。このトラップは高エネルギー粒子照射によって密度が増大することなどから、空格子を含む真性の複合欠陥であると考えられる。しかし、そのトラップ密度は4×10^<12>cm-3と非常に小さく、SiC成長層が高品質であることが判明した。
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[Publications] H.Matsunami: "Step-controlled epitaxial growth of SiC : high-quality homoepitaxy" Mater.Sci.& Eng.Review. 20. 125-166 (1997)
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[Publications] H.Matsunami: "Deep defect centers in silicon carbide monitored with deep level transient spectroscopy" phys.stat.sol.(a). 162. 199-225 (1997)
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[Publications] H.Matsunami: "Step-controlled epitaxial growth of high-quality SiC layers" phys.stat.sol.(b). 202. 247-262 (1997)
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[Publications] H.Matsunami: "Deep interface states in SiO_2/p-type α-SiC structure" Jpn.J.Appl.Phys.36. L1430-L1432 (1997)
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[Publications] H.Matsunami: "Step bunching mechanism in chemical vapor deposition of α-SiC{0001}" J.Appl.Phys.81. 3494-3500 (1997)
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[Publications] H.Matsunami: "Progress in SiC epitaxy-surface polarity dependence in step-controlled epitaxy" Diamond and Related Materials. 6. 1333-1337 (1997)
