1998 Fiscal Year Annual Research Report
ワイドギ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 / 熱酸化 / MOSFET / イオン注入 / pn接合ダイオード / パワーデバイス |
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| Research Abstract |
本研究では、高純度SiCエピタキシャル結晶を用いた高品質酸化膜の形成と局所選択的不純物添加法の確立を行った。以下に本年度に得られた主な成果をまとめる。
1. 高品質酸化膜の形成とMOS界面電子物性の制御
(1) 熱酸化により形成したSiO_2膜の低電界領域での抵抗率は5×10^<16>Ωcm以上であり、5MVlcm以上の高電界ではF-Nトンネリング電流が支配的で、9.6MV/cmという高い絶縁破壊電界を得た。
(2) p型SiCでは酸化後にウェット雰囲気の再酸化アニールを施すことによって、MOS界面特性が大幅に改善され、界面準位密度1×10^<11>cm^<-2>eV^<-1>以下、実効的な界面の固定電荷密度6×10^<11>cm^<-2>という値を得た。一方、n型SiCの場合は、ドライ、あるいはウェット酸化によって界面準位密度4×10^<10>cm^<-2>eV^<-1>、実効的な界面の固定電荷密度4×10^<11>cm^<-2>という良好な特性が得られた。
(3) 熱酸化膜をゲート絶縁膜として用いた反転型SiC MOSFETを作製し、ゲート長10μmのデバイスで、相互コンダクタンス2.8mS/mm、チャネル移動度53cm^2/Vs、しきい値電圧2.2Vを得た。
2. 局所選択的不純物添加法の確立と基本デバイスの作製
(1) p型SiC成長層にNイオンを注入し、1500℃のアニールを行った試料で80%以上の活性化率を得た。800℃でドーズ量4×10^<15>cm^<-2>注入した試料で、542Ω/□という低いシート抵抗を達成した。
(2) n型SiC成長層へのAl、Bイオン注入を調べた。Bイオン注入層では、完全な注入不純物の活性化(活性化率90%以上)に1700℃のアニールが必要であるのに対し、Alイオン注入層では1550〜1600℃のアニールで十分に活性化することを明らかにした。
(3) Vイオン注入による半絶縁性SiC層の形成に成功した。p型SiCにVイオンを注入した場合は、室温で10^<13>Ωcm.n型SiCの場合は10^7Ωcmという極めて高い抵抗率が得られた。
(4) エピタキシャル成長、あるいはAlイオン注入によりSiC pn接合ダイオードを作製した。エピタキシャルpnダイオードでは2.0kV、イオン注入pnダイオードでは1.7kVの高い耐圧を得た。
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[Publications] H.Matsunami: "Al^+ and B^+ implantations into 6H-SiC epilayers and application to pn junction diodes" J.Electron.Mater.27. 358-364 (1998)
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[Publications] H.Matsunami: "Conductivity control of SiC by In-situ doping and ion implantation" Materials Sci.Forum. 264-268. 675-680 (1998)
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[Publications] H.Matsunami: "Implantation of Al and B acceptors into a-SiC and pn junction diodes" Materials Sci.Forum. 264-268. 705-708 (1998)
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[Publications] H.Matsunami: "Deep states in SiO_2/P-type 4H-SiC interface" Materials Sci.Forum. 264-268. 841-844 (1998)
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[Publications] H.Matsunami: "Performance limiting surface defects in SiC epitaxial p-n junction diodes" IEEE Trans.Electron Devices. 46. 471-477 (1999)
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[Publications] H.Matsunami: "Effects of wet oxidation/anneal on interface properties of thermally oxidized SiO_2/SiC MOS system and MOSFET's" IEEE Trans.Electron Devices. 46. 504-510 (1999)
