2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of an extreme environment resistive CCD using silicon carbide
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15H03967
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
土方 泰斗 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (70322021)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | CCD / 光応答 / 電荷輸送 / バンドギャップ / 可視光応答 / 反転層形成 / イオン注入 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度までの成果の一つ目として、4H-SiC基板を熱酸化して30nm程度のSiO2膜を成長し、さらにその上に4～５nm程度の極薄金薄膜を透明ゲート電極として形成し、MOSキャパシタを作製した。その試料に対し、暗状態および紫外光（低圧水銀ランプ）照射後の容量-電圧特性を測定した。その結果、紫外光への応答を証する少数キャリア蓄積による反転層形成を確認した。また、容量の時間変化を測定し、光パルス照射に対する過渡応答特性を測定した。結果から、SiC基板上のMOSキャパシタの応答速度は十分速く（数ミリ秒程度）、また、電荷消滅時間もコンマ数秒と十分長かったため、SiC MOSキャパシタはCCDへの応用に対し問題のないことを確認した。
二つ目の成果として、4H-SiCよりバンドギャップの小さい3C-SiC基板を用い、可視光に対する光応答を検証した。その結果、4H-SiC MOSキャパシタでは応答を示さなかったハロゲンランプに対しても反転層形成を確認し、可視光への応答を実証した。なお、3C-SiCエピタキシャル膜はSi基板上に成長されたものが市販されており、今回もそれを用いているが、Si基板からの光応答ではないことを確認している。
現在継続中の課題として、電荷輸送に対する原理検証を行っている。具体的には、１×３ピクセルのCCDを複数形成できるフォトマスクを作製し、リソグラフィー装置を用いて簡易型CCDを作製している最中である。現在、酸化膜形成およびリソパターン形成を完了し、pn接合を形成するための高温イオン注入処理を外部機関に依頼しているところである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
申請書の研究計画によれば、本年度までに「光応答」、「電荷輸送」、「可視光応答」の３項目について完了していなければならない。しかし、電荷輸送については試作素子が未完成である。しかし、すでにフォトマスクの作製、リソグラフィーの準備等は終わっており、イオン注入の依頼先は確保している。従い、計画の遅れは今後取り戻せると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、まずは昨年度にやり残した電荷輸送の検証を完了させる。続いて、CCDの高感度化を目指して素子改良を行う。
その一つ目の方策として、p型層を埋め込みチャンネルとしてMOS界面に形成し、キャリアをMOS界面から引き離すことで電荷消失を抑制する。
また、3C-SiC/Siヘテロエピ基板を用い、背面のSi基板を深掘りエッチングし、背面入射型CCDの作製を試みる。以上のプロセスを用いない試料と用いる試料とを作製し、プロセス有無の比較によって感度向上の効果を検証する。
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| Remarks |
研究者個人の研究業績を紹介するウェブサイト。
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Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Radiation Response of Silicon Carbide Metal-Oxide-Semiconductor Transistors in High Dose Region2016
Author(s)
T. Ohshima, T. Yokoseki, K. Murata, T. Matsuda, S. Mitomo, H. Abe, T. Makino, S. Onoda, Y. Hijikata, Y. Tanaka, M. Kandori, S. Okubo, and T. Yoshie
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Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: 55
Pages: 01AD01
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Change in Characteristics of SiC MOSFETs by Gamma-ray Irradiation at High Temperature2016
Author(s)
Takuma Matsuda, Takashi Yokoseki, Satoshi Mitomo, Koichi Murata, Takahiro Makino, Hiroshi Abe, Akinori Takeyama, Shinobu Onoda, Yuki Tanaka, Mikio Kandori, Toru Yoshie, Yasuto Hijikata, Takeshi Ohshima
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Journal Title
Materials Science Forum
Volume: 858
Pages: 860-863
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Improvement of radiation response of SiC MOSFETs under high temperature and humidity circumstance2016
Author(s)
Akinori Takeyama, Takuma Matsuda, Takashi Yokoseki, Satoshi Mitomo, Koichi Murata, Takahiro Makino, Shinobu Onoda, Shuichi Okubo, Yuki Tanaka, Mikio Kandori, Toru Yoshie, Yasuto Hijikata, Takeshi Ohshima
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Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: 55
Pages: 104101
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Impacts of Gate Bias and its Variation on Gamma-ray Irradiation Resistance of SiC MOSFETs2016
Author(s)
Koichi Murata, Satoshi Mitomo, Takuma Matsuda, Takashi Tokoseki, Takahiro Makino, Akinori Takeyama, Shinobu Onoda,Shuichi Okubo, Yuki Tanaka, Mikio Kandori, Toru Yoshie, Takeshi Ohshima , Yasuto Hijikata
Organizer
European Materials Research Society (E-MRS) 2016 Spring Meeting
Place of Presentation
Lille, France
Year and Date
2016-05-02 – 2016-05-05
Int'l Joint Research
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[Presentation] Optimum Structures for Gamma-ray Radiation Resistant SiC-MOSFETs2016
Author(s)
S. Mitomo, T. Matsuda, K. Murata, T. Tokoseki, T. Makino, A. Takeyama, S. Onoda, T. Ohshima, S. Okubo, Y. Tanaka, M. Kandori, T. Yoshie, Y. Hijikata
Organizer
European Materials Research Society (E-MRS) 2016 Spring Meeting
Place of Presentation
Lille, France
Year and Date
2016-05-02 – 2016-05-05
Int'l Joint Research
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