2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Limiting Factors of Electron Mobility in SiC MOS Inversion Channel with Improved Quality Interface
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15H03969
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
喜多 浩之 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (00343145)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 電気・電子材料 / 半導体物性 / 電界効果トランジスタ / 電界効果移動度 / 界面特性 / 熱酸化膜 / 炭化ケイ素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H28までに，4H-SiCのドライ酸化によって形成した熱酸化膜に対して，水蒸気で加湿した雰囲気でのアニール処理を施すプロセスによって電界効果移動度の大幅な改善が可能であることを見出していたため，H29はその移動度向上を決める因子の解明を行った。まず，酸素によって酸化しただけのものと，その後に水蒸気アニールを追加したものの両者のMOSFETについて移動度の解析を行ったところ，電界効果移動度では大きな違いがあるにも関わらず，ホール効果によって決定する移動度ではほとんど差がないことが分かった。これは水蒸気アニールによって界面を修復することで欠陥準位による電荷の捕獲を抑制，電界効果で誘起されるキャリアのうち電流に寄与する割合を向上させていると解釈できる。次に熱酸化で形成されるSiO2の構造を赤外分光法を用いて調査したところ，水蒸気で形成された場合の方が，界面近傍の数nmの領域でのSiO2中の構造歪みが緩和していた。これらのことを総合して考えると，水蒸気アニール後には界面近傍の歪みが緩和してこの領域のSiO2中での欠陥構造の修復が進み，チャネルに誘起されたキャリアがこれらの欠陥準位へ捕獲される確率を低減したことによって移動度が向上しているとして説明できる。
次に，界面近傍のSiCの構造に着目，in-plane XRD法によって表面数十nmの領域のみに敏感な条件で観察したところ，熱酸化後に表面近傍のみで格子の伸張が生じていた。この歪みは高温のArアニールによってゆっくりと緩和するのに対し，水蒸気アニールでは低温であっても表面の数十nmの領域の緩和が急速に進んだ。このような界面での歪みがチャネル移動度にもたらす影響は不明であるが，一般に半導体の電子構造は歪みによって影響を受けることが知られており，移動度を決定する因子の１つである可能性に留意すべきである。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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