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2010 Fiscal Year Annual Research Report

硝酸酸化法による表面ナノ細孔を用いるSiO_2/SiC構造の低温創製

Research Project

Project/Area Number 20246005
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

小林 光  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (90195800)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松本 健俊  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (20390643)
山口 俊郎  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (40167698)
Keywords低温酸化 / MOS構造 / SiC / SiO_2 / 酸素原子 / 硝酸 / SiOC / 界面反応
Research Abstract

本年度は、気体硝酸酸化法を用いて4H-SiCを600℃の低温で酸化して、SiO_2/SiC構造を創製する方法を検討した。SiC(000-1)C面の初期酸化速度は、Si(000l)Si面のそれよりも2.5倍大きく、活性化エネルギーが約80meV低いことがわかった。その後、拡散律速反応になるが、酸化種である硝酸が分解して生成する酸素原子の拡散の活性化エネルギーは、C面、Si面とも等しいことがわかった。Si面では、SiC/SiO_2界面に約0.4nmのSiOCが形成されるが、C面では形成されない。このSiOCはダイポールモーメントを持ち、ここで約1.leVの電位勾配が起こる。この電位勾配によって、酸化膜のSi 2p、0 lsピークが低エネルギー側にシフトする。また、SiO_2/Si界面での価電子帯の不連続エネルギーが1.leV小さくなる。さらに、<Al/SiO_2/4H-SiC(000-1)>MOS構造では、このダイポールモーメントによってフラットバンド電位が負電位側にシフトすることが分かった。硝酸酸化法で形成したSiO_2/SiC界面は原子レベルで平坦であり、(0001)方位からのずれによる0.25nmのbi-layer stepが存在する。Bi-layer stepの存在は、SiCが硝酸酸化によって二層づつ酸化されることを示している。硝酸酸化法で形成した<Al/SiO_2/4H-SiC>MOSダイオードのリーク電流密度は低く、特にC面では同膜厚の熱酸化膜よりも低いリーク電流密度が得られた。

  • Research Products

    (13 results)

All 2010

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (7 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Nitric acid oxidation of Si (NAOS) method for low temperature fabrication of SiO_2/Si and SiO_2/SiC structures2010

    • Author(s)
      H.Kobayashi, K.Imamura, W.-B.Kim, S.-S.Im, Asuha
    • Journal Title

      Applied Surface Science

      Volume: 256 Pages: 5744-5756

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] SiO_2/Si structure having low leakage current fabricated by nitric acid oxidation method with Si source2010

    • Author(s)
      T.Yanase, M.Matsumoto, H.Kobayashi
    • Journal Title

      Electrochemistry and Solid-State Letters

      Volume: 13 Pages: H253-H256

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low temperature fabrication of 5~10 nm SiO_2/Si structure using advanced nitric acid oxidation of silicon (NAOS) method2010

    • Author(s)
      Y.Fukaya, T.Yanase, Y.Kubota, S.Imai, T.Matsumoto, H.Kobayashi
    • Journal Title

      Applied Surface Science

      Volume: 256 Pages: 15610-5613

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ultrathin SiO_2 layer with a low leakage current density formed with~100% nitric acid vapor2010

    • Author(s)
      W.-B.Kim, T.Matsumoto, H.Kobayashi
    • Journal Title

      Nanotechnology

      Volume: 21 Pages: 115202(1-8)

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Ultra-low power TFTs with 10 nm stacked gate insulator fabricated by the nitric acid oxidation of Si (NAOS) method2010

    • Author(s)
      T.Matsumoto, M.Yamada, H.Tsuji, K.Taniguchi, Y.Kubota, S.Imai, S.Terakawa, H.Kobayashi
    • Organizer
      2010 International Electron Devices Meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco, US
    • Year and Date
      2010-12-07
  • [Presentation] Characterization of ultra-low power thin film transistors (TFTs) with SiO_2 layer formed by the nitric acid oxidation of Si (NAOS) method2010

    • Author(s)
      T.Matsumoto, M.Yamada, H.Tsuji, K.Taniguchi, Y.Kubota, S.Imai, S.Terakawa, H.Kobayashi
    • Organizer
      7^<th> Solid State Surfaces and Interfaces
    • Place of Presentation
      Smolenice, Slovakia
    • Year and Date
      2010-11-23
  • [Presentation] Improvement of Si solar cell performance by new chemical methods : surface passivation, defect elimination, metal removal, and surface structure transfer2010

    • Author(s)
      H.Kobayashi, W.-B.Kim
    • Organizer
      7^<th> Solid State Surfaces and Interfaces
    • Place of Presentation
      Smolenice, Slovakia
    • Year and Date
      2010-11-22
  • [Presentation] 気相硝酸酸化法により低温形成したSiO_2/Si構造の低温創製2010

    • Author(s)
      趙惠淑、松本健俊、岩佐仁雄、小林光
    • Organizer
      第30回表面科学学術講演会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2010-11-04
  • [Presentation] 気相硝酸酸化(NAVOS)法によるSiO_2/4H-SiC構造の低温創製2010

    • Author(s)
      趙惠淑、松本健俊、岩佐仁雄、小林光
    • Organizer
      SiC及び関連ワイドバンドギャップ半導体研究会 第19回講演会
    • Place of Presentation
      茨城
    • Year and Date
      2010-10-21
  • [Presentation] 気相硝酸酸化法を用いたSiO_2/SiC構造の低温創製2010

    • Author(s)
      趙惠淑、松本健俊、岩佐仁雄、小林光
    • Organizer
      物理学会2010年秋季大会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2010-09-23
  • [Presentation] 気相硝酸酸化法により低温形成したSiO_2/Si構造の物性と電気特性2010

    • Author(s)
      田中峻介、趙惠淑、松本健俊、岩佐仁雄、小林光
    • Organizer
      物理学会2010年秋季大会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2010-09-23
  • [Book] SiCパワーデバイス最新技術 第11章SiCパワーデバイス用酸化膜の形成方法2010

    • Author(s)
      松本健俊、小林光
    • Total Pages
      21
    • Publisher
      サイエンス&テクノロジー株式会社
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 半導体装置及びその製造方法2010

    • Inventor(s)
      小林光
    • Industrial Property Rights Holder
      小林光
    • Industrial Property Number
      特願2010-196672
    • Filing Date
      2010-09-02

URL: 

Published: 2012-07-19  

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