2011 Fiscal Year Annual Research Report
イオンビーム誘起電荷による炭化ケイ素半導体上の酸化膜破壊機構に関する研究
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21360471
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
大島 武 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (50354949)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野田 忍 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (30414569)
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| Keywords | 炭化ケイ素(SiC) / MOSキャパシタ / 容量変化 / ゲート酸化膜リーク電流 |
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| Research Abstract |
4H及び6H-SiCエビ基板上に金属-酸化膜-半導体(MOS)キャパシタを作製し、電気特性(容量-電圧特性、電流-電圧特性)を評価した後、MOSキャパシタへMeV級のエネルギーを有する酸素(O)やニッケル(Ni)イオンを入射しイオン照射中のMOSキャパシタの容量やゲート酸化膜からのリーク電流の変化を評価した。
具体的な結果は以下の通りである。
1.、H22年度までの研究で、Oイオン入射によってMOSキャパシタのゲートから観測されるイオン誘起過渡電流のピーク値が、入射イオン数の増加と共に減少すること、更に、照射後、MOSキャパシタに順方向バイアスを印加することで、過渡電流ピーク値が元に戻ることが判明している。この現象の起源を調べるため、イオン照射中のMOSキャパシタの容量変化を調べた結果、イオン入射数の増加とともに容量が増加することが判明した。このことは、イオン照射により空乏層幅が徐々に短くなっていることを意味し、イオン入射により発生する電荷が酸化膜/半導体界面に集まることで空乏状態から反転状態になること、また、界面欠陥に正の電荷が捕獲されていることに起因すると結論できた。
2.SiCMOSキャパシタのゲート酸化膜のイオン入射による絶縁破壊を観察するために、イオン照射中のゲート酸化膜のリーク電流変化を調べた。18MeV-Oイオン照射の場合は8MV/cm程度でゲート酸化膜絶縁破壊が観測され、イオン未照射との差異は見られなかったが、18MeV-Niイオン入射の場合は7.5MV/cmで絶縁破壊が発生した。18MeV-Oの線エネルギー付与(LET)は10MeV.cm^2/mg以下であるのに対し、18MeV-Niは25MeV.cm^2/mg程度であり、Niの場合、多量の電荷が誘起されることからイオン誘起絶縁破壊に至ったと結論できた。
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