2022 Fiscal Year Annual Research Report
電子状態観察と分光学的解析による炭化珪素/酸化膜界面欠陥の起源解明
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21K20429
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
小林 拓真 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (20827711)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 炭化珪素（SiC） / 二酸化珪素（SiO2） / 電界効果トランジスタ（MOSFET） / パワーデバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
炭化珪素（SiC）は広いバンドギャップおよび高い絶縁破壊電界等の優れた物性を有し、パワーデバイス応用に最適な半導体材料である。しかし二酸化珪素（SiO2）/SiC界面の高密度欠陥が金属-酸化膜-絶縁体（MOS）デバイスの性能向上を阻んでいる。本研究の最終目標は、物理分析および電気的評価を駆使して欠陥の発生起源を同定し、高品質SiO2/SiC界面の形成指針を見出すことである。以下に最終年度に実施した研究の成果に加え、期間全体を通して得られた研究の成果について述べる。まず、業界標準の一酸化窒素（NO）窒化プロセスを施したSiO2/SiC構造は外乱に対して脆弱であり、電気的ストレスや紫外光照射によって容易に欠陥が生成することを示した。X線光電子分光法（XPS）による評価結果と照らし合わせた結果、欠陥発生の根源は窒化過程で酸化膜中に取り込まれる過剰窒素であることを指摘した。このように、現行のNO窒化プロセスの問題点を明らかにした。つまりNO窒化は界面欠陥のパッシベーションに有効である一方、酸化膜中に過剰窒素を導入することでMOSデバイスの信頼性劣化を引き起こす。逆に言えば、過剰窒素を導入しない界面窒化技術は、性能と信頼性を両立するSiC MOSデバイス実現の鍵となり得る。以上のように物理分析と電気的評価に基づき、高品質SiO2/SiC界面の形成指針を見出した。以上の研究成果はAppl. Phys. Express誌に掲載済であり、国際・国内会議においても発表済である。
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Research Products
(10 results)
