2014 Fiscal Year Annual Research Report
新しいヘテロ界面形成による高性能・省エネルギートランジスタの基盤構築
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25289082
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
丹羽 正昭 東北大学, 国際集積エレクトロニクス研究開発センター, 教授 (90608936)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白石 賢二 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20334039)
佐藤 創志 東北大学, 国際集積エレクトロニクス研究開発センター, 助教 (80649749)
蓮沼 隆 筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 准教授 (90372341)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 炭化ケイ素 / 信頼性物理 / ＭＯＳゲート絶縁膜 / ＴＤＤＢ / Soft Breakdown / Hard Breakdown |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Al/SiO2/SiC MOSキャパシタの絶縁破壊現象を電気特性、物理解析の両面から調べ、Poly Si/SiO2/Si系の摩耗破壊では見られなかった特徴的な「絨毯爆撃状の絶縁破壊痕」を見出した。この特徴的な破壊痕は、SiC基板を含む窪み状の形態をなし、絶縁破壊時の充放電に伴うジュール熱によるAl, SiO2の蒸発を伴った結果であることが分かった。この結果を”Multiple breakdown model of carpet-bombing-like concaves formed during dielectric breakdown of silicon carbide metal-oxide-semiconductor capacitors” と題して研究分担者者の佐藤が投稿し、Japanese Journal of Applied Physics 53, 08LA01 (2014)に掲載された。
更に、上記SiC MOSデバイスに対してゲート絶縁膜の信頼性に関する長期信頼性試験（TDDB）によりゲート絶縁膜破壊後に生じる破壊痕の形成メカニズムを検討した。 構成材料の熱力学的知見も交えて本知見を佐藤からJJAP Regular Issueに投稿したが、採択には至らなかった。
これら一連の成果は、2015年3月に東京で開催された第一回東北大学国際集積エレクトロニクス研究開発センター技術フォーラム成果報告会において丹羽が報告した。
さらに、SiC MOSキャパシタで見られたSoft BreakdownとHard Breakdownの発生メカニズムを探るために、SiC MOSキャパシタの絶縁破壊測定時動画撮影による絨毯爆撃状破壊痕形成メカニズムの解明を試みた結果を佐藤が2015年3月に応用物理学会春季学術講演会で講演した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
SiC系ＭＯＳキャパシタにつていは、資料も入手でき、順調に研究が進んでいると認識している。しかしながら、もう一方のGaN/Si系に関しては、机上の議論で留まっており、ヘテロ界面形成、物理解析や電気特性評価は未着手状態である。
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| Strategy for Future Research Activity |
未着手のGaN/Si系のヘテロ界面形成、物理解析や電気特性評価に注力して、新しい知見を見出してゆきたい。SiCについても言えることであるが、信頼性物理的アプローチを通じて
１）物理現象を正確に把握し、従来のPoly Si/SoI2/Si系で行われていた評価手法が適用できる項目と新たに追加しなければならない項目を見出して行くこと、
２）新たな知見の発掘に注力すること
３）産業界の意見も取り入れながらニーズに対応したトピックを考えること
に取り組んでゆく。
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| Causes of Carryover |
本研究計画をより効率的に進めることができたため、次年度に繰り越した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度請求額と合わせ、導入した装置への設備追加および、情報収集のための旅費充当に使用する計画である。
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