2015 Fiscal Year Annual Research Report
イオン誘起微小電荷による炭化ケイ素半導体デバイスの破壊機構解明
| Project/Area Number |
25790076
|
|---|
| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
|---|
Principal Investigator |
牧野 高紘 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究員 (80549668)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | シングルイベント / 炭化ケイ素 / パワーデバイス / 放射線 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
炭化ケイ素(SiC)は，その優れた物性から耐放射線性デバイスとしての応用が期待されており，そのためには，SiCデバイスのイオン照射効果を明らかにする必要がある．我々は，これまで入射イオンがSiCショットキーダイオード(SBD)内に理論的に誘起する電荷量を越えた，過剰な電荷収集を観測していたが，その原因についてはよくわかっていなかった．本研究では，SiCデバイスのイオン誘起破壊メカニズムの解明に向け，n型六方晶(4H)SiC-SBDのエピタキシャル層厚とSBD内でのイオンの飛程の関係に注目し，イオン誘起電荷量測定と数値計算を行った．
電荷量測定では，異なるエピタキシャル層厚(25ミクロンと69ミクロン)を持つ基板それぞれの上に作製したSBDに，加速器を用いて322 MeVのKrイオンを照射し，SBD内に誘起される電荷量の測定を行った．イオンのSBD中での飛程は27ミクロンである．照射時SBDは逆バイアス状態に保たれており，カソードに収集される電荷量を測定した．どちらのSBDの場合も400 V印加時には，理論値を越えた過剰な電荷収集が観測されており，イオン誘起電荷が増幅されていた．このときの，SBD内の電界強度は，どちらのエピタキシャル層においてほぼ同じ(約0.18 MV/cm)であるが，収集電荷量の増幅率を比較すると，25ミクロンのエピタキシャル層内に誘起される電荷は，69ミクロンのエピタキシャル層内に誘起される電荷より大きく増幅されることがわかった．このことより，エピタキシャル層厚とイオン飛程の関係が電荷の増幅・過剰収集を左右するパラメータであると推察し，数値計算を行った．その結果，予想通りイオン飛程がエピタキシャル層厚と同等の場合に，イオン誘起電荷のインパクトイオン化が促進されることを明らかにし，イオン誘起破壊現象のメカニズムの一端を解明することに成功した．
|
