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異種原子導入によるSiC/絶縁膜界面欠陥の消滅とパワーMOSFETの革新

研究課題

研究課題/領域番号 23760283
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関筑波大学 (2013)
奈良先端科学技術大学院大学 (2011-2012)

研究代表者

矢野 裕司  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (40335485)

研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2011年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード炭化ケイ素 / MOSFET / 界面準位 / しきい値変動 / リン / 炭化珪素
研究概要

高性能SiCパワーMOSFETを実現するためには、SiC/絶縁膜界面欠陥を徹底的に低減する必要がある。本研究では、申請者らが見出した界面へのリン導入を追及することに加え、窒素や水素を含むガスで複合処理することで界面欠陥の徹底的な低減を試み、MOSデバイスのチャネル移動度やしきい値電圧の変動および絶縁膜の信頼性などに与える影響を調査した。その結果、リンと水素の複合処理によりチャネル移動度は大きく向上し、リンと窒素の複合処理やリンを界面に局在させることにより、酸化膜への電子注入耐性の向上に成功した。また、種々のバイアス条件や温度におけるしきい値電圧変動の特性から、界面のトラップモデルを構築した。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実施状況報告書
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (31件) (うち招待講演 8件) 図書 (4件)

  • [雑誌論文] ゲート酸化膜へのリン導入によるSiC-MOS界面欠陥の低減とMOSFETの高性能化2014

    • 著者名/発表者名
      矢野裕司,畑山智亮,冬木隆
    • 雑誌名

      表面科学

      巻: 35 号: 2 ページ: 90-95

    • DOI

      10.1380/jsssj.35.90

    • NAID

      130004785041

    • ISSN
      0388-5321, 1881-4743
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved Stability of 4H-SiC MOS Device Properties by Combination of NO and POCl3 annealing2013

    • 著者名/発表者名
      H. Yano, T. Araoka, T. Hatayama, and T. Fuyuki
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Forum

      巻: 740-742 ページ: 727-732

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/msf.740-742.727

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of POCl3- and NO-annealed 4H-SiC MOSFETs by Charge Pumping Technique2013

    • 著者名/発表者名
      A. Osawa, H. Yano, T. Hatayama, and T. Fuyuki
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Forum

      巻: 740-742 ページ: 541-544

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/msf.740-742.541

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Interface Localization of Phosphorus on Electrical Properties and Reliability of 4H-SiC MOS Devices2013

    • 著者名/発表者名
      T. Akagi, H. Yano, T. Hatayama, and T. Fuyuki
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Forum

      巻: 740-742 ページ: 695-698

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/msf.740-742.695

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] POCl3 Annealing as a New Method for Improving 4H-SiC MOS Device Performance2012

    • 著者名/発表者名
      H. Yano, T. Hatayama, and T. Fuyuki
    • 雑誌名

      ECS Trans.

      巻: 50 号: 3 ページ: 257-265

    • DOI

      10.1149/05003.0257ecst

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of 4H-SiC MOSFETs with Phosphorus-Doped Gate Oxide2012

    • 著者名/発表者名
      D. Okamoto, H. Yano, T. Hatayama, and T. Fuyuki
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Forum

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of POCl3 annealing on Reliability of Thermal Oxides Grown on 4H-SiC2012

    • 著者名/発表者名
      R. Morishita, H. Yano, D. Okamoto, T. Hatayama, and T. Fuyuki
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Forum

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SiO2/p型4H-SiC界面特性におけるPOCl3アニールの効果2011

    • 著者名/発表者名
      高上稔充, 矢野裕司, 畑山智亮, 冬木隆
    • 雑誌名

      信学技報

      巻: 111 ページ: 11-15

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Comparative Study of Threshold Voltage Instability in 4H-SiC MOSFETs with POCl_3- and NO- Annealed Gate Oxides2013

    • 著者名/発表者名
      H. Yano, A. Osawa, T. Hatayama, and T. Fuyuki
    • 学会等名
      The International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2013 (ICSCRM2013)
    • 発表場所
      Miyazaki (Japan)
    • 年月日
      2013-10-02
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Comparative Study of Threshold Voltage Instability in 4H-SiC MOSFETs with POCl3- and NO- Annealed Gate Oxides2013

    • 著者名/発表者名
      H. Yano, A. Osawa, T. Hatayama, and T. Fuyuki
    • 学会等名
      The International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2013 (ICSCRM2013)
    • 発表場所
      シーガイア・コンベンションセンター(宮崎県宮崎市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] チャージポンピング法によるSiC-MOS界面特性の評価2013

    • 著者名/発表者名
      矢野裕司, 畑山智亮, 冬木隆
    • 学会等名
      SiC及び関連半導体研究 第22回講演会
    • 発表場所
      埼玉会館(埼玉県さいたま市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 4H-SiC Si面上における表面ラフネスがMOSFETの電気特性に及ぼす影響2013

    • 著者名/発表者名
      串阪哲也, 矢野裕司, 畑山智亮, 冬木隆
    • 学会等名
      SiC及び関連半導体研究 第22回講演会
    • 発表場所
      埼玉会館(埼玉県さいたま市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 界面にリンおよび窒素を導入した4H-SiC MOSFETの高温下におけるしきい値電圧不安定性の考察2013

    • 著者名/発表者名
      金藤夏子, 矢野裕司, 畑山智亮, 冬木隆
    • 学会等名
      SiC及び関連半導体研究 第22回講演会
    • 発表場所
      埼玉会館(埼玉県さいたま市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] SiC-MOSデバイスの界面欠陥低減技術2013

    • 著者名/発表者名
      矢野裕司
    • 学会等名
      SEMI FORUM JAPAN 2013
    • 発表場所
      グランキューブ大阪(大阪府大阪市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] POCl_3 Annealing as a New Method for Improving 4H-SiC MOS Device Performance2012

    • 著者名/発表者名
      H. Yano, T. Hatayama, and T. Fuyuki
    • 学会等名
      PRiME 2012 (Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science)
    • 発表場所
      Honolulu (HI, USA)
    • 年月日
      2012-10-10
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Improved Stability of 4H-SiC MOS Device Properties by Combination of NO and POCl_3 Annealing2012

    • 著者名/発表者名
      H. Yano, T. Araoka, T. Hatayama, and T. Fuyuki
    • 学会等名
      The 9th European Conference on Silicon Carbide and Related Materials (ECSCRM2012)
    • 発表場所
      Saint-Petersburg (Russia)
    • 年月日
      2012-09-05
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] NO/POCl3複合アニール処理したSiC MOSデバイスの電子注入耐性2012

    • 著者名/発表者名
      荒岡幹, 矢野裕司, 畑山智亮, 冬木隆
    • 学会等名
      2012年春季 第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of 4H-SiC MOSFETs with Phosphorus-Doped Gate Oxide2011

    • 著者名/発表者名
      D. Okamoto, H. Yano, T. Hatayama, and T. Fuyuki
    • 学会等名
      2011 International Conference on Silicon Carbide and Related Materials (ICSCRM2011)(招待講演)
    • 発表場所
      Cleveland (OH, USA)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of POCl3 annealing on Reliability of Thermal Oxides Grown on 4H-SiC2011

    • 著者名/発表者名
      R. Morishita, H. Yano, D. Okamoto, T. Hatayama, and T. Fuyuki
    • 学会等名
      2011 International Conference on Silicon Carbide and Related Materials (ICSCRM2011)
    • 発表場所
      Cleveland (OH, USA)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] SiO2/p型4H-SiC界面特性におけるPOCl3アニールの効果2011

    • 著者名/発表者名
      高上稔充, 矢野裕司, 畑山智亮, 冬木隆
    • 学会等名
      電子情報通信学会 シリコン材料・デバイス研究会
    • 発表場所
      奈良先端科学技術大学院大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] SiCデバイスプロセスの高度化に向けた新規表面・界面改質技術の開発2011

    • 著者名/発表者名
      冬木隆, 矢野裕司, 畑山智亮
    • 学会等名
      SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会 第20回講演会(招待講演)
    • 発表場所
      愛知県産業労働センター
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] POCl3アニールした4H-SiC MOS構造の高電界ストレスによる電気特性への影響2011

    • 著者名/発表者名
      森下隆至, 矢野裕司, 畑山智亮, 冬木隆
    • 学会等名
      SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会 第20回講演会
    • 発表場所
      愛知県産業労働センター
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 4H-SiC MOS界面特性におけるNOとPOCl3アニールの組み合わせ効果2011

    • 著者名/発表者名
      荒岡幹, 矢野裕司, 畑山智亮, 冬木隆
    • 学会等名
      SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会 第20回講演会
    • 発表場所
      愛知県産業労働センター
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] SiO2/p型4H-SiC界面特性におけるPOCl3アニールの効果2011

    • 著者名/発表者名
      高上稔充, 矢野裕司, 畑山智亮, 冬木隆
    • 学会等名
      SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会 第20回講演会
    • 発表場所
      愛知県産業労働センター
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Improved Inversion Channel Mobility in 4H-SiC MOSFETs on Si Face Utilizing Phosphorus-Doped Gate Oxide2011

    • 著者名/発表者名
      D. Okamoto, H. Yano, K. Hirata, T. Hatayama, and T. Fuyuki
    • 学会等名
      IEEE EDS Kansai Chapter 第11回関西コロキアム電子デバイスワークショップ(招待講演)
    • 発表場所
      大阪大学 中之島センター
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 定電流ストレス印加によるPOCl3アニール4H-SiC熱酸化膜の劣化特性2011

    • 著者名/発表者名
      森下隆至,矢野裕司,岡本大,畑山智亮,冬木隆
    • 学会等名
      平成23年秋季 第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学 小白川キャンパス
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 4H-SiC MOS界面特性におけるNOとPOCl3アニールの組み合わせ効果2011

    • 著者名/発表者名
      荒岡 幹,矢野裕司,畑山智亮,冬木隆
    • 学会等名
      平成23年秋季 第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学 小白川キャンパス
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 界面にリンおよび窒素を導入した4H-SiC MOSFETのしきい値電圧不安定性の考察

    • 著者名/発表者名
      金藤夏子, 矢野裕司, 大澤愛, 畑山智亮, 冬木隆
    • 学会等名
      電子情報通信学会 シリコン材料・デバイス研究会
    • 発表場所
      奈良先端科学技術大学院大学(奈良県生駒市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 界面に窒素およびリンを導入した4H-SiC MOSFETのしきい値電圧不安定性の考察

    • 著者名/発表者名
      金藤夏子, 矢野裕司, 大澤愛, 畑山智亮, 冬木隆
    • 学会等名
      応用物理学会関西支部第2回講演会
    • 発表場所
      奈良先端科学技術大学院大学(奈良県生駒市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] POCl3アニールによるSiC-MOSデバイスの高性能化

    • 著者名/発表者名
      矢野裕司, 畑山智亮, 冬木隆
    • 学会等名
      電子情報通信学会 シリコン材料・デバイス研究会, 応用物理学会 シリコンテクノロジー分科会(共催)
    • 発表場所
      機械振興会館(東京都港区)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] POCl3 Annealing as a New Method for Improving 4H-SiC MOS Device Performance

    • 著者名/発表者名
      H. Yano, T. Hatayama, and T. Fuyuki
    • 学会等名
      PRiME 2012 (Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science)
    • 発表場所
      Honolulu (HI, USA)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Improved Stability of 4H-SiC MOS Device Properties by Combination of NO and POCl3 Annealing

    • 著者名/発表者名
      H. Yano, T. Araoka, T. Hatayama, and T. Fuyuki
    • 学会等名
      The 9th European Conference on Silicon Carbide and Related Materials (ECSCRM2012)
    • 発表場所
      Saint-Petersburg (Russia)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effect of Interfacial Localization of Phosphorus on Electrical Properties and Reliability of 4H-SiC MOS Devices

    • 著者名/発表者名
      T. Akagi, H. Yano, T. Hatayama, and T. Fuyuki
    • 学会等名
      The 9th European Conference on Silicon Carbide and Related Materials (ECSCRM2012)
    • 発表場所
      Saint-Petersburg (Russia)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Characterization of POCl3-Annealed 4H-SiC MOSFETs by Charge-Pumping Technique

    • 著者名/発表者名
      A. Osawa, H. Yano, T. Hatayama, and T. Fuyuki
    • 学会等名
      The 9th European Conference on Silicon Carbide and Related Materials (ECSCRM2012)
    • 発表場所
      Saint-Petersburg (Russia)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] SiO2/SiC界面へのリン導入による高品質界面の形成

    • 著者名/発表者名
      矢野裕司
    • 学会等名
      ゲートスタック研究会 -材料・プロセス・評価の物理- 第18回研究会
    • 発表場所
      ニューウェルシティー湯河原
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] リンを界面に局在化させた4H-SiC MOSデバイスの電気特性と信頼性

    • 著者名/発表者名
      赤木剛, 矢野裕司, 畑山智亮, 冬木隆
    • 学会等名
      SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会 第21回講演会
    • 発表場所
      大阪市中央公会堂
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] チャージポンピング法を用いた4H-SiC MOSFETにおける界面準位密度分布の評価

    • 著者名/発表者名
      大澤愛, 矢野裕司, 畑山智亮, 冬木隆
    • 学会等名
      SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会 第21回講演会
    • 発表場所
      大阪市中央公会堂
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] リンの局在化が4H-SiC MOSデバイスの電気特性に与える影響

    • 著者名/発表者名
      赤木剛, 矢野裕司, 畑山智亮, 冬木隆
    • 学会等名
      平成24年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] POCl3アニール処理をした4H-SiC MOSFETのチャージポンピング測定

    • 著者名/発表者名
      大澤愛, 矢野裕司, 畑山智亮, 冬木隆
    • 学会等名
      平成24年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [図書] ポストシリコン半導体-ナノ成膜ダイナミクスと基板・界面効果-(分担:第2編、第1章、第4節SiCデバイスプロセスにおける新規表面・界面改質技術)2013

    • 著者名/発表者名
      矢野裕司
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [図書] ポストシリコン半導体 -ナノ成膜ダイナミクスと基板・界面効果-2013

    • 著者名/発表者名
      矢野裕司 (他 全57名)
    • 総ページ数
      510
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 「SiCパワーデバイスの開発と最新動向-普及に向けたデバイスプロセスと実装技術-」岩室憲幸監修(分担:第2章-第4節MOS界面欠陥の低減技術と高品質化)2012

    • 著者名/発表者名
      矢野裕司
    • 出版者
      S&T出版
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [図書] SiCパワーデバイスの開発と最新動向 -普及に向けたデバイスプロセスと実装技術-2012

    • 著者名/発表者名
      矢野裕司 (岩室憲幸 監修)
    • 出版者
      S&T出版
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2011-08-05   更新日: 2019-07-29  

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