| 研究課題/領域番号 |
16H04326
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
矢野 裕司 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (40335485)
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| 研究分担者 |
岩室 憲幸 筑波大学, 数理物質系, 教授 (50581203)
岡本 大 筑波大学, 数理物質系, 助教 (50612181)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | パワーデバイス / 炭化ケイ素 / 超接合 / pMOS |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、大容量の相補型電力変換器の実現に必要となる高耐圧・低損失p型SiC超接合(SJ)MOSFETの基盤技術開発を目的としている。特に、p型チャネル特性の向上をSJ構造導入によるドリフト層の低抵抗化を対象とし、平成29年度は以下の研究に取り組んだ
１．p型SiC-MOS特性の改善と詳細評価：p型4H-SiC上にMOSキャパシタをドライ酸化で形成し、コンダクタンス法による解析を試みたところ、欠陥からの信号として低周波と高周波に応答する成分に分けられることが分かった。高周波応答成分は界面準位からの、低周波応答成分は界面近傍酸化膜トラップ(NIT)からの信号であることが新たに判明し、価電子帯側にもNITが存在することを明確にした。また、そのエネルギー分布を明らかにした。NOガスによる窒化処理によりこれらの欠陥密度が大きく低減する。その効果は10分でも大きく認められ、それ以上の長時間処理を行っても特性改善はわずかである。pチャネルMOSFETの特性からは、窒化時間が長くなるほど電界効果移動度の減少が認められた。しきい値電圧のシフトと併せて考えると、窒化によるSiCチャネル中への窒素ドナーの増加が考えられた。また、ホール効果測定から、電界効果移動度とホール効果移動度はほぼ等しく、稼働電子の捕獲の効果はnチャネル素子に比べて小さいことも明らかになった。
２．ｐ型SJ構造形成プロセス：高エネルギーイオン注入を用いたSJピラー構造形成プロセスフローを検討した。作製プロセスを考慮してSJ構造のピラー幅を2.5umとすると、1300V耐圧時のオン抵抗RonAは9ｍΩcm2となり、1umのピラー幅に比べて3mΩcm2大きくなることがシミュレーションから判明した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
P型MOS界面特性の評価では新たな知見が得られたことは大きな成果であり順調に進捗していると考えているが、ｐ型SJ構造形成プロセスの開発があまり進んでおらず、やや遅れていると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
P型MOS界面特性の評価は、引き続き窒化法による試料の特性解析を中心に進めるとともに、リンやホウ素の導入効果の検討を行う。特に、窒化により界面に導入された窒素の振る舞いに着目し、固定電荷と窒素ドナーの切り分けやそれらによりチャネル内の正孔の散乱機構の解明に取り組むとともに、高いチャネル移動度と安定したしきい値電圧の両立プロセスを確立する。
ｐ型SJ構造プロセスの開発については、開発実績を有する産総研の協力のもとに進める予定であり、遅れを挽回したい。特に高エネルギーイオン注入に耐えうるマスクをなるべく細い線幅で形成することがキーとなる。
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