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2019 年度 実績報告書

新規前駆体熱酸化手法によるSiC絶縁膜界面制御技術の開発とトランジスタ応用

研究課題

研究課題/領域番号 17K14653
研究機関筑波大学

研究代表者

岡本 大  筑波大学, 数理物質系, 助教 (50612181)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードシリコンカーバイド / 炭化珪素 / MOSFET / チャネル移動度 / パッシベーション
研究実績の概要

SiO2/SiC界面欠陥の低減は、パワーデバイス応用上極めて重要な技術開発課題であるとともに、学術的に興味深い研究対象である。本提案においては、SiO2/SiC界面欠陥をさらに低減するため、Geを含んだ前駆体層を熱酸化する手法を提案し、その効果を調査することを目的として研究を行った。堆積法によりGeを含んだ前駆体の組成比、および膜厚を精密に制御し、その前駆体層を用いて、Geを含んだSiO2膜を形成する実験を行った。GeのSiO2中の分布を制御し、SiO2/SiC界面近傍の狭い領域に局所化させ、その濃度が目標とする21乗cm-3台となる条件を見出した。この酸化膜を用いてMOSキャパシタの作製を複数回試みたが、十分界面準位密度を低減できたMOSキャパシタを作製するには至らなかった。Geをイオン注入で導入する手法も試みたが、同様の結果であった。一方で、申請書には、作製した素子のホール効果測定などによるチャネル移動度評価についても並行して実施することを記述していたため、こちらにも注力した。提案プロセスで作製した素子に対して、種々の手法での評価を行うことを想定していたが、類似サンプルである窒化およびウェット処理で作成したSiC pMOSFETを用いて評価手法の確立を行った。p型に対してホール効果測定を適用するのは初めての試みであり、チャネル正孔輸送機構の解明につながるデータが得られた。また、それらの素子を用いて、SiCの負バイアスストレス試験を行い、Si MOSFETで見られるような時間のべき乗に従った特性変動が見られることを明らかにした。本テーマの主目的は達成できなかったものの、SiC国際会議ECSCRM、ICSCRMでの報告など、一定の成果を得ることはできた。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019

すべて 学会発表 (7件)

  • [学会発表] SiC pチャネルMOSFETの正孔輸送機構の解析2020

    • 著者名/発表者名
      岡本 大, 周 星炎, 張 旭芳, 染谷 満, 岡本 光央, 畠山 哲夫, 原田 信介, 岩室 憲幸, 矢野 裕司
    • 学会等名
      第25回電子デバイス界面テクノロジー研究会
  • [学会発表] On-the-flyチャージポンピング法によるSiC MOSFET 負バイアスストレス時の界面トラップ生成解析2020

    • 著者名/発表者名
      岡本 大, 染谷 満, 坂田 大輝, 張 旭芳, 松谷 優汰, 畠山 哲夫, 岡本 光央, 原田 信介, 矢野 裕司, 岩室 憲幸
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Threshold Voltage Instability in p-channel 4H-SiC MOSFETs Investigated by Non-relaxation Method2019

    • 著者名/発表者名
      D. Okamoto, H. Nemoto, X. Zhang, X. Zhou, M. Somenati, M. Okamoto, S. Harada, T. Hatakeyama, N. Iwamuro, H, Yano
    • 学会等名
      International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2019
  • [学会発表] Different Behaviors of Interface Traps for p-type 4H-SiC MOS Capacitors with Wet and Nitrided Gate Oxides2019

    • 著者名/発表者名
      X. Zhang, D. Okamoto, M. Sometani, S. Harada, N. Iwamuro, H. Yano
    • 学会等名
      International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2019
  • [学会発表] Accurate Channel Mobility Extraction and Scattering Mechanisms in 4H-SiC p-Channel MOSFETs2019

    • 著者名/発表者名
      X. Zhou, D. Okamoto, X. Zhang, M. Sometani, M. Okamoto, S. Harada, N. Iwamuro, H. Yano
    • 学会等名
      International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2019
  • [学会発表] pチャネル4H-SiC MOSFETのチャネルドリフト移動度の導出と散乱機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      周星炎, 岡本大, 張旭芳, 染谷満, 岡本光央, 畠山哲夫, 原田信介, 岩室憲幸, 矢野裕司
    • 学会等名
      先進パワー半導体分科会第6回講演会
  • [学会発表] 高速緩和なし法によるpチャネル4H-SiC MOSFETのしきい値電圧変動評価2019

    • 著者名/発表者名
      坂田大輝, 岡本大, 染谷満, 岡本光央, 原田信介, 畠山哲夫, 根本宏樹, 張旭芳, 岩室憲幸, 矢野裕司
    • 学会等名
      先進パワー半導体分科会第6回講演会

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公開日: 2021-01-27  

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