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

2013 年度 研究成果報告書

• 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
• キーワード: 炭化ケイ素 / MOSFET / 界面準位 / しきい値変動 / リン

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。

研究成果

• [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: Vol.35, No.2 ページ: 90-95
  • DOI: 10.1380/jsssj.35.90
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved Stability of 4H-SiC MOS Device Properties by Combination of NO and POCl_3 annealing (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Yano, T. Araoka, T. Hatayama, and T. Fuyuki
  • 雑誌名: Mater. Sci. Forum 巻: Vols.740-742 ページ: 727-732
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.740-742.727
  • 査読あり
• [雑誌論文] POCl_3 Annealing as a New Method for Improving 4H-SiC MOS Device Performance (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Yano, T. Hatayama, and T. Fuyuki
  • 雑誌名: ECS Trans 巻: Vol.50, No.3 ページ: 257-265
  • DOI: 10.1149/05003.0257ecst
  • 査読あり
• [学会発表] Comparative Study of Threshold Voltage Instability in 4H-SiC MOSFETs with POCl_3- and NO- Annealed Gate Oxides (2013)
  • 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
• [学会発表] POCl_3 Annealing as a New Method for Improving 4H-SiC MOS Device Performance (2012)
  • 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
  • 招待講演
• [学会発表] Improved Stability of 4H-SiC MOS Device Properties by Combination of NO and POCl_3 Annealing (2012)
  • 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
  • 招待講演
• [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
  • 総ページ数: 94-104
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [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
  • 総ページ数: 42-52
  • 出版者: S&T出版