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本研究では高品質絶縁膜/SiC界面形成の実現のため、絶縁膜/SiC間にSiC基板を高密度ラジカル法による直接窒化法によって形成した界面制御層を導入する。まず、既存の装置改造を施した後、界面制御層の形成条件を探るとともにその構造的特性、電気的特性の探求を行う。その後、界面制御層上に絶縁膜(SiCN)の堆積を行い、積層型絶縁膜を形成し、その電気的特性を調べ、良好な界面状態であることを示す。さらに、パワーデバイスに十分な絶縁膜であることを実証することを目的としている。
本年度では、水素添加窒素を用いることで、窒化層や基板へのダメージの問題を避けることを狙い、まず、数％の水素を添加した窒素を導入できるように現有のHWCVD装置の改造を行った。
改造した装置を用いて、まず、ラジカル窒化法により極薄の窒化物がSi(100)基板上に形成されることを確認した。窒化を各条件（基板温度、HW温度）で行い、表面窒化処理した基板の表面状態を光電子分光(XPS)法にて調べた。下地Si基板および上層に形成された窒化層からのSi2p2スペクトルの強度比より平均的な窒化層膜厚を算出したところ、HW温度が1600℃、基板温度が200℃で30分間の処理により、およそ0.6 nmの厚さのSiN膜がSi上に形成されることが分かった。窒化処理を行った基板上にSiCN膜をHWCVD法で形成し、MIS構造を形成した。その電気的特性(容量-電圧特性)を調べたところ、窒化層を導入することにより、固定電荷密度、フラットバンド電圧シフト、界面準位密度ともに低減できることを確認した。さらに、SiC基板に対しても窒化処理を行ったところ、Si基板よりは窒化速度は低いものの窒化が行えることを明らかにした。
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