ビーム励起界面反応によるSiCパワーデバイスへテロ界面改質技術

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25630124
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 渡部 平司 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90379115)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 電子・電気材料 / パワーエレクトロニクス

研究概要

波長可変レーザーを用いて熱酸化SiO2/SiC界面に紫外光を照射し、SiC-MOSデバイスの電気特性劣化の様子を詳細に調べた。Si-MOSデバイスと比較してSiC上熱酸化膜界面は光照射に伴う劣化が顕著であり、波長200nm以下の短波長（高エネルギー）光の照射で、SiC-MOS界面での欠陥生成が生じることを明らかにした。この波長域は、SiO2やSiCのバンドギャップとは大きく異なることから、光照射による電気的な欠陥生成はSiO2/SiC界面に存在するC=C二重結合が光励起によって切断される現象で説明できる。これらの結果は、SiC-MOS界面に存在する欠陥構造を外部からのビーム励起によって選択的に改質できることを意味しており、物理的にも、界面改質技術開発の観点からも重要な知見を得ることができた。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

波長選択が可能な全固体レーザーを活用することで、SiC-MOS構造の光劣化現象に閾値エネルギーが存在することを明らかにし、学術誌（Applied Physics Letters）に成果発表することが出来た。

今後の研究の推進方策

SiC-MOS界面のビーム励起界面反応を引き起こす手法として、光励起よりも高効率な反応励起が期待できる電子線照射による手法を検討したい。平成２５年度の研究成果によって、SiC-MOS界面の構造欠陥モデルを構築することが出来たので、当該年度では界面特性改質技術への応用展開を重点的に進める。

研究成果

• [雑誌論文] Insights into ultraviolet-induced electrical degradation of thermally grown SiO2/4H-SiC(0001) interface (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Ikeguchi, T. Hosoi, Y. Nakano, T. Nakamura, T. Shimura, and H. Watanabe
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 104 ページ: 012107
  • DOI: 10.1063/1.4860987
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel Approach for Improving Interface Quality of 4H-SiC MOS Devices with UV Irradiation and Subsequent Thermal Annealing (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe, D. Ikeguchi, T. Kirino, S. Mitani, Y. Nakano, T. Nakamura, T. Hosoi, T. Shimura
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: 740-742 ページ: 741-744
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.740-742.741
  • 査読あり
• [学会発表] Implementation of High-k Gate Dielectrics in Silicon Carbide Power MOS Devices (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe
  • 学会等名: 2013 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices (AWAD2013)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20130626-20130628
  • 招待講演