2003 Fiscal Year Annual Research Report
ワイドギャップ半導体炭化硅素の伝導性制御と新構造縦型超接合デバイスへの応用
Project/Area Number |
03J05534
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Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
根来 佑樹 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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Keywords | 炭化硅素 / シリコンカーバイド / イオン注入 / ワイドギャップ半導体 / pn接合ダイオード |
Research Abstract |
物性限界に近づきつつあるSiパワーデバイスの限界を打破し、超高性能パワーデバイスの実現が可能なワイドギャップ半導体炭化硅素(SiC)が注目されている。高性能パワーデバイスを実現するためには、局所的不純物添加法の確立や高性能ダイオードの作製など基礎物性からデバイス応用まで系統的に研究していくことが必要不可欠である。本年度は、局所的な高濃度p型およびn型領域の低抵抗化と表面平坦性の改善に関する研究、イオン注入により形成したpn接合ダイオードの特性解析に関する研究を行った。 Alアクセプタのイオン注入量に対するシート抵抗、キャリヤ密度、移動度を系統的に評価した結果、ドーズ量には最適値があり、2kΩ/*以下にまで低減可能であることがわかった。高温かつ短時間(1分)のアニールが注入アクセプタの高活性化をもたらすこともわかった。従来の報告値(5〜10kΩ/*程度)と比べても低減できている。また、(11-20)面を用いることでも低抵抗化を図った。(11-20)面では室温での高ドーズ注入であっても、著しい結晶性回復により低抵抗化(1.9kΩ/*)できることを見出した。 これまで報告のなかった4H-SiC(11-20)面pn接合ダイオードを初めて作製し、特性評価を行った。オン抵抗は約13mΩcm^2と小さく、耐圧も理論値の70%にあたる1850Vであり、優れた整流性を示した。(0001)面上に形成したpn接合ダイオードにおいて、順方向動作時に二次欠陥(積層欠陥、少数キャリヤの再結合中心)が形成され順方向導電状態が経時劣化することが大きな課題となっていた。本研究で作製した(11-20)面ダイオードでは上記の劣化はまったく見られなかった。劣化の有無に大きく影響を与える二次欠陥の生成について評価したところ、たとえ二次欠陥が生成されたとしても、オン時の電流経路と二次欠陥が平行であるために、導電の妨げにならないことが明らかになった。
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Research Products
(3 results)
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[Publications] 根来佑樹, 木本恒暢, 松波弘之: "p型不純物イオン注入による4H-SiC高耐圧pn接合ダイオード"電子情報通信学会論文誌. Vol.J86-C No.4. 434-441 (2003)
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[Publications] Y.Negoro, T.Kimoto, H.Matsunami: "High-Voltage 4H-SiC pn Diodes Fabricated by p-type Ion Implantation"Electronics and Communications in Japan. Vol.86, No.12. 44-51 (2003)
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[Publications] Y.Negoro, T.Kimoto, H.Matsunami: "Robust 4H-SiC pn Diodes Fabricated Using (11-20) Face"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.43, No.2. 471-476 (2004)