1996 Fiscal Year Annual Research Report
ワイドギャップ半導体SiCの原子レベル物性制御と高性能電子デバイスへの応用
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08044143
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| Research Institution | KYOTO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
松波 弘之 京都大学, 工学研究科, 教授 (50026035)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
PENSL G エルランゲン大学, 応用物理研究所, 主幹研究員
CHOYKE W.J. ピッツバーグ大学, 物理学科, 教授
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| Keywords | シリコンカーバイド / 広禁制帯幅半導体 / エピタキシャル成長 / MOSトランジスタ / ショットキー障壁 |
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| Research Abstract |
シリコンカーバンド(SiC)は数々の優れた物性を有する広禁制帯幅半導体であり、過酷な条件に耐え得るデバイス用材料として注目されている。京都大学で作製したSiCエピタキシャル成長層は、作製原理の独自性と品質の高さの面で世界的に優位に立っている。京都大学で基礎的な物性評価ができるものの、詳細については、世界的に高いレベルにある研究機関と共同で研究を行うべきであるとの考えから、当該国際共同研究を推進してきた。フォトルミネセンスなど光学的物性面の最先端である、アメリカ合衆国のProf.W.J.Choyke(Univ.Pittsburgh)のグループ、およびイオン打ち込み法と誘起される深い欠陥準位の解析面で優位にあるドイツ国のDr.G.Pensl(Univ.Erlangen)のグループとの間で、過去3年間の間共同研究を続けてきた。具体的には、測定データの解析と次段階研究計画の設定のための相互訪問、各自の分野の最近の進展の紹介、国際会議や学術誌における連名の論文発表などを通して、斯界の研究発展に寄与してきた。現在、3人が客員編集者として世界的学術誌におけるSiC関連研究の特集号(招待論文数約50、1997夏に出版予定)を進行させている。
本年度の得られた成果は次の通りである。1)CVD法による結晶成長時の原料ガス中のC/Si比の制御によって、キャリヤ密度がlO^<14>cm^<-3>以下の高純度化を達成し、さらに、2)不純物添加により、n型、p型ともに、10^<19>cm^<-3>程度のキャリヤ密度を得ることに成功した。3)成長層の光学物性(フォトルミネセンスによる不純物同定)、電子物性(キャリア移動度、絶縁破壊電界強度)を測定し、成長層の高品質性を明らかにした。4)結晶成長が基板の面方位に強く依存することを見いだし、さらにそれら成長層物性が面方位依存性を明らかにした。5)イオン打ち込みによるn型、p型ともに電気伝導性を制御する方法を確立した。6)酸化膜形成法の確立と酸化膜/SiC界面の電子物性の制御の研究を行い、MOS電界効果トランジスタを試作、その特性改善に努力している。7)ショットキー障壁高さを精密に決定するとともに、高性能の整流器を開発する指針を提示した。いずれの研究も、世界の先駆けを行っており、斯界の研究のguidelineを形成していると言って過言ではない。
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[Publications] Akira Itoh: "Excellent reverse blocking characteristics of high-voltage 4H-SiC Schottky rectifiers with boron-imp-lanted edge termination" IEEE Electron Devices Letters. 17. 139-141 (1996)
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[Publications] Tsunenobu Kimoto: "Aluminium and boron ion implantation into 6H-SiC epilayers" Journal of Electronic Materials. 25. 879-884 (1996)
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[Publications] Sota Kobayashi: "Effects of channel mobility on SiC power metal-oxide-semiconductor field effect transister performance" Japanese Journal of Applied Physics. 35. 3331-3333 (1996)
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[Publications] Akira Itoh: "Exciton-related photoluminescence in 4H-SiC grown by step-controlled epitaxy" Japanese Journal of Applied Physics. 35. 4373-4378 (1996)
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[Publications] Tsunenobu Kimoto: "Formation of semi-insulating 6H-SiC layers by vanadium ion implantation" Applied Physics Letters. 69. 1113-1115 (1996)
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[Publications] Tomoaki Hatayama: "Time-resolved reflection high-energy electron diffraction analysis in initial stage of 3C-SiC growth on Si(001)by gas source molecular beam epitaxy" Japanese Journal of Applied Physics. 35. 5255-5260 (1996)
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[Publications] Akira Itoh: "Institute of Physics,Conference Series,No.142 Chapter 4,pp.685-688." Institute of Physics, 1120 (1996)
