STP解析法を用いたワイドギャップ化合物半導体用のオーム性電極材料の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15206069
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 村上 正紀 京都大学, 工学研究科, 教授 (70229970)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 守山 実希 京都大学, 工学研究科, 助手 (70303857) ; 黒川 修 京都大学, 国際融合創造センター, 助手 (90303859) ; 酒井 明 京都大学, 国際融合創造センター, 教授 (80143543) ; 着本 享 京都大学, 工学研究科, 助手 (50346087)
• Keywords: ワイドギャップ半導体 / オーム性電極材料 / STP解析 / 金属 / 半導体界面

Research Abstract

[背景]ワイドバンドギャップSiCおよびGaN半導体は、次世代の高出力・高周波・高耐熱パワーデバイスへの応用が期待されている。パワーデバイスの実用化や高性能化には解決すべき多くの課題が山積しており、p型伝導性の半導体に対する低抵抗オーム性電極材料開発もその一つである。本研究におけるSTP解析法は、金属/半導体界面における電流経路を測定できる究極の手法であり、オーム性電極開発のための材料選択を可能にする。本年度は、STP解析用試料作製として(1)ワイドギャップ半導体基板の表面清浄法および(2)オーム性電極材料作製手法の確立を目標に研究を行った。
[実験方法]本研究では、半導体基板としてAlをドープしたp型4H-SiCエピウェハを用いた。基板表面は、酸素雰囲気中での高温熱処理による犠牲酸化膜形成を行った。電極用パターン作製および酸化膜除去後に、真空蒸着を用いてX/Ti/Al(X : Ni, Ge)多層膜を作製した。成膜後、超高真空(〜10^<-8>Pa)熱処理により電極を作製し、電気特性評価及び微細構造解析を行った。
[結果]犠牲酸化膜形成後のSiC基板表面は平坦であり、緻密で均一な酸化膜が確認された。酸化膜除去後の電極形成において、高温界面反応によって形成した電極/SiC界面は極めて清浄であった。SiC用電極形成において、犠牲酸化および界面反応を介するために表面不純物の影響は極めて小さいと示唆された。一方、p型SiC用電極作製において、新規のGe/Ti/Al電極の開発により、従来作製に不可欠とされてきた高温熱処理の温度低減化(600℃)に成功した。本開発によりデバイス化におけるプロセス温度の低減化が可能となる。また、微細構造解析からTi/Al系オーム性電極において、SiC上に形成したTi_3SiC_2層が低障壁中間層として機能していると推察された。

Research Products

• [Publications] T.Sakai, K.Nitta, S.Tsukimoto, M.Moriyama, Masanori Murakami: "Ternary TiAlGe ohmic contacts for p-type 4H-SiC"JOURNAL OF APPLIED PHYSICS. 95巻5号. 2187-2189 (2004)