2015 Fiscal Year Annual Research Report
高性能ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴの実現に向けた界面物性及びキャリア散乱機構の基礎研究
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15J04823
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小林 拓真 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 炭化珪素 (SiC) / 二酸化珪素 (SiO2) / MOSFET / MOS界面 / 界面準位密度 (Dit) / チャネル移動度 / サブスレッショルド特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
SiCは高い絶縁破壊電界強度、高い熱伝導率など、パワーデバイス応用に優れた物性値を有することから、SiC MOSFETは次世代パワーデバイスの候補として注目を集めている。しかしSiC MOSFETは、「SiC/SiO2の起源不明かつ高密度界面準位の存在」、「MOS反転層内のキャリア散乱機構に関する物理的理解の欠如」などの課題を抱えており、SiC本来の優れた物性を活かしきれていないのが現状である。
近年我々のグループでは、高濃度p型ボディ層 (Na > 5×10＾17 cm＾-3) を有するSiC MOSFETにおける顕著な移動度低下を報告した。高濃度MOSFETにおける移動度低下の起源は不明であり、実際のパワーデバイスにおいては高濃度ボディ層を用いる必要があることから、原因の究明が不可欠である。
本研究では、上記移動度劣化の起源を議論するために、高濃度p型 (10＾17 < Na < 10＾18 cm＾-3) 4H-SiC (0001), (11-20), (1-100) 面MOS界面の伝導帯極近傍 (Ec > Et > Ec-0.01 eV) の界面準位密度 (Dit) をMOSFETの極低温ゲート特性 (サブスレッショルド特性) から評価した。結果として、結晶面によらずDitがAlの高濃度ドープで増大することを明らかにした。更に、高濃度p型ボディ層を有するSiC MOSFETにおけるチャネル移動度低下と、高濃度p型MOS界面におけるDit増加との間に線形関係を見出し、高濃度SiC MOSFETにおける顕著な移動度低下は、Si MOSFETの場合のように界面ラフネス散乱や不純物散乱によるのではなく、主に伝導帯近傍のDit増加に起因することを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は高濃度p型ボディ層を有するSiC MOSFETのゲート特性の精密な評価を行い、
(1)SiC/SiO2の高密度界面準位の起源、(2)高濃度SiC MOSFETにおける移動度制限要因
に関する知見が得られたため、高性能SiC MOSFETの実現に向けた基礎研究として重要な結果が得られたと判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
「SiC/SiO2の起源不明かつ高密度界面準位の起源解明および低減法の考案」、「MOS反転層内のキャリア散乱機構の解明」を目指し、実験および理論計算の両側面から研究を展開する。
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Research Products
(4 results)
