2021 Fiscal Year Annual Research Report
Research on Silicon-Carbide IoT Platform for Harsh Environment Applications
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20H00252
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
黒木 伸一郎 広島大学, ナノデバイス研究所, 教授 (70400281)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 保宣 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 副研究センター長 (20357453)
児島 一聡 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究チーム長 (40371041)
大島 武 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 部長 (50354949)
武山 昭憲 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主幹研究員 (50370424)
牧野 高紘 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主幹研究員 (80549668)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | シリコンカーバイド半導体 / 極限環境エレクトロニクス / CMOS集積回路 / 耐放射線集積回路 / 高温動作集積回路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シリコンカーバイド半導体による極限環境用集積回路の研究開発を進めた。SiC CMOSプロセスの各技術要素を統合を進め、１. 新提案セルフアラインプロセスおよび高精度イオン注入制御, 2. 短チャネル化技術, 3. キャリア高移動度化, 4. 高融点ゲート電極と仕事関数制御, 5. Nb/Niオーミック電極形成技術. ６．エピタキシャル成長によるWell構造形成の研究を進め、これら技術を統合して4H-SiC CMOS半導体集積回路の試作・評価を進めた。併せて回路設計用パラメータ抽出を行った。このパラメータ抽出の高精度化を進め、これによりSiC CMOS集積回路の大規模化の検討を進めた。更にSiC CMOS集積回路の放射線曝露後・高温時での動作実験を行い、また同時に回路設計パラメータ抽出を行った。プロセス技術としては、CMOS電源電圧低減のためにpMOSFETにおける閾値制御、特にwet-POA（Post-Oxidation Annealing)によるpMOSFET閾値電圧制御の研究を進めた。オーミック電極でのコンタクト抵抗低減を400℃～500℃領域で行った。極限環境エレクトロニクスが使いやすいように、昨年に引き続き仕様・インターフェースの検討を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
シリコンカーバイド半導体によるCMOS集積回路を実現し、その出力を用いて回路設計パラメータ抽出を行った。またこの抽出を高温領域や放射線曝露後に行うことでこれら領域でもデバイス動作が予測可能となった。結果これらにより極限環境領域の広範囲でエレクトロニクスを構築可能となった。CMOSのウェル構造について、エピタキシャル膜で形成する方法とイオン注入による方法を比較し、問題点が明らかになり、これを反映する形でより特性のよいCMOS集積回路が構築できるようになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
シリコンカーバイドCMOS集積回路の回路大規模化を進め、また閾値制御のために導入したwet-POA処理を行ったCMOS回路の極限環境での信頼性評価を進める。最終的には2MGyまでのガンマ線照射耐性および500℃までの高温動作を実証する。
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