超高耐圧ロバスト素子を目指した炭化珪素半導体の欠陥制御に関する研究

针对超高压鲁棒器件的碳化硅半导体缺陷控制研究

• 批准号: 21246051
• 负责人: 木本 恒暢
• 金额: $ 12.9万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21246051/
• 关键词: 炭化珪素; パワーデバイス; 拡張欠陥; 点欠陥; キャリア寿命

超高耐圧素子の作製に必要な高純度・厚膜SiCエピタキシャル成長層の形成と欠陥評価について研究を行った。得られた成果は以下のとおりである。(1)独自の化学気相堆積法により、70-90μm/hの高速で70-160μmの厚膜SiCエピタキシャル成長層を形成することに成功した。成長層の表面は原子レベルで平坦であり、残留不純物密度が約1E13/cm3という高純度結晶を得た。また、SiCパワーデバイスの信頼性に悪影響を及ぼす基底面転位(基板から伝播)の密度が、成長速度の上昇と共に減少することを見出した。(2)フォトルミネッセンス(PL)のマッピング測定により、SiC成長層中に存在するin-grown積層欠陥を高速・非破壊に検出できることを示した。SiC成長層中に存在する主要なin-grown積層欠陥には3種類あり、高分解能断面電子顕微鏡(TEM)観察により、各々の欠陥構造を原子レベルで明らかにした。さらに、成長初期プロセスの改良により、積層欠陥密度を大幅に低減することに成功した。(3)n型SiC成長層に存在する点欠陥(深い準位)をショットキー障壁容量の過渡特性解析(DLTS)により評価した。伝導帯底から約0.6eVおよび1.5eVのエネルギー位置に主要な電子トラップが存在すること、およびこれらの点欠陥は1700℃の高温熱処理を施すことにより、密度を大幅に低減できることを明らかにした。

Research is being carried out on the formation and evaluation of high-purity and thick-film SiC epitaxial growth layers, which are necessary for the production of ultra-high-pressure elements. The results are below. (1)The chemical phase deposition method alone was successful in forming thick SiC film growth layers at high speeds of 70-90μm/h. The surface of the growth layer is flat, and the residual impurity density is about 1E13/cm3. High purity crystals are obtained. The influence of SiC on the reliability and density of the substrate surface (substrate surface), the increase of growth rate and the decrease of growth rate are shown. (2)SiC growth layer is characterized by high speed, non-cracking and high temperature. SiC growth layer has three kinds of main in-grown layers, high resolution energy cross-section electron microscope (TEM) observation, each kind of in-grown structure and atomic structure. In the early stage of growth, the improvement of the density of the layer was greatly reduced. (3)n Analysis of transition characteristics (DLTS) of barrier capacity in SiC growth layer The conduction band is about 0.6eV and the density is greatly reduced by heat treatment at 1700℃.