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。

我们研究了形成高纯度，厚实的SIC外延生长层以及制造超高电压抗性元件所需的缺陷的评估。所获得的结果如下：（1）我们通过使用我们自己的化学蒸气沉积法，成功地以70-90μm/h的高速形成了70-160μm的厚SIC外延生长层。生长层的表面在原子水平上是平坦的，并且获得了约1e13/cm3的残留杂质密度的高纯度晶体。还发现，基础平面位错的密度（从底物传播）会对SIC电源设备的可靠性产生不利影响，随着生长速率的提高而降低。 （2）光致发光（PL）映射测量结果表明，可以在高速且无损地检测到SIC生长层中存在的成年堆叠缺陷。 SIC生长层中存在三个主要的成年堆叠缺陷，每个缺陷结构在原子水平上通过高分辨率横截面电子显微镜（TEM）揭示。此外，通过改善初始生长过程，堆叠缺陷密度已大大降低。 （3）通过Schottky屏障容量的瞬态特征分析（DLTS）评估了N型SIC生长层中存在的点缺陷（深度）。据显示，从传导带的底部的大约0.6 eV和1.5 eV的能量位置存在主要电子陷阱，并且通过施加1700°C的高温热处理可以显着降低这些点缺陷。