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ワイドギャップ半導体ＭＩＳ構造における絨毯爆撃状絶縁破壊痕形成モデルの新構築

宽禁带半导体 MIS 结构中地毯炸弹式介电击穿疤痕形成模型的新构建

基本信息

批准号：
26870043
负责人：
佐藤創志
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-01 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ワイドバンドギャップ半導体材料としてSiC基板を用い、厚さ40 nmの熱酸化膜上にAl電極及びpoly-Si電極を形成したMOSキャパシタにおける絶縁破壊痕形成メカニズムの解明に取り組み、以下に述べる知見を明らかにした。１．破壊痕の表面には、厚さ2nm程度のC層と数十nmのSi-rich層が形成されることを、透過型電子顕微鏡による観察および組成分析により明らかにし、これに関するモデルを提案した。　２．電極材料が低融点材料であるAlでも高融点材料であるSiでも、破壊痕は形成され、破壊痕形状の電極材料の融点に対する依存性は小さい。　３．破壊痕の形状は測定系の時定数に依存しており、本研究における標準である測定系に対して1kΩの外部抵抗を付加することで、標準条件では絨毯爆撃状に形成される破壊痕が、数個のみ形成されるようになった。また、抵抗を付加することで、破壊痕がシリーズに形成される様子も明らかになった。　４．絶縁破壊後のゲート抵抗は、標準測定条件では高抵抗値モードと低抵抗値モードの両方が見られた。一方、直列抵抗を付加することで、高抵抗値モードの頻度が大きくなった。　５．絶縁破壊後に低抵抗モードであるMOSキャパシタについて、発光解析と透過型電子顕微鏡観察を行うことにより、破壊痕底部にSiCエピタキシャル層縦方向の欠陥が存在することを明らかにした。また、Al電極を用いた場合には、欠陥部にはAlとSiCの反応により形成された合金層が見られた。一方、poly-Si電極を用いた場合は、欠陥部分での電極材料と基板材料の反応は見られなかった。　６．絶縁破壊痕にみられる基板縦方向の欠陥は、SiC基板製造プロセス起因か絶縁破壊起因かを明らかにする実験方法の実証を行った。X線トポグラフを用いることで、MOSキャパシタ形成後もSiCエピタキシャル層表面の結晶欠陥の評価が可能であることを実証した。

Semiconductor materials for SiC substrates, thick 40 The Al electrode and the poly-Si electrode are formed on the nm thermal acidification film. The けるJue縁breaks the 壊 mark to form the メカニズムの解明にGETり组み, and the following べる知见を明らかにした. 1. The surface is broken, the C layer is about 2nm thick, and the Si-rich layer is tens of nm thick, and the Si-rich layer is formed. Composition analysis of the transmission electron microscopy was carried out by the Institute of Science and Technology and the proposal of the Institute of Science and Technology of Japan. ２． Electrode material is a low melting point material, Al is a high melting point material, Si is a high melting point material, a break mark is formed, and a break mark shape electrode material is a melting point, the dependence is small. 3. The measurement system of the shape of the broken mark is a fixed number of time dependence, and the standard measurement system of this study is an external offset of 1kΩ. Resistance to the を pay plus することで, standard conditions では pile blanket explosion-like に formation される broken 壊 mark が, several のみ formation されるようになった.また, resistance をFUKA することで, breaker mark がシリーズに formed される様子も明らかになった. 4.のゲートRESISTANCE は, standard measurement conditions では high resistance モードと low resistance モードの両方が见られた. One side, in-line resistance and high resistance, high resistance and high resistance. 5. After the absolute destruction, low resistance MOS キャパシタについて, light analysis and transmission type electron micromirror observationうことにより、The bottom of the broken mark is SiC エピタキシャルlayer direction and the existence of することを明らかにした. The aluminum electrode is used in the case where the electrode is used, and the alloy layer is formed by the reaction of Al and SiC in the defective part. On the one hand, the poly-Si electrode is not used in many situations, and the negative part is the electrode material and the substrate material. 6. Absolutely uncensored scratches in the direction of the substrate, SiC substrate manufacturing process The cause of the cause is the cause of the problem. X-ray tubes are formed using SiC tubes and MOS tubes The crystallization of the surface of the ピタキシャル layer is not possible and it is not possible to prove it.