炭化珪素接合型電界効果トランジスタによる相補型論理とアナログ回路の高温動作実証

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炭化珪素(SiC)pチャネル接合型電界効果トランジスタ(JFET)およびnチャネルJFETを組み合わせたSiC相補型JFET(CJFET)は、酸化膜をデバイス構造に使用しておらず、相補型動作により静的消費電力の低減が可能になるため、高温動作集積回路の作製に適している。また、高純度半絶縁性(HPSI)SiC基板は高い抵抗率を有し、n型、p型イオン注入層を容易に形成できることから、高温動作集積回路用基板として有望である。過去にHPSI SiC基板上にpチャネルJFETおよびnチャネルJFETが作製され、400℃の高温動作が報告されている。デバイス作製の観点から、HPSI SiC基板上イオン注入層の補償欠陥密度などの電気的性質に関する知見が求められるが、報告例は僅少で十分に理解されていない。HPSI SiC基板上イオン注入層は、基板由来の真性点欠陥およびイオン注入誘起欠陥を多量に含む。熱酸化処理によりこれらの点欠陥が減少し、補償欠陥密度が低減する可能性はあるが、実験による定量報告は現状ない。当該年度では、HPSI SiC基板上に2×10^16 cm^(－3)から1×10^17 cm^(－3)の注入原子密度を有するP、Alイオン注入層を形成し、Hall効果測定を行い、測定結果に対して電荷中性条件式に基づいた解析を行い、P、Alイオン注入層の補償欠陥密度を抽出した。その結果、熱酸化処理により、P、Alイオン注入層の補償欠陥密度はそれぞれ約0.5×10^15 cm^－3から4×10^15 cm^(－3)、1×10^16 cm^(－3)低減したことがわかった。実験的に初めて定量評価した本結果は、半絶縁性基板上イオン注入法により高温動作デバイスを設計・作製するにあたって、有用な知見であると言える。