新結晶面を有するSiCのMOS構造電子物性の制御

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本研究では、系統的なSiCのMOS構造電子物性の解明と、高品質なSiCのMOS界面の形成を目指している。平成16年度は(0001)面上への高品質MOS界面の形成と、(11-20)面および(1-100)面上に形成したMOSFET特性を評価した。n型4H-SiC(0001)面上にCVD酸化膜とドライ酸化膜を有するMOSキャパシタを作製した。C-V特性より界面準位密度を求めたところ、CVD酸化膜の方が界面準位密度は半分以下と少なかった。また、1250度、60分のNOアニールを施したところ、それぞれ界面準位密度は1桁以上低減され、特にCVD酸化膜では1x10^<11>cm^<-2>eV^<-1>と高品質な界面が形成できた。SIMSにより界面の窒素分布を調べたところ、NOアニールしたCVD酸化膜界面からは1.2x10^<21>cm^<-3>と、より多くの窒素が界面に導入されていることが判明した。NOアニールしたドライ酸化膜界面では、導入窒素原子はCVD酸化膜の約半分であった。これらより、界面により多くの窒素を窒化反応によって導入することで、より高品質な界面が形成できることが分かった。(000-1)基板にトレンチを形成することで(11-20)面と(1-100)面を露出させ、これらの面に対してMOSFETを形成し、チャネル移動度などの界面特性を評価した。ゲート酸化膜はCVD酸化膜・NOアニールで形成した。(11-20)面に形成したMOSFETは最もチャネル移動度が大きく、約30cm^<-2>ev^<-1>が得られた。(1-100)面のチャネル移動度は、その1/3程度の値であった。また、ウェット酸化・再酸化アニールでゲート酸化膜を形成したところ、チャネル移動度は10cm^<-2>eV^<-1>程度であり、(11-20)面に対しては、CVD酸化膜・NOアニールによるゲート酸化膜形成が有効性である。