テラヘルツ反射分光法による炭化珪素半導体の電気的特性の非破壊マッピング測定

使用太赫兹反射光谱法无损测绘碳化硅半导体的电性能

• 批准号: 17760247
• 负责人: 土方 泰斗
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760247/
• 关键词: テラヘルツ; 赤外材料・素子; デバイス設計・製造プロセス; 低消費電力・高エネルギー密度; モニタリング; 超精密計測

炭化珪素(SiC)等のワイドギャップ半導体は,現状では高品質なバルク基板が得られていないため,電子デバイスは通常,バルクウェハ上に成長した厚さ数ミクロン程のエピタキシャル膜を用いて作製する.従って,光を用いた非接触・非破壊物性測定を行うには,バルク基板とエピタキシャル膜の情報を分離する解析手法が必要となる.代表者らはこれまで,SiCバルク基板やイオン注入層の電気的特性を,赤外反射分光法を用いて求める手法を開発し,キャリア濃度,移動度,イオン注入層の膜厚・ダメージ体積分率等の値が定量的に求まることを示した.本研究において,冒頭の問題を克服するため、エピタキシャル層両端における多重反射によって生じる干渉スペクトル振動に着目した.すなわち,その干渉振動の周期はエピタキシャル層の膜厚に依存し,振幅・位相はエピタキシャル層とバルク基板層の複素誘電率差に依存するため,カーブフィッティングを用いて解析することで,エピタキシャル層の膜厚及び両層のキャリア濃度・移動度が一挙に求められると考えた.昨年度は、本手法により得られたエピタキシャル層の膜厚・キャリア濃度・移動度が、電気的手法により求めた真値とほぼ等しくなることを示した。しかしその一方、低いキャリア濃度を有する試料に対しては、測定に用いた赤外反射分光装置の低波数側の制限により、キャリア濃度が測定できなくなるという問題が見られた。これを解決するため、本年度においてテラヘルツ分光測定を導入し、得られた電気的特性値の妥当性を検証した。テラヘルツ分光によるスペクトルデータと赤外反射分光によるスペクトルの結合を試みた結果、両者は無補正で結合し、何れの測定値には高い信頼性を有することがわかった。全波数域に対するフィッティングにより求めた電気的特性値は、真値にほぼ近く、テラヘルツ分光の導入によって低いキャリア濃度を有する試料にも本手法が適用できることがわかった。

Carbonized stating factor (SiC), etc. の ワ イ ド ギ ャ ッ プ semiconductor は, status quo で は high-quality な バ ル ク substrate が must ら れ て い な い た め, electronic デ バ イ ス は usually, バ ル ク ウ ェ ハ に growth on し た thick さ number ミ ク ロ ン cheng の エ ピ タ キ シ ャ を ル membrane with い て cropping す る. 従 っ て, light を い た non-contact, the broken line 壊 physical properties determination を う に は, バ ル ク substrate と エ ピ タ キ シ ャ ル membrane separation の intelligence を す る parsing technique が necessary と な る. Representatives ら は こ れ ま で, SiC バ ル ク substrate や イ オ ン の electrical characteristics of 気 を injection layer, outside the red reflection spectrometry を with い て o め る gimmick を open 発 し, キ ャ リ ア concentration, mobile, イ オ ン injection layer の film thickness, ダ メ ー ジ volume fraction, etc on の numerical が quantitative に o ま る こ と を shown し た. This study に お い て, stir up の を overcome す る た め, エ ピ タ キ シ ャ ル layer that struck the に お け る multiple reflection に よ っ て raw じ る dry involved ス ペ ク ト ル に with vibration mesh し た. す な わ ち, そ の dry involved の vibration cycle は エ ピ タ キ シ ャ ル layer の film thickness に dependent し, amplitude, phase は エ ピ タ キ シ ャ ル layer と バ ル ク substrate layer の complex difference induced electric rate に dependent す る た め, カ ー ブ フ ィ ッ テ ィ ン グ を with い て parsing す る こ と で, エ ピ タ キ シ ャ ル layer の film thickness and び struck layer の キ ャ リ ア degree of concentration, mobile が a 挙 に o め ら れ る と exam え た. Annual は yesterday, this technique に よ り have ら れ た エ ピ タ キ シ ャ ル の membrane layer thickness, キ ャ リ ア concentration degree of mobile が, electric 気 gimmick に よ り o め た really interesting と ほ ぼ etc し く な る こ と を shown し た. し か し そ の side, low い キ ャ リ ア concentrations を す る sample に し seaborne て は, determination of に い た red outside reflection spectral device limitations の low wave number side の に よ り, キ ャ リ ア concentration determination が で き な く な る と い う problem が see ら れ た. こ れ を solve す る た め, this year's に お い て テ ラ ヘ ル ツ spectral photometry を import し, ら れ た on the characteristics of electric 気 numerical の justice を 検 card し た. テ ラ ヘ ル ツ spectral に よ る ス ペ ク ト ル デ ー タ と red outside reflection spectral に よ る ス ペ ク ト ル の try combining を み た results, struck は no corrections で し, what れ の on determination of numerical に は high い letter 頼 を have す る こ と が わ か っ た. Full wave number domain に す seaborne る フ ィ ッ テ ィ ン グ に よ り o め た electric characteristics of 気 numerical は, really interesting に ほ ぼ nearly く, テ ラ ヘ ル ツ spectral の import に よ っ て low い キ ャ リ ア concentration を have す る sample に も this gimmick が applies で き る こ と が わ か っ た.

项目成果

Fabrication of MOS Capacitors by Wet Oxidation of p-type 4H-SiC Preamorphized by Nitrogen Ion Implantation

氮离子注入预非晶化p型4H-SiC湿法氧化制备MOS电容器

• 发表时间: 2007
• 期刊: Mater. Sci. Forum 556-557
• 作者: Y.Hijikata;S.Yoshida;F.Moscatelli;A.Poggi;S.Solmi;S.Cristiani;R.Nipoti
• 通讯作者: R.Nipoti

Characterization of oxide films on 4H-SiC epitaxial (0001¯) faces by high-energy-resolution photoemission spectroscopy: Comparison between wet and dry oxidation

高能分辨率光电子能谱表征 4H-SiC 外延 (0001´) 面上的氧化膜：湿式氧化与干式氧化的比较

• DOI: 10.1063/1.2345471
• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: Y. Hijikata;H. Yaguchi;S. Yoshida;Y. Takata;Keisuke L. I. Kobayashi;H. Nohira;T. Hattori
• 通讯作者: T. Hattori

Characterization of MOS Capacitors Fabricated on n-type 4H-SiC Implanted with Nitrogen at High Dose

高剂量注入氮的 n 型 4H-SiC 上制造的 MOS 电容器的特性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Mater. Sci. Forum 556-557
• 作者: A.Poggi;F.Moscatelli;Y.Hijikata;S.Solmi;M.Sanmartin;F.Tamarri;R.Nipoti
• 通讯作者: R.Nipoti

Simultaneous Determination of Carrier Concentration, Mobility and Thickness of SiC Homo-Epilayers Using Infrared Reflectance Spectroscopy

使用红外反射光谱同时测定 SiC 均质外延层的载流子浓度、迁移率和厚度

• 发表时间: 2006
• 期刊: Jpn. J. Appl. Phys. 45
• 作者: S.Oishi;Y.Hijikata;H.Yaguchi;S.Yoshida
• 通讯作者: S.Yoshida

Effect of Ar post-oxidation annealing on oxide-4H-SiC interfaces studied by capacitance to voltage measurements and photoemission spectroscopy

• DOI: 10.1116/1.1865153
• 发表时间: 2005-02
• 期刊: Journal of Vacuum Science and Technology
• 作者: Y. Hijikata;H. Yaguchi;S. Yoshida;Y. Ishida;M. Yoshikawa