超低損失パワーデバイスを目指したSiCトレンチMOS構造の研究

超低损耗功率器件SiC沟槽MOS结构研究

• 批准号: 17760254
• 负责人: 矢野 裕司
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 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-17760254/
• 关键词: シリコンカーバイド; トレンチ; MOS構造; UMOSFET; チャネル移動度

本研究では、超低損失パワーMOSトランジスタ実現に向けて、SiCを用いたトレンチMOS構造の電子物性解析と高品質トレンチMOS界面の形成を目的としている。平成18年度は特にトレンチMOS界面におけるチャネル移動度の向上を目指して研究を行った。平成17年度の研究において、基板オフ角([11-20]方向に8度)とトレンチ傾斜角(85度)のため、トレンチ側壁の結晶面が結晶学的な{11-20}面からずれが生じることで(11-20)面と向かい合った(-1-120)面のチャネル移動度が小さくなることを見出していた。それを踏まえ、オフ角をなくすこととトレンチ傾斜角を90度にすることで、チャネル面を結晶学的な{11-20}面に近づけることができると考えた。そこで、オフ角が0.5度以下の基板を用いて90度の側壁をもつトレンチMOSFETを作製した。p型層のアクセプタ密度は、実際のパワーUMOSFETでの使用を考慮し、1x10^<17>cm^<-3>とした。従来の8度オフ基板上に作製したトレンチMOSFETでは(-1-120)面のチャネル移動度は6cm^2/Vsと(11-20)面(30cm^2/Vs)に比べてとても小さい。しかし、低オフ角基板を用いることで(11-20)面で71cm^2/Vs、(-1-120)面で66cm^2/Vsと、ほぼ同程度のチャネル移動度が得られた。特に、8度オフ基板ではチャネル移動度の小さかった(-1-120)面で大幅に向上した。これらの値は、反転型の4H-SiC UMOSFETの報告値の中で最高である。また(1-100)面および(-1100)面では60cm^2/Vsのチャネル移動度であった。これらのことより、高品質トレンチMOS界面を形成するにはトレンチ側壁には結晶学的に{11-20}面からずれの小さい面を用いることが重要であることがわかった。

This study で は, ultra-low loss パ ワ ー MOS ト ラ ン ジ ス タ be am に to け て, SiC を い た ト レ ン チ MOS structure analytical と の electronic property high quality ト レ ン チ MOS interface の を purpose と し て い る. In the 18th year of the Heisei era, the <s:1> special にトレ チ チ チMOS interface におけるチャネ <s:1> movement degree <s:1> pointing upward を indicates the <s:1> て research を line った. Pp.47-53 17 year の research に お い て, substrate オ フ Angle (11-20] [direction に 8 degrees) と ト レ ン チ Angle (85 degrees) の た め, ト レ ン チ sidewall の crystal surface が crystallography な 11-20} {surface か ら ず れ が raw じ る こ と で (11-20) surface と to か い close っ た (1-120) surface の チ ャ ネ ル が small さ mobile degrees Youdaoplaceholder0 とを とを see て た た た. Tread そ れ を ま え, オ フ Angle を な く す こ と と ト レ ン チ Angle 90 degrees を に す る こ と で, チ ャ ネ ル surface を crystallography な に nearly 11-20} {surface づ け る こ と が で き る と exam え た. そ こ で, オ フ below 0.5 degrees Angle が の substrate を with い て 90 degrees の sidewall を も つ ト レ ン チ MOSFET を cropping し た. P-type layer の ア ク セ プ タ は density, the event be の パ ワ ー UMOSFET で の use を し, 1 x10 ^ < > 17 cm ^ 3 > < - と し た. 従 to の 8 degrees オ フ substrate に cropping し た ト レ ン チ MOSFET で は (1-120) surface の チ ャ ネ ル は mobile degrees 6 cm ^ 2 / Vs と (11-20) surface (30 cm ^ 2 / Vs) に than べ て と て も small さ い. し か し, low オ フ horn placode を with い る こ と で で (11-20) of 71 cm ^ 2 / Vs, で (1-120) of 66 cm ^ 2 / Vs と, ほ ぼ with degree の チ ャ ネ ル が mobile degrees have ら れ た. に, 8 degrees オ フ substrate で は チ ャ ネ ル の small mobile degrees さ か っ た (1-120) surface で に sharply upward し た. Among the <s:1> れら <s:1> value <e:1> and the reverse 転 type <s:1> 4H-SiC UMOSFET <s:1> reported value <e:1>, で is the highest である. Youdaoplaceholder0 (1-100) surfaces および(-1100) surfaces で で 60cm^2/Vs チャネ チャネ range of motion であった. こ れ ら の こ と よ り, high-quality ト レ ン チ MOS interface を す る に は ト レ ン チ sidewall に は crystallography に 11-20} {surface か ら ず れ の small さ を use い い surface る こ と が important で あ る こ と が わ か っ た.

项目成果

Characterization of 4H-SiC MOSFETs with NO-Annealed CVD Oxide

• DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.527-529.971
• 发表时间: 2006-10
• 期刊: Materials Science Forum
• 作者: H. Yano;T. Hatayama;Y. Uraoka;T. Fuyuki

Role of Hydrogen in Dry Etching of Silicon Carbide Using Inductively and Capacitively Coupled Plasma

• DOI: 10.1143/jjap.44.3817
• 发表时间: 2005-06
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Hidenori Mikami;T. Hatayama;H. Yano;Y. Uraoka;T. Fuyuki

Characterization of 4H-SiC MOSFETs Formed on the Different Trench Sidewalls

不同沟槽侧壁上形成的 4H-SiC MOSFET 的特性

• 期刊: Materials Science Forum (掲載予定)
• 作者: M.Hayashibe;N.Suzuki;N.Nakata;A.Hattori;K.Konishi;M.Hashizume;奥井登志子;井上昌睦 他;K.Koyanagi et al.;M.Inoue et al.;S.Koyanagi et al.;Hiroyuki Naoi;H.Yano;H.Yano;D.Takeda;H.Mikami;H.Nakao
• 通讯作者: H.Nakao

Modification of SiO_2/4H-SiC Interface Properties by High-Pressure H_2O Vapor Annealing

高压H_2O蒸汽退火改性SiO_2/4H-SiC界面性能

• 发表时间: 2007
• 期刊: Mater. Sci. Forum 556-557
• 作者: M.Hayashibe;N.Suzuki;N.Nakata;A.Hattori;K.Konishi;M.Hashizume;奥井登志子;井上昌睦 他;K.Koyanagi et al.;M.Inoue et al.;S.Koyanagi et al.;Hiroyuki Naoi;H.Yano;H.Yano;D.Takeda
• 通讯作者: D.Takeda

Anomalously anisotropic channel mobility on trench sidewalls in 4H-SiC metal-oxide-semiconductor field effect transistors fabricated on 8° off substrates

在 8° 偏离衬底上制造的 4H-SiC 金属氧化物半导体场效应晶体管中沟槽侧壁上的异常各向异性沟道迁移率

• 发表时间: 2007
• 期刊: Appl. Phys. Lett. 90・4
• 作者: M.Hayashibe;N.Suzuki;N.Nakata;A.Hattori;K.Konishi;M.Hashizume;奥井登志子;井上昌睦 他;K.Koyanagi et al.;M.Inoue et al.;S.Koyanagi et al.;Hiroyuki Naoi;H.Yano
• 通讯作者: H.Yano