ワイドギャップ半導体の結晶成長と電子物性評価

点击翻译按钮获取中文摘要

ワイドキャップ半導体SiC(シリコンカーバイド)は、優れた絶縁耐性を有することから、次世代の低損失パワーデバイス用材料として注目されている。しかしながら、近年まで高品質SiC結晶が得られなかったために、その基礎物性の多くは未知の状態である。本研究では、高品質SiC成長層およびイオン注入されたSiCの電気的性質を調べた。本年度に得られた主な成果は以下の通りである。(1)Hall効果測定により、Alドープp形SiCの正孔密度と移動度を150-500Kの広い温度範囲で調べた。電荷中性条件に基づく解析により、Alアクセプタのイオン化エネルギーのドーピング密度依存性を決定した。Alドーピング密度を増加させると、Fermi準位が価電子帯に近づくので、Alアクセプタのイオン化率が低下することが分かった。移動度のドーピング密度依存性を2E14-1E21cm-3の広い範囲で決定し、その温度依存性も明らかにした。これはデバイスシミュレーションの基礎データとなるものである。また、移動度の温度依存性を様々なキャリヤ散乱過程を考慮して解析したところ、ドーピング密度が低いSiCでは音響フォノン散乱と有極性光学フォノン散乱が支配的であり、ドーピング密度の高いSiCでは中性不純物散乱が支配的であることを明らかにした。(2)SiC成長層およびイオン注入されたSiC中に存在する深い準位(点欠陥)をDLTS法により評価し、その熱的安定性や電荷状態、起源について調べた。今まで報告のほとんどないp形SiC中の代表的な深い準位を調べたところ、4H-SiC,6H-SiCともにEv+0.8eV(HK2)、Ev+1.2eV(HK3)、Ev+1.4eV(HK4)にトラップを検出した(Ev:価電子帯頂上)。これらのトラップは、1300℃までは安定であるが、1500℃の熱処理によりアニールされることが分かった。次に、Hイオン注入したp-SiC中の深い準位を評価し、イオン注入誘起欠陥とH原子を含む欠陥の分離を行った。