４Ｈ－ＳｉＣ熱酸化界面構造の理解に基づくＭＯＳＦＥＴ高性能化のための材料設計

基于理解4H-SiC热氧化界面结构的高性能MOSFET材料设计

基本信息

批准号：
15J10704
负责人：
平井悠久
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、電力の制御に関わる技術体系であるパワーエレクトロニクスにおける、要素素子の高性能化に関する研究である。シリコンカーバイド（SiC）は、次世代パワーエレクトロニクス材料として要素素子の性能を向上可能な物性を有しているが、SiCと絶縁膜を積層して形成するMOS界面に導入されてしまう界面欠陥の除去が技術的課題である。本研究は、SiC/SiO2からなるMOS界面の材料学的な構造を、電子デバイスにおいて重要となるナノメートル領域に対して調査し、電子デバイスの性能を向上させる手法を獲得することを目的として行った。本年度は、昨年度に着目したウェット雰囲気を応用した実験により、4H-SiCのSi面上に形成したMOS界面の電気特性の評価を行った。ウェット雰囲気を用いて、MOS界面の特性を表す重要な指標であるチャネル移動度およびしきい電圧に注目して評価を行った。現状の技術では、これらはトレードオフ関係にあるが、本研究では両者を独立に制御する手法について検討した。その結果、界面近傍の領域のみを選択的に処理する低温（800度程度）ウェット処理を用いることで、チャネル移動度を現状の標準プロセスと同等以上に向上させつつ、しきい電圧を構成する一つの成分であるフラットバンド電圧の変動を独立に制御できることを明らかにした。これは、低温を用いることで界面にのみ選択的にウェット処理の効果を適用し、フラットバンド電圧変動の原因となる電荷の形成を抑制することが可能になったためと考えられる。本研究の成果の一部について、当該分野最大の国際会議であるICSCRM2017において口頭発表を行った。このように、チャネル移動度向上のためのSiC上のMOS界面形成に対するプロセス指針を提示した。

这项研究是关于提高电力电子元素元素的性能，这是一种与功率控制有关的技术系统。碳化硅（SIC）具有物理特性，可以提高元素元素作为下一代电力电子材料的性能，但技术挑战是消除引入的接口缺陷，该界面缺陷通过堆叠SIC和绝缘膜形成的MOS界面中。进行了这项研究是为了研究纳米区域中SIC/SIO2 MOS界面的唯物主义结构，该区域在电子设备中很重要，并获得了一种改善电子设备性能的方法。今年，我们使用了一个潮湿的气氛，评估了在4H-SIC的Si表面上形成的MOS界面的电性能，该实验是我们去年重点介绍的。使用潮湿的气氛，对通道迁移率和阈值电压进行了关注，这是代表MOS界面特征的重要指标。在当前技术中，这些是权衡的关系，但是在这项研究中，我们研究了一种独立控制这两者的方法。结果，已经发现，通过使用低温（约800度）湿处理，该处理仅选择性地处理界面附近的区域，通道迁移率可以增加到相同或更高，而同时也可以控制平面带电压的波动，一个组件的一个组件构成了阈值电压，可以独立控制。这被认为是因为使用低温可以选择性地应用润湿的效果，并且可以抑制电荷的形成，从而导致平坦带电压的波动。这项研究的一些结果是在该领域最大的国际会议的ICSCRM2017上口头介绍的。因此，提出了用于改善通道迁移率的SIC上MOS接口形成的过程指南。