報告書番号

Q10009

タイトル（和文）

SiC/絶縁膜界面制御技術の開発

タイトル（英文）

Development of control technology for the interface of SiC/insulation film

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

SiC単結晶を用いたパワーデバイスの性能向上が進み、一部では整流素子（ダイオード）の実用化も進められている。インバータなどの半導体電力変換装置では、より高い低損失性能を得るために、ダイオードに加えてスイッチング素子の実用化が望まれており、特に、酸化膜を介してオン・オフ動作を行うMOSFET・IGBTの開発が期待されている。SiC/酸化膜界面付近には高密度の欠陥が存在し、素子の損失増大や信頼性低下を引き起こしている。このため、これらの界面欠陥の低減が要求されている。SiC スイッチング素子の高性能化の鍵となるSiC/酸化膜界面について、特性改善のための新しい界面形成手法の開発と、第一原理分子動力学計算による界面形成過程における原子挙動解明を行い、以下の結果が得られた。
(1)NO分子の窒素原子はSiC層の炭素原子や珪素原子を短時間で窒化し、N-C-CやSi-N-Cの複合体を形成しながらSiC/酸化膜界面付近に局在していく界面反応過程が明らかになった。
(2)SiC/酸化膜界面に形成される界面欠陥密度は、酸化膜形成前に窒素熱処理を行うことで低減できることが判明した。

概要 （英文）

The performance enhancement of the SiC power devices advances and the practical use of the SiC diodes partially advances. The practical use of the switching element as for the power converter devises such as inverters is expected as well as a diode to obtain a higher low loss performance. The developments of MOSFET and IGBT devices those on/off operates by the oxide film are expected in particular. A high density defect exists in the neighborhood of the interface of SiC/oxidation film and the defects cause the loss increase and the decrease of the reliability of the devices. Therefore, the decrease of these interface defects is demanded.
In this study, both the development of a new method for forming the interface of SiC/oxide film and an analysis of the interface of SiC/oxide film by the simulation based on first-principles molecular dynamics were studied and the following results were obtained.
(1)From the simulation result of the NO heat-treatment process, it became clear that the carbon and silicon atoms of SiC were nitrided by the nitrogen atom of the NO molecule and that the nitrogen atom was located in the vicinity of the interface of SiC/oxide film while forming the complex of N-C-C and Si-N-C.
(2)It turned out to be able to make the interfacial defect density, formed in the interface of SiC/oxide film, decrease by the nitrogen heat-treatment process befor forming the oxide film.

報告者

キーワード