【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.19】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24RO0016

利用課題名 / Title

MOSキャパシターによる溶液成長4H-SiC基板のコンタミ評価

利用した実施機関 / Support Institute

広島大学 / Hiroshima Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed

キーワード / Keywords

パワーエレクトロニクス/ Power electronics,リソグラフィ/ Lithography,ワイドギャップ半導体/ Wide gap semiconductor,エレクトロデバイス/ Electronic device,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,膜加工・エッチング/ Film processing/etching

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

児島　 一聡

所属名 / Affiliation

産業技術総合研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

山田　真司,岡田　和志,水野　恭司

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

RO-131：レイアウト設計ツール
RO-221：酸化炉
RO-113： マスクレス露光装置
RO-121：スピンコータ
RO-222：Rapid Thermal Anneal装置（RTA）

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

溶液成長4H-SiC基板には重金属が含まれており、その重金属が熱酸化により酸化膜中に取り込まれてしまう可能性がある。昨年度は溶液成長4H-SiC基板上にn型4H-SiC層をエピ成長により形成そのエピ膜上にMOSキャパシターを熱酸化により形成、CV測定評価により熱酸化膜に対する重金属の影響を評価した。今回は溶液成長4H-SiC基板中のCrの周辺への影響（クロスコンタミ）を評価するために図1に示すように溶液成長4H-SiC基板と市販4H-SiC基板を格子状に配置、この状態でCVD装置を用いて4H-SiCエピ層を形成、市販4H-SiC基板上のエピ膜に対してMOSキャパシターを熱酸化により形成、CV測定評価並びにTZDB評価を行い、重金属のクロスコンタミの影響を評価した。

実験 / Experimental

市販4H-SiC基板上にこちらでn型4H-SiC層をエピ層形成した12ｍｍ角の試料をARIMの施設において、試料全面をドライ酸化し、厚さ20nm前後の酸化膜を形成した。その後、形成した酸化膜上にリソグラフィーにより100μｍ～500μｍ径の電極を各径数10個形成、裏面にも全面電極を形成してMOSキャパシターを完成させた。本実験では同時にリファレンスとして市販4H-SiCエピウエハに対しても同様のプロセスを実施した。 これらのMOSキャパシターに対してこちらでC-V測定並びにTZDB評価を実施、リファレンスと比較することで重金属のクロスコンタミの影響を評価した。

結果と考察 / Results and Discussion

図2は作製した試料（12ｍｍ角）の全体像である。電極径500μｍ、300μｍ、150μｍ、100μｍものがそれぞれ64個、49個、56個、56個含まれている。図3にクロスコンタミ評価用4H-SiCエピウエハ（図3(a)）、参照用の市販4H-SiCエピウエハ（図3(b)）のC-Vカーブを示す。反転領域では二つのエピウエハの濃度差を反映して容量に違いがでているが、蓄積状態での酸化膜の容量ならびにフラットバンド近傍のC-Vカーブに大きな違いは見られていない。また、図4にTZDBの評価結果を示す。クロスコンタミ評価用4H-SiCエピウエハ（図4(a)）、参照用の市販4H-SiCエピウエハ（図4(b)）共に酸化膜の絶縁破壊電界は同等でありTZDBのばらつきは市販市販4H-SiCエピウエハの方がむしろ大きくなっており、重金属のクロスコンタミの影響は極めて小さいと考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1エピ成長時のウエハ配置。S:市販4H-SiC基板、L：溶液成長基板

図2　作製したMOSキャパシター

図3　作製したMOSキャパシターのC-Vカーブ　(a)：クロスコンタミ評価用エピウエハ、(b)参照用市販エピウエハ

図4　作製したMOSキャパシターのTZDB　(a)：クロスコンタミ評価用エピウエハ、(b)参照用市販エピウエハ

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件