オペランド硬X線光電子分光法によるSiO2／4H－SiC界面の界面準位のエネルギー分布観測

摘要

シリコンカーバイド（SiC）は現在パワーデバイスの分野で注目を集めている材料である。新幹線では駆動システムにSiCが既に用いられており，駆動システムの大幅な小塑い軽量化を実現している。一方，自動車においてはSiCが高耐圧インバーターに用いられており，燃費の向上に繋がっている。また，SiCは熱酸化によりSiO2が形成することから，プロセス上大きな利点を有している。このようにSiCはパワーデバイスにおいて優位性を有しているのにもかかわらず，デバイス特性に直接関係があるSiO2／SiC界面の物性は未だ制御されていない。その理由の一つとして高密度の界面準位が存在し，デバイスのチャンネル領域で移動度が減少するためである。界面準位のエネルギー分布はSiやGe等の半導体では電気的手法により観測可能であるが，ワイドギャップであるSiC（4H－SiCの場合，バンドギャップ値は3．26eV）においては，電気的手法から界面準位のエネルギー分布を求めることができない。これはミッドギャップ近傍の界面準位が電気的信号に追随しないためである。よって今までSiO2／SiC界面の界面準位のエネルギー分布は求められていなかった。界面準位のエネルギー分布を観測し，界面準位を同定することは，SICパワーデバイスのさらなる特性向上には必要不可欠である。