【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.04.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22TU0185
利用課題名 / Title
SiCポリタイプの同時横方向エピタキシャル成長技術を用いた新規SiCデバイスの実用化 / Practical application of novel SiC devices using simultaneous lateral epitaxial growth technique of SiC polytypes
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
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）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（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions
キーワード / Keywords
CVD,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,高周波デバイス,高品質プロセス材料,パワーエレクトロニクス,ナノエレクトロニクスデバイス,表面・界面・粒界制御
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)
櫻庭 政夫
所属名 / Affiliation
東北大学電気通信研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
渡邉幸宗（セイコーエプソン（株））, 大脇寛成（セイコーエプソン（株））, 長澤弘幸（（株）CUSIC）, 佐藤茂雄（東北大学電気通信研究所）
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TU-057：レーザ描画装置
TU-101：酸化炉
TU-060：現像ドラフト
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
SiC半導体デバイスのさらなる普及と汎用化を実現するため、スイッチング素子の低損失化と高信頼性を両立するとともに高周波化を促進する。具体的には、共同研究先であるCUSIC社が開発した3C-SiCと4H-SiCの同時横方向エピタキシャル（SLE）成長技術（特許6795805号）を用い、整合界面を有する3C-SiC／4H-SiC積層構造設計の最適化を図ることでMOSFETのチャネル抵抗低減と酸化膜界面の信頼性向上、そして4H-SiC層による耐圧向上のメリットを同時に発現させる。さらに、4H-SiC／3C-SiCの整合界面において発生する2次元電子ガスを用いたHEMT構造や3C-SiC層を用いたCMOS動作を実証することで、Intelligent Power ICや次世代通信用デバイスの礎を構築する。
実験 / Experimental
4インチの4H-SiCウェハを用いたMOSトランジスタ製作への熱酸化炉（TU-101）の利用を検討するために、4インチSiウェハを用いたWet熱酸化（1100℃、60分間）の予備実験と全反射蛍光X線分析を実施した。また、レーザ描画装置（TU-057）と現像ドラフト（TU-060）を利用して、設計したマスクデータに基づいてMOSトランジスタ製作に必要なフォトリソグラフィ用マスク（5インチ角、9枚）を製作した。
結果と考察 / Results and Discussion
MOS界面形成時の金属汚染混入はMOSトランジスタの動作不良につながる場合があることから、Wet熱酸化した4インチSiウェハの全反射蛍光X線分析を実施した。その結果、Siウェハへの金属汚染は顕著ではないことを確認でき、MOSトランジスタ製作に熱酸化炉（TU-101）を問題なく利用できるものと判断された。また、製作したマスクのCrパターン寸法を顕微鏡で測長した結果、寸法誤差はサブミクロン程度であり、想定していたマージン以内に抑えられていることを確認できた。これらの結果から、MOSトランジスタ製作プロセスのいくつかの重要な部分を実施できる見通しを得ることができた。今後、さらにいくつかの成膜／エッチングプロセス装置の利用を想定しており、予備実験を重ねることでMOSトランジスタ製作プロセス構築を進め、SLE技術を駆使したHEMT構造や3C-SiC層を用いたCMOS動作の実証につなげたいと考えている。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
関連する特許
［１］特許5307381号「半導体素子ならびに半導体素子製造方法」
［２］特許6884532号「SiC構造体の製造方法」
［３］特許6795805号「SiC積層体及びその製造方法、ならびに半導体装置」
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