【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.07.28】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22OS0019
利用課題名 / Title
半導体デバイス中の不可視欠陥の可視化
利用した実施機関 / Support Institute
大阪大学
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）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（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
パワー半導体, SiC,電子顕微鏡/Electron microscopy
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)
朝山 匡一郎
所属名 / Affiliation
日本電子㈱
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
村上英一
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
OS-001：3MV超高圧電子顕微鏡
OS-003：200kV原子分解能走査透過分析電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
ワイドギャップ半導体材料とされるSiCを用いたパワー半導体の実用化・量産が進んでいる。EV(電気自動車)用途などでは高信頼性が要求されるがゲート絶縁膜の信頼性メカニズムははっきりしていない。その有力候補としてゲート絶縁膜界面の窒素に注目が集まっている。TEM-EELSを用いてSiCパワー半導体デバイスのゲート絶縁膜界面で(1)窒素が検出できるか、(2)窒素の分布位置はどこか、(3)窒素濃度の定量は可能か。の３項目について評価した。
実験 / Experimental
市場に流通している1800V級SiCパワーMOSトランジスタのゲートを断面TEM試料に加工し、TEM-EELSでゲート絶縁膜とSiC基板界面をSI(スペクトラムイメージング)マッピングした。その結果を多変量解析により要素行列に分解し窒素のスペクトルの検出可否を検討した。
結果と考察 / Results and Discussion
TEM-EELSで得られたSI(Spectrum Imaging)データを多変量解析した結果、ゲート絶縁膜とSiC界面に有意なEELSのN-edgeを検出した。またゲート絶縁膜とSiC基板界面のスペクトルを界面より絶縁膜側とSiC基板側に分けて特異値分解(SVD)した結果、窒素は絶縁膜側で強く観測された。またこの結果はXPSによる測定結果からも確認されている1)。
窒素がゲート絶縁膜の信頼性に及ぼす影響については以前から指摘されている2)が、 最近では絶縁膜とSiC界面の窒素分布と信頼性に関する報告が増えている3), 4)。この解析手法がゲート信頼性メカニズム解明の手法になることが期待される。
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)
参考文献
(1)K.Moges, M.Sometani, T.Hosoi, T.Shimura, S.Harada, and H.Watanabe, Appl.Phys.Express, 11(2018)101303.
(2)J.Rozen, S.Dhar, M.E.Zvanut, J.R.Williams, and L.C.Feldman, J. Appl. Phys. 105 (2009) 124506
(3)T.Nakanuma, A.Suzuki,Yu Iwakata, T.Kobayashi, M.Sometani, M.Okamoto, T.Hosoi, T.Shimura,and H.Watanabe, IRPS (2022) DOI:10.1109/IRPS48227.2022.9764595
(4)E.Murakami, T.Takeshita, K.Oda, M.Kobayashi, K.Asayama and M.Okamoto, IRPS2023,11A.5.
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