Post on 26-Jul-2020
平成20年7月25日
SiC-on-Insulator基板による
高性能電子デバイス
九州工業大学工学部 総合システム工学科
中尾 基
キャンパス・イノベーションセンター東京新技術説明会
Si SiCバンドギャップEg[eV] 1.12 2.202.20～～3.023.02
熱伝導度κ[W/cmK] 1.51 4.94.9飽和ドリフト速度
Vs[cm/s]1x107 (2.0(2.0～～2.7)x102.7)x1077
絶縁破壊電界EB[MV/cm]
0.3 3.03.0～～3.53.5
高速・高集積指数(MK ～κ(Vs/ε)1/2)
1 5.05.0～～5.85.8
高周波素子指数(MHF～εEB/Eg
1/2)1 4.94.9～～1313
SiとSiCとの比較
キャリア移動度の異方性がないSiとのデバイスプロセス互換が可能
大口径ウェーハ作製が可能
キャリア移動度の異方性がないキャリア移動度の異方性がないSiSiとのデバイスプロセス互換が可能とのデバイスプロセス互換が可能
大口径ウェーハ作製が可能大口径ウェーハ作製が可能
Si
C
Key指数(MK ～κ(Vs/ε)1/2)~5.8KeyKey指数指数((MMKK ～～ κκ((VVss//εε))1/21/2)~5.8)~5.8
3C-SiCデバイス
絶縁層埋め込み型3C-SiC基板
従来技術（4H-,6H-SiC基板）
新技術（絶縁層埋め込み型3C-SiC基板）
SiC
SiCSiO2
Si課題
1. 高価
2. 小口径
3. Siとの相性：悪
1. 1/10のコストダウン
（8インチ換算：300万円→30万円）
2. 大口径化：2インチ→8インチ
3. デバイス特性
立方晶構造⇒ポストSi
絶縁層埋め込み型⇒高速・低消費電力
SiO2
SiO2 Si
5nm100nm
断面TEM像
表面Si層の極薄化
⇒ 極薄表面Si層形成
絶縁層埋め込み型SiC基板の作製フロー
Si（100）
SiO2
Si（100）
Si
SiO2
Si
Si
SiO2
SiC
表面Si層極薄化 炭化（シーズ層形成）
Si
SiO2
SiC
SiC層増厚化
絶縁層埋め込み型SiC基板の作製フロー
Si（100）
SiO2
Si（100）
Si
SiO2
Si
Si
SiO2
SiC
表面Si層極薄化 炭化（シーズ層形成）
Si
SiO2
SiC
SiC層増厚化
極薄SiCシード層の形成
SiC
SiO2
Si
SiC
SiO2100 nm 5 nm
断面TEM像SA-TED像
0
55
0
10 μm
5 nm
0
55
0
10 μm
5 nm
0
55
0
10 μm
5 nm
RMS: 0.41 nmRMS: 0.16 nm
RMS: 0.17 nm
Si
SiO2Si SiC
Si
SiO2
SiC
Si
SiO2
犠牲酸化 電気炉炭化
RTP炭化
⇒ 表面平坦性向上
AFM像
0nm
10nm
炭化後写真 SiC膜厚分布
平均：5.4nm偏差：1.0nm
200mm口径SiCシード層基板
絶縁層埋め込み型SiC基板の作製フロー
Si（100）
SiO2
Si（100）
Si
SiO2
Si
Si
SiO2
SiC
表面Si層極薄化 炭化（シーズ層形成）
Si
SiO2
SiC
SiC層増厚化
SiCエピタキシャル成長
断面TEM像
SA-TED像
100nm 5nm
Glue
SiC
Si
SiO2
SiC
SiO2
平均： 111.4nm偏差： 8.1nm
200mm口径絶縁層埋め込み型SiC基板
SiCエピ後写真SiC膜厚分布
SiC-on-Insulator高性能電子デバイス
ＳＯＩデバイス
＋
ＳｉＣデバイス
Si
SiO2
3C-SiC
Si
SiO23C-SiC
SiO2
Si
SiO2
p-3C-SiC
Si
SiO2
n-3C-SiC
要素技術開発中
ゲート酸化膜形成
p型層形成
n型層形成
絶縁層埋め込み型ＳｉＣ基板
n-MOSFET
p-MOSFET
高性能デバイス
・高速・低消費電力
・高温動作
テレビ
家電車載機器
ビデオカメラ
パソコン
携帯機器さらなるLSIの高速・高機能・
低消費電力化・高耐環境化（3次元CG・動画）
宇宙用電子機器
SiC-on-Insulator高性能電子デバイス
波及効果１
大口径・低廉化SiC基板
Si基板の市場規模
１２インチ（換算）基板は年間約4,000万枚が出荷
10％(400万枚)のSOI基板がとって替わるとの予測
内5％(20万枚)がSiC基板用
売上高400億円市場
2000名の新規雇用創出
デバイス分野にその数十倍程度以上の経済効果
SiC基板
波及効果２
本技術に関する知的財産権
• 発明の名称 ：絶縁層埋め込み型半導体炭化珪素基板
及びその製造方法
• 出願番号 ：特願2007-278811
• 出願人 ：九州工業大学
• 発明者 ：中尾 基、種平貴文、中野貴博
他-11件
1
九州工業大学
産学連携推進センター
知的財産部門長 中村 邦彦
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ＦＡＸ ０９３－８８４－３５３１
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