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

ＴＥＬ ０９３－８８４－３４９９

ＦＡＸ ０９３－８８４－３５３１

e-mail nakamura＠ccr.kyutech.ac.jp

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