炭化ケイ素（SiC）金属酸化物半導体（MOS）デバイスは、電気自動車（EV）、高速鉄道、高度な産業システムにおける電力効率向上に不可欠です。しかし、SiC/SiO2界面に存在する欠陥密度が高いことが大きな障害であり、これが電子移動度を制限し、特に長期的なデバイス信頼性に重大な影響を与えてきました。 従来、SiC MOSの性能向上には窒素などの不純物導入（界面窒化）が行われてきました。これにより移動度は向上しましたが、長時間にわたる電圧ストレス下での全体的なデバイス信頼性が低下することが多く、安全性が重要な用途では深刻な懸念となっていました。 大阪大学の研究グループはこの根本的な対立を解決しました。彼らは超高温（1200度Cを超える）での希薄水素アニーリングを活用した新しい二段階熱処理技術を開発しました。 革新点は高温水素アニーリングを二回行う点にあります：ゲート酸化膜形成の前と後にそれぞれ実施します。この独自プロセスは、SiC表面近傍およびSiC/SiO2界面の欠陥を、シリコンMOS技術で用いられる標準的プロセスに類似した形で効率的にパッシベートまたは除去しますが、SiC の課題に合わせて最適化されています。 重要な点は、窒素のような異種不純物の導入に依存しないことであり、この新技術は性能と信頼性の双方を劇的に向上させることが示されています。本手法で作製されたデバイスは、従来の未精製デバイスに比べて電子移動度が5倍以上高く、従来の窒素ドープSiC MOSデバイスと比較して、正負のバイアスストレスに対する耐性も著しく優れています。 このブレークスルーは、より効率的で小型、かつ長期的な信頼性において前例のないレベルを持つ次世代SiCパワーモジュールへの道を開きます。この技術は高出力用途におけるSiCの採用を大きく加速させ、脱炭素社会への貢献を大幅に促進すると期待されます。
炭化ケイ素（SiC）金属酸化物半導体（MOS）デバイスは、電気自動車（EV）、高速鉄道、高度な産業システムにおける電力効率向上に不可欠です。しかし、SiC/SiO2界面に存在する欠陥密度が高いことが大きな障害であり、これが電子移動度を制限し、特に長期的なデバイス信頼性に重大な影響を与えてきました。従来、SiC MOSの性能向上には窒素などの不純物導入（界面窒化）が行われてきました。これにより移動度は向上しましたが、長時間にわたる電圧ストレス下での全体的なデバイス信頼性が低下することが多く、安全性が重要な用途では深刻な懸念となっていました。大阪大学の研究グループはこの根本的な対立を解決しました。彼らは超高温（1200度Cを超える）での希薄水素アニーリングを活用した新しい二段階熱処理技術を開発しました。革新点は高温水素アニーリングを二回行う点にあります：ゲート酸化膜形成の前と後にそれぞれ実施します。この独自プロセスは、SiC表面近傍およびSiC/SiO2界面の欠陥を、シリコンMOS技術で用いられる標準的プロセスに類似した形で効率的にパッシベートまたは除去しますが、SiC の課題に合わせて最適化されています。重要な点は、窒素のような異種不純物の導入に依存しないことであり、この新技術は性能と信頼性の双方を劇的に向上させることが示されています。本手法で作製されたデバイスは、従来の未精製デバイスに比べて電子移動度が5倍以上高く、従来の窒素ドープSiC MOSデバイスと比較して、正負のバイアスストレスに対する耐性も著しく優れています。このブレークスルーは、より効率的で小型、かつ長期的な信頼性において前例のないレベルを持つ次世代SiCパワーモジュールへの道を開きます。この技術は高出力用途におけるSiCの採用を大きく加速させ、脱炭素社会への貢献を大幅に促進すると期待されます。
