SiCの少数キャリア寿命測定

近年、SiC材料の品質は飛躍的に向上しており、その結果、SiCは、例えば高出力デバイスなどの分野において、Siに対する競争相手としてますます存在感を増している。 SiCはワイドバンドギャップ半導体であるため、Siと比較して多くの利点を持つ。少数キャリア寿命は、半導体デバイスの性能、特に高電圧デバイスへのSiCの応用において、基本的なパラメータの一つである。したがって、特定のデバイスから最高の性能を引き出すためには、寿命制御を行う必要がある。 SiC デバイスを最大の歩留まりで製造するためには、高分解能の材料特性評価に加え、品質をさらに向上させるための SiC 内の欠陥の原因を調査する方法が必要となります。

非接触かつ非破壊的な2つの手法、すなわちマイクロ波検出光伝導度（MDP）および光誘起電流過渡分光法（MD-PICTS）は、材料の品質評価および欠陥特性評価に理想的な手法です。

UVレーザー（355 nm）と組み合わせたMDPmapは、SiCの少数キャリア寿命における不均一性を、下限20 nsで空間的に調査するための理想的なツールです。

MD-PICTS 測定により、光伝導度の過渡応答を温度依存的に調査することができ、欠陥の活性化エネルギーや捕捉断面積を決定することができます。MD-PICTS システムでは、液体窒素バスクライオスタットを使用して 85 K まで、あるいはヘリウム冷却システムを使用して 4 K まで測定することが可能です。 上限温度は800 Kであり、深トラップ準位も調査可能です。追加のマッピングオプションを使用すれば、小型試料（2 x 2 cm）を異なる温度でマッピングすることができます。

結果

図1および図2は、4H-SiC試料の少数キャリア寿命マップと光伝導度過渡応答を示しています。いずれもMDPmapを用いて、100 µmの分解能と355 nmのレーザーで測定されました。

図3は、活性化エネルギーが0.12 eVおよび0.22 eVの2つの欠陥準位が検出されたMD-PICTSスペクトルを示しています。この測定は、MDpictsおよび液体窒素浴を用いて行われました。

詳細については、以下をご参照ください：

B. Berger, N. Schüler, S. Anger, B. Gruendig-Wendrock, J. R. Niklas, K. Dornich, physica status solidi A, 1-8. マイクロ波検出型光誘起電流過渡分光法（MD-PICTS）およびマイクロ波検出型光伝導度法（MDP）による半導体の非接触電気的欠陥特性評価