_T $ [ › ÍV R Ë× D õ u § T “ Ó Þ” X ¢ 6H-SiC MOSFET < gX c l

7

_T $ [  › ÍV R Ë× D õ u § T  “ Ó Þ” X ¢ 6H-SiC MOSFET < gX c l

L

|< Š û B · ö ¶ BU g Y @ ·  ¡_  u T Ö h · T <  õ i u ·  ™ »* å ) o  · ƒ ‘ š£ Ó 0 ï F · T 0 ï F¦  ^∗

„ 

l „    x 9  ( Ž É Ó' / B N† < Æ Ò, Ø  æ· ¡ ¤ @ /† < Ɠ §, ' õ AÅ Ò 361-763



™

»M ‡ Ú

/ B

N õ @ /† < Æ F « Ñ/ B N† < Æõ , Ø  æ· ¡ ¤ @ /† < Ɠ §, ' õ AÅ Ò 361-763 (2002¸   12 Z 4 31{ 9  ~ à Î6 £ §)

"

l or  Q Y Us $ \  ¦ s 6   x # Œ s “ : r Å Ò{ 9  • ¸Ä ºˆ  à Ô\  ¦  Ö ¸$ í  or &  SiC NMOSFET`  ¦ % ƒ6 £ § Ü ¼– Ð ] j Œ • % i 



. à Ô ½ ™t Û ¼'   H ]  t o Ú ÔD ! p (Mo) > s à Ôü < n

⁺

, p

⁺

] X 8 ú ¤% ò % i \  1 l x{ 9 ô  Ç Mo\  ¦ & h 6   xô  Ç q ½ + ËF K o (non- alloyed) ] X ½ + Ë`  ¦ ° ú “ ¦ e ”  . Ô  æ ™ è (B) Å Ò{ 9  ) a p- Ä ºÓ ü t õ  · ú ˜À Òp ³ o u (Al) s  Å Ò{ 9  ) a p

⁺

] X 8 ú ¤ % ò % i “ É r Y U s

$ \  _ K , Õ ªo “ ¦ | 9 ™ è (N) Å Ò{ 9  ) a n

⁺

% ò % i “ É r > s à Ô í ß – o} Œ • $ í  © œ r  “ ¦“ : r \ P \  _ K   Ö ¸$ í  o÷ &

%

3  . ] j Œ • ) a NMOSFET“ É r z  ´“ : r  Ò'  300

^◦

C_  “ : r • ¸ # 3 0 A\ " f î ß –& ñ & h Ü ¼– Ð 1 l x Œ • % i “ ¦, ë  H) 3 „  · ú šs  z 

´“ : r \ " f 8.9 Vs t ë ß – “ : r • ¸ 7 £ x \     & h   y Œ ™™ è # Œ 300

^◦

C \ " f 5.9 Vs  9, „  >  ´ òõ  s 1 l x • ¸  H z 

´“ : r \ " f 5.6 cm

²

/V-s s “ ¦ 200

^◦

C \ " f 9.0 cm

²

/V-s – Ð þ j@ / ° ú כ`  ¦ t “ ¦ e ” % 3  . q ½ + ËF K o ] X ½ + Ë_  „   À

Ó-„  · ú š : £ ¤$ í “ É r n

⁺

+ þ A\  q K  p

⁺

+ þ As   8 ‚  + þ A& h  š ¸b ” ] X ½ + Ë : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ð% i Ü ¼ 9, ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó ° ú כ ¢ ¸ô  Ç  8 ± ú 



 2.3×10

⁻³

Ω-cm

²

`  ¦ ˜ Ð% i  .

PACS numbers: 73.40.Qv -

Keywords: SiC MOSFET, Y Us $   Ö ¸$ í  o, š ¸b ” ] X ½ + Ë, ]  t o Ú ÔD ! p,  l & ñ § > = FET

I. " e  ] Ø

SiC  H Si \  q K  Ÿ í o„   5 Å q • ¸, \ P „  • ¸• ¸,  õ  „  > \  ¦

° ú

  H ü <s × ¼  ½ ™× ¼-Ì “ s Ó ü t| 9 – Ð" f “ ¦“ : r, “ ¦„  § 4 , “ ¦Å Ò  ™ è



\  & h ½ + Ë  [1]. s  Qô  Ç : £ ¤$ í [ þ t“ É r @ / Òì  r_  ü <s × ¼  ½ ™

×

¼-Ì “ s Ó ü t| 9 [ þ t s  ° ú “ ¦ e ”   H : £ ¤$ í s t ë ß – : £ ¤ y  SiC\  › ' a d ” 

`

 ¦ t   H s Ä »  H \ P í ß – o\  ¦ : Ÿ x # Œ € ª œ| 9 _  í ß – o} Œ • $ í  © œ s

 0 p x l  M :ë  H Ü ¼– Ð MOSFET, NMOS, Õ ªo “ ¦ PMOS

 r– Ð\  ¦ ] j Œ •½ + É Ã º e ”   [2–5].

@

/ Òì  r_  Si CMOS ] j Œ • l Õ ü t`  ¦ SiC \ • ¸ & h 6   x½ + É Ã º e ”  t

ë ß – ² D G  Ò& h Ü ¼– Ð Ô  ¦í  HÓ ü t % ò % i `  ¦ + þ A$ í l  0 AK  Ô  ¦í  HÓ ü t

`

 ¦ Å Ò{ 9 ô  Ç Ê ê Ô  ¦í  HÓ ü t`  ¦  Ö ¸$ í  or v   H l Õ ü t“ É r l ” > r_  Si CMOS l Õ ü t – Ѝ  H Ô  ¦ 0 p x  . SiC\  n+ þ A Ô  ¦í  HÓ ü t – Ѝ  H | 9 

™

è (N) p+ þ A Ô  ¦í  HÓ ü t – Ѝ  H Ô  æ ™ è (B) ¢ ¸  H · ú ˜À Òp ³ o u(Al) s  :

Ÿ

x © œ  6   x ÷ &“ ¦ e ” Ü ¼ 9, ™ è  ] j Œ •\   H Si / B N& ñ õ   ð ø Í

t

– Ð s “ : r Å Ò{ 9  Ê ê “ ¦“ : r \ " f # Qu  ´ # Œ Ô  ¦í  HÓ ü t`  ¦  Ö ¸$ í  o r

†   . t ë ß – SiC  H " é ¶   S X ‰í ß –5 Å q • ¸ ± ú l  M :ë  H \  n+ þ A Ô

 ¦í  HÓ ü t_   â Ä º 1050

^◦

C s  © œ_  “ : r • ¸\ " f, p+ þ A_   â Ä º  H s

 ˜ Ð   8 Z  }“ É r “ : r • ¸“   1600

^◦

C \ " f  © œr ç ß – # Qu  ´ # Œ 

∗

E-mail: [email protected]; (043)261-3138

 Ö

¸$ í  o  ) a  “ ¦ · ú ˜ 94 R e ”   [6,7]. t ë ß –, “ ¦“ : r # Qu  ´

×

 æ Z  }“ É r “ : r • ¸– Ð “  K  ³ ð€  _  " é ¶  [ þ t_  s 1 l x ¢ ¸  H ³ ð€  Ü ¼

–

ÐÂ Ò'  ì  r K  { 9 # Q
 # Qu  ´ Ê ê B Ä º  • 2 ; ³ ð€  s 
 





 ò ø Í oÓ ü t s  ³ ð€  \  + þ A$ í ÷ &l • ¸ ô  Ç  [7]. s  Qô  Ç  • 2 ;

³

ð€   0 A\  > s à Ô í ß – o} Œ •`  ¦ $ í  © œ “ ¦ à Ô ½ ™t Û ¼' \  ¦ ] j



Œ • €   Õ ª ™ è _  : £ ¤$ í s  $  ÷ &  H  כ “ É r { © œƒ  y  \ V © œ ) a



. ¢ ¸ô  Ç, Z  }“ É r # Qu  ´ “ : r • ¸– Ð “  K  Si ™ è  ] j Œ •\  : Ÿ x © œ   6

 

x ÷ &  H    & ñ Si > s à Ô „  F G“ É r Z  }“ É r “ : r • ¸\  ¦ | n t  3 l w

# Œ s “ : r Å Ò{ 9  x 9  “ ¦“ : r # Qu  ´ Ê ê\  7 £ x‚ Ã Ì # Œ  l  M :ë  H

\

  l & ñ \ P  ~ ½ Ód ” _  FET ] j Œ •s  # Q 9Ä º 9 : £ ¤ y  pG V , 

`

 ¦ ° ú   H  l & ñ \ P  FET_  ] j Œ •“ É r Ô  ¦ 0 p x  .

y

© œô  Ç y n C \  -t  ì ø ͕ ¸^ ‰\  ¥ ¸# Œt >  ÷ &€   F  gf  ¨ à º\  _ K  í  Hç ß –& h , ² D G  Ò& h Ü ¼– Ð Z  }“ É r “ : r • ¸– Ð  © œ5 p x ÷ &# Q Ó ü t| 9 _  :

£

¤$ í s     o ) a  . : £ ¤ y  " l or  Q Y Us $   H 7 £ x‚ à ̝ ) a q & ñ | 9  Si ~ à Ì} Œ •`  ¦    & ñ  o ½ + É Ã º e ” # Q LCD ½ ¨1 l x6   x ~ à Ì} Œ • à Ô ½ ™ t

Û ¼' \  ¦ ] j Œ •   H X < s p  6 £ x6   x ÷ &“ ¦ e ”   [8]. ¢ ¸ô  Ç Y U s

$ \  _ K  SiC\  s “ : r Å Ò{ 9 \    É r ’ < H © œ`  ¦  r4 Ÿ ¤ r v “ ¦

  s “ : r Å Ò{ 9  ) a • ¸Ä ºˆ  à Ô  Ö ¸$ í  o ) a    H l œ í& h “  

ƒ 

½ ¨   õ  e ” l • ¸ t ë ß – ™ è \  & h 6   x ÷ &l \   H  8 ´ ú §

“ É

r ƒ  ½ ¨\  ¦ € 9 כ ¹– Ð ô  Ç  [10]. ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H s  l Õ ü t`  ¦  Ö ¸ 6

 

x # Œ 6H-SiC MOSFET`  ¦ ] j Œ • # Œ Õ ª : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Г ¦ 

-88-

³

ð 1. SiC CMOS\  & h 6   x ) a s “ : r Å Ò{ 9  › ¸| 

P-well n

⁺

source/drain p

⁺

source/drain

Species Boron Nitrogen Aluminum

Temperarure 650

^◦

C 650

^◦

C 650

^◦

C

3.8E12, 10KeV

Dose and 7.5E12, 30KeV 5.0E14, 30KeV 2.0E14, 30KeV

Energy 1.5E13, 70KeV 6.0E14, 60KeV 3.0E14, 80KeV

(multiple 1.9E13, 130KeV 8.0E14, 120KeV 5.0E14, 150KeV

implant) 3.8E13, 230KeV 1.5E15, 190KeV 1.0E15, 260KeV

2.0E14, 380KeV

“

¦  ô  Ç . Y Us $ \  ¦ s 6   xô  Ç SiC ™ è ] j Œ •“ É r † < Æ> \  % ƒ 6

£

§ Ü ¼– Ð ˜ Г ¦÷ &  H ? /6   x s  9 · ú ¡Ü ¼– Ð  l  & ñ § > = FET ] j Œ •

\

 & h 6   x| ¨ c  כ Ü ¼– Ð  « Ñ  ) a  .

II. ÷ m Ç] M öU ê s0 n É

SiC n- G V ,  MOSFET“ É r " l or  Q Y Us $ \  ¦ s 6   xô  Ç s “ : r Å

Ò{ 9  Ô  ¦í  HÓ ü t_  $ “ : r  Ö ¸$ í  o / B N& ñ õ , n

⁺

x 9  p

⁺

] X 8 ú ¤ % ò

%

i \  Mo 7 £ x‚ Ã Ì Ê ê z  ´o  s × ¼\  ¦ + þ A$ í l  0 Aô  Ç Æ Ò_ 

#

Qu  ´`  ¦ à º' Ÿ  t  · ú §“ É r q ½ + ËF K (non-alloyed) ] X ½ + Ë\  _ K  ]

j Œ •÷ &% 3  . ¢ ¸ô  Ç, ™ è ç ß –_    o   H G V ,  Û ¼d  v s “ : r Å Ò { 9

\  _ K  s À Ò# Q& ’  . ™ è  ] j Œ •_  [ j Òõ & ñ “ É r  A ü <

°

ú  “ ¦, Õ ªa Ë > 1_  > h| Ä Ì& h  / B N& ñ • ¸\  ¦    ™ è \  ¦ ] j Œ • % i 



.

N

⁺

+ þ A 6H-SiC l ó ø Í 0 A\  n+ þ AÜ ¼– Ð $ í  © œ ) a \ x 8 £ x r 

«

Ñ\  ¦ p ² D G_  Cree – РÒ'  ½ ¨{ 9  # Œ l ó ø ÍÜ ¼– Ð  6   x % i 



. \ x 8 £ x_  ¿ ºa   H 5 µm s  9 • ¸Ä ºi ç _  0 l x • ¸  H 5 ×10

¹⁵

/cm

³

– Ð+ ‹ | 9 ™ è\  ¦ • ¸Ä ºˆ  à Ԗ Ð  6   x % i  . P-Ä ºÓ ü t % ò % i 

`

 ¦ & ñ _  l  0 AK   o† < Æl  © œ7 £ x‚ Ã Ì (CVD)\  _ ô  Ç í ß – o} Œ •

`

 ¦ 1 µm ¿ ºa – Ð 7 £ x‚ Ã Ì “ ¦, F  g d ” y Œ •/ B N& ñ `  ¦  5 g s “ : r Å Ò { 9

 ˜ û ¶ • ¸Ä º\  ¦ + þ A$ í % i   (/ B N& ñ 1). s  Ê ê 20 nm ¿ ºa _  1   BÒ q t í ß – o} Œ •`  ¦ $ í  © œr &  s “ : r Å Ò{ 9 \  _ ô  Ç   † < Ê ~ ½ Ót  }

Œ •Ü ¼– Ð  6   x % i  . Ä ºÓ ü t_  s “ : r Å Ò{ 9 “ É r Ô  æ ™ ès “ : r`  ¦   6

 

x % i “ ¦ (/ B N& ñ 2), + þ A$ í  ) a p- Ä ºÓ ü t_  U  ·s   H s  s “ : r| 9 

|

¾ Óì  r$ 3  (SIMS) S X ‰ “     õ  0.8-1.0 µm U  ·s \  ¦ ° ú   H  כ Ü ¼

–

Ð
 z Œ ¤ .

MOSFET_  ™ èÛ ¼ x 9  × ¼Y U“  `  ¦ + þ A$ í l  0 AK  n

⁺

+ þ A ] X 

½ +

Ë`  ¦ + þ A$ í l  0 Aô  Ç Ô  ¦í  HÓ ü t – Ð" f | 9 ™ è s “ : r, Õ ªo “ ¦ p++ þ A ] X

½ + Ë_  Ô  ¦í  HÓ ü t – Ð" f · ú ˜À Òp ³ o u s “ : r`  ¦ s “ : r Å Ò{ 9  ™ èÛ ¼– Ð



6   x % i   (/ B N& ñ 3,4). + þ A$ í  ) a n

⁺

+ þ A ] X ½ + Ë_  U  ·s   H €  • 0.3 µm s “ ¦ p

⁺

+ þ A ] X ½ + Ë_  U  ·s   H €  • 0.4 µms  9 ¿ º  t

 ] X ½ + Ë — ¸¿ º ç  H{ 9 ô  Ç ~ à ÌÛ ¼+ þ AI _  0 l x • ¸á Ԗ Ð { 9 `  ¦ t 

“

¦ e ” % 3  . s “ : r Å Ò{ 9  › ¸| `  ¦ ³ ð 1\  & ñ o  % i  . s “ : r Å Ò { 9

 é ß –} Œ •“ É r 700 nm ¿ ºa _  CVD í ß – o} Œ •`  ¦  6   x % i  .

s

“ : r Å Ò{ 9  Ê ê r ¼ #  0 A\   BÒ q t í ß – o} Œ • ë ß –`  ¦ z Œ ™ é  H Ê ê | 9 

™

è ì  r0 Al _  z  ´“ : r \ " f r « Ñ_  ³ ð€  \  f ” y Œ • ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð " l o r

 Q Y Us $  c ” `  ¦ ¥ ¸# Œ Å Ò% 3   (/ B N& ñ 5). Y Us $ _    © œ

“

É r 308 nm_  XeCl ‚  s “ ¦ r « Ñ ³ ð€  \ " f c ” _  ß ¼l 

3 ×1 mm

²

, ¨ î ç  H F  g [ jl  1.0 J/cm

²

÷ &• ¸2 Ÿ ¤ E $ ™Ý ¼ 1 p x`  ¦

›

¸] X  # Œ ; Ÿ ¤ s  20 1“   ` O Û ¼\  ¦ 4 r › ¸  (irradiation) 

#

Œ s “ : r Å Ò{ 9  ) a • ¸Ä ºˆ  à Ô\  ¦  Ö ¸$ í  o % i  . c ” _  €  & h s 

#

Œ Q ß ¼l _  ™ è [ þ t`  ¦ ”   ô  Ç > h  s  (die)\  q K   Œ • l

 M :ë  H \   u  Û ¼9 \ œ(  (stepper)ü < ° ú  “ É r 1 l x Œ •~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð c ”

`  ¦ › ¸  % i  .

—

¸Ž  H Ô  ¦í  HÓ ü t % ò % i `  ¦  Ö ¸$ í  or †   Ê ê 1   BÒ q t í ß – o} Œ •

`

 ¦ ] j  “ ¦, 20 nm ¿ ºa _  2   BÒ q t í ß – o} Œ •`  ¦  r  $ í

 ©

œô  Ç  6 £ §, s \  ¦ ¢ ¸ ] j  # Œ ³ ð€  _  Y Us $ \  _ ô  Ç ’ < H

Õ

ªa Ë > 1. Y Us $   Ö ¸$ í  o\  ¦ s 6   xô  Ç SiC NMOSFET ] j Œ • /

B

N& ñ • ¸

Õ

ªa Ë > 2. z  ´“ : r õ  300

^◦

C \ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç ; Ÿ ¤ 40 µm, U  ´s  5 µm“   SiC NMOSFET_  Id-Vd : £ ¤$ í



© œõ  " é ¶ u  · ú §  H Ô  ¦í  HÓ ü t`  ¦ ] j ž Ð2 Ÿ ¤ % i  . Õ ª s Ê ê 



© œ ×  æ כ ¹ô  Ç > s à Ô í ß – o} Œ •`  ¦ 1150

^◦

C \ " f _ þ vd ”  í ß – o~ ½ ÓZ O  Ü

¼– Ð 45 nm_  ¿ ºa  ÷ &• ¸2 Ÿ ¤ $ í  © œ % i   (/ B N& ñ 6). í ß – o }

Œ

• $ í  © œ Ê ê 1150

^◦

C_  · ú ˜Œ 4 H ì  r0 Al \ " f ¢ ¸  r  # Qu  ´ 

#

Œ > s à Ô í ß – o} Œ •_  ’  ø @$ í `  ¦ S X ‰ ˜ Ð % i  . s “ : r Å Ò{ 9  ) a n+ þ A  Òì  r“ É r Y Us $   Ö ¸$ í  o s Ê ê\  > s à Ô í ß – o} Œ • $ í  © œ M

:_  “ ¦“ : r \  _ K   Ö ¸$ í  o  8 { 9 # Q± ú ˜ à º e ” Ü ¼
, p-Ä º Ó

ü

t õ  p

⁺

] X ½ + Ë Â Òì  r_  Ô  æ ™ èü < · ú ˜À Òp ³ o u“ É r  Ö ¸$ í  or ~  ´ à º

\ O

  H ± ú “ É r “ : r • ¸– Ð" f s   Òì  r“ É r Y Us $ \  _ K " fë ß –  Ö ¸$ í

 o÷ &% 3  “ ¦ Ò q ty Œ • ) a   [7,8]. / B I s # Q €  • 300 nm ¿ ºa _  Mo\  ¦ 7 £ x‚ Ã Ì “ ¦ F  g d ” y Œ •/ B N& ñ `  ¦ : Ÿ x K  > s à Ô\  ¦ + þ A$ í % i 



 (/ B N& ñ 7).

š

¸b ”  ] X 8 ú ¤“ É r p

⁺

+ þ A ] X ½ + Ë\  @ /K " f · ú ˜À Òp ³ o u >  ½ + ËF K, n

⁺

+ þ A ] X ½ + Ë\  @ /K  m Ö 0 q`  ¦ { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð  6   x  9 “ ¦“ : r # Q u 

´`  ¦   H  כ Ü ¼– Ð · ú ˜ 94 R e ” Ü ¼
, ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H n

⁺

x 9  p

⁺

] X ½ + Ë\  1 l x{ 9 ô  Ç 100 nm_  Mo\  ¦ & h 6   x “ ¦ ½ + ËF K o # Q u 

´ é ß –> \  ¦ Ò q t| Ä Ì # Œ / B N& ñ `  ¦ é ß –í  H o % i  . s Ê ê 700 nm

¿

ºa _  · ú ˜À Òp ³ o u`  ¦ 7 £ x‚ Ã Ì # Œ F K5 Å q C ‚   / B N& ñ `  ¦ à º' Ÿ  

%

i   (/ B N& ñ 8).

Õ

ªa Ë > 3. ë  H) 3 „  · ú š_  “ : r • ¸ _ ” > r$ í

III. ÷ m Ç] M ö+ s ÇÊ Ý õ m Í w Š²  o

]

j Œ • ) a SiC n- G V ,  MOSFET_  × ¼Y U“   „  · ú š-× ¼Y U“  

„ 

À Ó (I

^d

− V

d

)\  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ \  ¦ Õ ªa Ë > 2\ 
 ? /% 3  . z  ´

“

: r \ " f  H > s à Ô „  · ú šs  9 V s  © œ{ 9  M : à Ô ½ ™t Û ¼'  \ P  o

  H (on) „  + þ A& h “   7 £ x + þ A n-G V ,  à Ô ½ ™t Û ¼' _  : £ ¤$ í õ 

“

: r • ¸ 300

^◦

C – Ð 7 £ x † < Ê\     I

^d

  H z  ´“ : r \  q K  4C 

| ¾ Ó 7 £ x † < Ês  › ' a¹ 1 Ï÷ &% 3  . s  Qô  Ç I

d

_  7 £ x   H “ : r • ¸

7

£

x † < Ê\     ë  H) 3  „  · ú š (V

_T

) s  y Œ ™™ è “ ¦ „   _  G V ,  s

1 l x • ¸ 7 £ x \  _ ô  Ç 4 Ÿ ¤½ + Ë& h “   % ò † ¾ Ó\  l “  ô  Ç . s % ƒ! 3  z 

´“ : r \ " f 300

^◦

C  t _  “ : r • ¸ # 3 0 A\ " f î ß –& ñ >  1 l x Œ • 

#

Œ Si MOSFET ™ è \  q K  B Ä º Ä ºÃ ºô  Ç “ : r • ¸ : £ ¤$ í `  ¦

° ú

  H  כ “ É r l ‘ : r& h Ü ¼– Ð Y Us $ \  ¦ s 6   x # Œ SiC\  Å Ò{ 9  ) a Ô

 ¦í  HÓ ü t s   Ö ¸$ í  o÷ &% 3 6 £ §`  ¦ 7 £ x" î   H  כ s  .

“

: r • ¸    o\    É r ë  H) 3 „  · ú š`  ¦ 8 £ ¤& ñ # Œ Õ ª   õ \  ¦ Õ ª a Ë

> 3\ 
 ? /% 3  . ë  H) 3 „  · ú š“ É r z  ´“ : r \ " f 8.9 Vs “ ¦ 300

◦

C \ " f 5.9 V– Ð & h   y Œ ™™ è % i  . “ : r • ¸ 7 £ x \     ë  H

Õ

ªa Ë > 4. „  >  Ä »´ ò G V ,  s 1 l x • ¸_  “ : r • ¸ _ ” > r$ í

Õ

ªa Ë > 5. ; Ÿ ¤ 40 µm, U  ´s  10 µm“   NMOSFET_  l ó ø Í

% i

„  · ú š ´ òõ 

) 3

„  · ú šs     o   H € ª œ“ É r ‘ : r ƒ  ½ ¨_    õ  -3 V– Ð+ ‹   ƒ  

½

¨[ þ t õ  Ä » ô  Ç    o\  ¦ ˜ Ðs “ ¦ e ”   [10,11]. s  Qô  Ç ë  H) 3 

„ 

· ú š_  “ : r • ¸ _ ” > r$ í _  Å Ò  ) a " é ¶ “  “ É r > €    © œI  x 9 • ¸ “ : r

•

¸\        o÷ &l  M :ë  H s  9 Õ ª ü @\ • ¸ { 9 † < Êà º, ³ ð€  „   0

A, Ï ã ΀ 9 % ò % i  „    1 p x \  _ K " f• ¸ % ò † ¾ Ó`  ¦ p • 2 ; “ ¦ · ú ˜ 9 4

R e ”   [10].

q

 Ÿ í o% ò % i \ " f > í ß –ô  Ç „  >  Ä »´ ò G V ,  s 1 l x • ¸\  ¦ Õ ª a Ë

> 4\ 
 ? /% 3  . G V ,  s 1 l x • ¸  H z  ´“ : r \ " f 5.6 cm

²

/V- s s “ ¦ “ : r • ¸7 £ x \  _ K  & h   7 £ x  # Œ 200

^◦

C \ " f þ j

@

/u  9.0 cm

²

/V-s\  ¦ ˜ Ðs   300

^◦

C \ " f  H • ¸o # Q 6.8 cm

²

/V-s – Ð y Œ ™™ è % i  . 200

^◦

C_  “ : r • ¸\ " f s 1 l x • ¸ þ j

@

/ ° ú כ`  ¦ ˜ Ðs   H  כ “ É r   ƒ  ½ ¨_    õ ü <• ¸ 1 l x{ 9  % i   [10]. t ë ß –, s  Qô  Ç G V , s 1 l x • ¸_  ° ú כ“ É r ‘ : r ƒ  ½ ¨”  s  “ ¦

“

: r # Qu  ´\  _ K   Ö ¸$ í  o ) a p- Ä ºÓ ü t \  ] j Œ •ô  Ç MOSFET\  q

K " f• ¸ 2C & ñ • ¸  Œ •€ Œ ¤ .

P- Ä ºÓ ü t`  ¦ + þ A$ í   H • ¸Ä ºˆ  à ԓ   Ô  æ ™ ès “ : r s  Y Us $ \  _ K   Ö ¸$ í  o ¸ ú ˜ ÷ &% 3 Ü ¼ 9 ¢ ¸ô  Ç p

⁺

š ¸b ”  ] X 8 ú ¤ s  ™ è 

½

¨$ í כ ¹™ è– Ð" f ] j % i ½ + É`  ¦   H t \  ¦ _ …Û ¼à Ô l  0 AK  p- Ä

ºÓ ü t \  % i ~ ½ ӆ ¾ Ó l ó ø Í „  · ú š`  ¦ “    9 × ¼Y U“   „  À Ó-„  · ú š :

£

¤$ í `  ¦ S X ‰ “   % i  . Õ ªa Ë > 5\ " f ˜ Ð1 p w s  p-Ä ºÓ ü t \  -9 V\  ¦

Õ

ªa Ë > 6. CTLM (Circular Transmission Line Measure- ment) Z O \  _ K  p

⁺

% ò % i \ " f „  · ú š`  ¦ “   €  " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç

„ 

À Ó : £ ¤$ í . Ä º8 £ ¤_  y Œ • à ºu   H J ‡  _  ç ß –  `  ¦
 Í Ç r.

“

  €   ë  H) 3 „  · ú šs  7 £ x  # Œ × ¼Y U“   „  À Ó y Œ ™™ è % i 



. s \  ¦  8  [ jy  › ' a¹ 1 Ï l  0 AK  p-Ä ºÓ ü t \  -3 V ç ß –  Ü ¼

–

Ð l ó ø ̈́  · ú š`  ¦ “   €  , œ íl  -3 V{ 9  M :_  I

_d

_     o  H



 É r  â Ä º\  q K   8 ´ ú §s     o÷ &% 3  . s – РÒ' , p-Ä ºÓ ü t

?

/\  ¿ º t  0 l x • ¸_  % ò % i s  ” > r F  7 £ ¤, ³ ð€  \   î  r / B M _  p-Ä ºÓ ü t 0 l x • ¸ U  ·“ É r / B M \  q K   © œ@ /& h Ü ¼– Ð  8 Z  }“ É r  כ Ü

¼– Ð Æ Ò& ñ ½ + É Ã º e ”   [12]. s  Qô  Ç Ô  ¦ç  H{ 9 ô  Ç 0 l x • ¸ ì  r Ÿ í  H,

³

ð€  \   Ö  ¦ à º2 Ÿ ¤ f  ¨ à º  ) a y n C_  [ jl   H U  ·“ É r / B M \  q K 



8 ß ¼l  M :ë  H \  ³ ð€    î  r / B M_  • ¸Ä ºˆ  à Ô[ þ t s   8 ´ ú §s 

 Ö

¸$ í  o÷ &# Q µ 1 ÏÒ q t½ + É Ã º e ”  . ¢ ¸  H, Y Us $   Ö ¸$ í  o Ê ê Ô  ¦ í

 HÓ ü t s  F ì  r Ÿ í÷ &# Q ³ ð€  \  0 l x • ¸ Z  }  ”     H ƒ  ½ ¨    õ

– Е ¸ [ O " î | ¨ c à º e ”   [8].

P

⁺

-% ò % i _  ] X 8 ú ¤ $ † ½ ӓ É r Z > • ¸_  \ Vq z  ´+ « >\ " f CTLM (circular transmission line measurement) J ‡  Ü ¼– Ð 8 £ ¤& ñ

# Œ z  ´“ : r \ " f 2.3×10

⁻³

Ω-cm

²

s “ ¦ 300

^◦

C \ " f  H s ˜ Ð



 5 % & ñ • ¸ y Œ ™™ è   H   õ \  ¦ % 3 % 3   [13]. z  ´“ : r \ " f 8 £ ¤

Õ

ªa Ë > 7. N

⁺

% ò % i \ " f cross-bridge Kelvin $ † ½ Ó 8 £ ¤& ñ

~

½ ÓZ O \  _ K  „  À Ó\  ¦ f  Ë  9Å Ò 9 „  · ú š`  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ 

&

ñ ô  Ç „  À Ó-„  · ú š / B G‚  `  ¦ Õ ªa Ë > 6\  • ¸r ô  Ç   õ , F K5 Å q 7 £ x‚ Ã Ì Ê

ê ½ + ËF K o\  ¦ 0 Aô  Ç # Qu  ´s  \ O s • ¸ f ” ‚  & h  „  À Ó-„  · ú š › ' a

>

\  ¦ ˜ Ðs “ ¦ e ” # Q š ¸b ”  ] X ½ + Ës  Ä ºÃ º† < Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ”  . ¢ ¸ ô 

Ç, Kelvin bar J ‡  \ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç ™ èÛ ¼ x 9  × ¼Y U“  _  n

⁺

] X  8

ú

¤ $ † ½ ӓ É r z  ´“ : r õ  300

^◦

C_  “ : r • ¸ # 3 0 A\ " f 3.5-3.1×10

⁻²

Ω-cm

²

\  ¦
 ? /% 3  . Õ ªa Ë > 7“ É r y Œ • “ : r • ¸\ " f cross-bridge Kelvin ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð „  À Ó\  ¦ f  Ë  9ŠҀ  " f „  · ú š`  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ 

–

Ð+ ‹ “ : r • ¸ 7 £ x ½ + Éà º2 Ÿ ¤ f ” ‚  & h  › ' a > \  ¦ ˜ Ðs “ ¦ e ” 6 £ §`  ¦

·

ú ˜ à º e ”  . s [ þ t J ‡  Ü ¼– РÒ'  > í ß –ô  Ç €  $ † ½ ӓ É r p

⁺

ü <

n

⁺

\  @ /K  y Œ •y Œ • 39 kΩ/cm

²

, 22 kΩ/cm

²

– Ð+ ‹, p

⁺

\ " f_ 

€ 

$ † ½ Ó ° ú כs  U  ·“ É r % 3 ! s s' _  ï  r0 Aü < ± ú “ É r & ñ / B N s 1 l x • ¸\ 

•

¸ Ô  ¦ ½ ¨ “ ¦ n

⁺

\ " f % 3 “ É r ° ú כõ  q 5 p w % i  . ‘ : r ƒ  ½ ¨ü <

s

“ : r Å Ò{ 9  › ¸| s  ° ú  t ë ß – “ ¦“ : r  Ö ¸$ í  oü < F K5 Å q 7 £ x‚ Ã Ì Ê ê

#

Qu  ´ ) a ] X ½ + Ë\ " f % 3 `  ¦ à º e ”   H €  $ † ½ Óõ  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó ° ú כ“ É r n

⁺

\ " f 1.5 kΩ/cm

²

, 5 ×10

⁻⁴

Ω-cm

²

s  9, p

⁺

\ " f  H 324 kΩ/cm

²

, 1.3 ×10

⁻¹

Ω-cm

²

s % 3   [4].   " f, ‘ : r ƒ  ½ ¨_ 

 

õ   H p

⁺

_   â Ä º, “ ¦“ : r # Qu  ´_    õ \  q K   8 Ä ºÃ ºô  Ç

 

õ \  ¦ % 3 # Q Y Us $ \  _ ô  Ç  Ö ¸$ í  oü < q ½ + ËF K ] X 8 ú ¤ + þ A$ í s

 p+ þ A\   8 ´ òõ & h e ” `  ¦ · ú ˜ à º e ”  .

Mo  H n, p + þ A\  — ¸¿ º\   6   x ÷ &  H ] X 8 ú ¤ F K5 Å q Ü ¼– Ð+ ‹ \  x

 $ í  © œ ) a • ¸Ä ºˆ  à Ô_  0 l x • ¸ 1×10

¹⁹

/cm

³

s  © œs  ÷ &# Q



 Æ Ò # Qu  ´ \ O s  š ¸b ”  ] X ½ + Ës  + þ A$ í ÷ &  H  כ Ü ¼– Ð · ú ˜ 94 R e ”

Ü ¼ 9, s M : % 3 `  ¦ à º e ”   H ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó_  ° ú כ“ É r 1∼2×10

⁻⁴

Ω-cm

²

“    כ Ü ¼– Ð ˜ Г ¦÷ &# Q e ”   [14]. ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f % 3 # Q

”

  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó ° ú כ“ É r s  ° ú כ\  q K  q 2 Ÿ ¤  H ° ú כs |   t ë ß –, MOSFET \ " f Ÿ í o% ò % i _  × ¼Y U“   „  À Ó ™ èš ¸Û ¼, × ¼Y U

“

 _  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Óõ  €  $ † ½ Ó\  _ K  l Ö  ¦ l \  ¦ œ íA ½ + É & ñ • ¸

–

Ð $ † ½ Ós  ß ¼t   H · ú §6 £ §`  ¦ Õ ªa Ë > 2\ " f · ú ˜ à º e ”  .

IV. + s Ç Â ] Ø

"

l or  Q Y Us $ \  ¦ s 6   xô  Ç s “ : r Å Ò{ 9  • ¸Ä ºˆ  à Ô_   Ö ¸$ í  o /

B

N& ñ `  ¦ • ¸{ 9  # Œ SiC n-G V ,  MOSFET`  ¦ † < Æ>  þ jœ í– Ð ]

j Œ • % i  . q   l  & ñ \ P  ~ ½ Ód ” Ü ¼– Ð ] j Œ • ) a ™ è   H > s  à

Ô í ß – o} Œ •`  ¦ $ í  © œ½ + É M : \ P \  -t \  _ K   Ö ¸$ í  o ) a n

⁺

- ™ è

š

¸Û ¼/× ¼Y U“  , Y Us $ \  _ K   Ö ¸$ í  o ) a p- Ä ºÓ ü t õ  p

⁺

] X ½ + Ë

% ò

% i `  ¦ t “ ¦ e ” Ü ¼ 9 # Qu  ´`  ¦  u t  · ú §“ É r ]  t o Ú ÔD ! pë ß – Ü

¼– Ð š ¸b ” ] X ½ + Ë÷ &% 3  .

à

Ô ½ ™t Û ¼'   H z  ´“ : r õ  300

^◦

C_  “ : r • ¸ # 3 0 A\ " f s  © œ& h  Ü

¼– Ð 1 l x Œ • # Œ, Ô  æ ™ è Å Ò{ 9  ) a % ò % i “ É r Y Us $ \  _ K   Ö ¸

$ í

 o÷ &# Q > s à Ô „  · ú š 7 £ x \     n-G V , `  ¦ + þ A$ í   H p- Ä ºÓ ü t 8 £ x % i ½ + É`  ¦ % i “ ¦, ¨ î ò ø Íô  Ç Ÿ í o„  À Ó : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ðs 



 H  כ Ü ¼– Ð ˜ Ð  ]  t o Ú ÔD ! p ] X 8 ú ¤ $ † ½ ӓ É r B Ä º  Œ •“ É r  כ Ü ¼

–

Ð ó ø Íé ß –÷ &% 3  . ¢ ¸ô  Ç, · ú ˜À Òp ³ o u s  Å Ò{ 9  ) a p

⁺

% ò % i • ¸ Y U s

$ \  _ K   Ö ¸$ í  o÷ &# Q l ó ø Í % i „  · ú š`  ¦ “  † < Ê\     p- Ä ºÓ ü t_  ë  H) 3 „  · ú š 7 £ x \  ¦ Ä »• ¸ # Œ × ¼Y U“   Ÿ í o„  À Ó\  ¦ y

Œ ™™ èr ~  ´ à º e ” % 3  . ë  H) 3 „  · ú š“ É r z  ´“ : r \ " f 8.9 Vs % 3 “ ¦ 300

^◦

C \ " f  H 5.9 V – Ð ± ú  & ’  . ¢ ¸ô  Ç „  >  ´ òõ  s 1 l x • ¸



 H z  ´“ : r \ " f  H 5.6 cm

²

/V-sec s % 3 Ü ¼
 SiC_  : £ ¤$ í \  _  K

 200

^◦

C \ " f þ j@ /° ú כ 9.0 cm

²

/V-sec`  ¦ ˜ Ðs   “ : r • ¸



8 † ¾ Ó © œ÷ &€   • ¸o # Q y Œ ™™ è % i  . P

⁺

% ò % i _  ] X 8 ú ¤ $ † ½ ӓ É r 2.3 ×10

⁻³

Ω-cm

²

– Ð ™ èš ¸Û ¼, × ¼Y U“  _  n

⁺

% ò % i \ " f % 3 “ É r

°

ú כ“   3.5×10

⁻²

Ω-cm

²

˜ Ð   8 ± ú € Œ ¤ .

s

– Ð+ ‹, Y Us $ \  _ ô  Ç s “ : r Å Ò{ 9  • ¸Ä ºˆ  à Ô\  ¦  Ö ¸$ í  o /

B

N& ñ s  MOSFET ™ è \  ¦ ] j Œ •½ + É Ã º e ” 6 £ §`  ¦ 7 £ x" î # Œ † ¾ Ó Ê

ê “ ¦“ : r # Qu  ´\  _ K " f  H ] j Œ •½ + É Ã º \ O   H  l & ñ § > =+ þ A p- G

V ,  MOSFET• ¸ ] j Œ •½ + É Ã º e ” 6 £ §`  ¦ r   % i  .

P c

p 8 ý ò k >

‘

: r ƒ  ½ ¨  H ô  Dz D G õ † < ÆF é ß – : £ ¤& ñ l œ íƒ  ½ ¨ (õ ] j    ñ:

R10-2000-000-00264-0) ü < í ß –\ O  " é ¶ Â Ò í ß –\ O l ì ø Íl Õ ü t > hµ 1 Ï



\ O  (/ B N “ ¦    ñ: 990-17-03)\  _ K  t " é ¶ ÷ &% 3 6 £ §. $   ×  æ s

+ þ A½ ©_  ƒ  ½ ¨  H ¢ ¸ô  Ç Ø  æ· ¡ ¤ @ /† < Ɠ § µ 1 τ  l F K F é ß –\  _ K 

"

f• ¸ t " é ¶ ÷ &% 3 6 £ §.

Y c

p w Š à U Ø ”  ô

[1] Yoon Soo Park, Ed., Semiconductors and semimet- als : SiC Materials and Devices (Academic Press, 1998), Chap. 2.

[2] S. T. Sheppard, M. R. Melloch and J. A. Cooper, Jr., IEEE Trans. Electron Devices 41, 1257 (1994).

[3] W. Xie, J. A. Cooper, Jr. and M. R. Melloch, IEEE Electron Device Letters 18, 455 (1994).

[4] S. H. Ryu, K. T. Kornegay, J. A. Cooper, Jr. and M. R. Melloch, IEEE Trans. Electron Devices 45, 45 (1998).

[5] P. N. Pam, J. A. Cooper, Jr. and M. R. Melloch, IEEE Electron Device Letters 18, 349 (1997).

[6] T. Kimoto, O. Takemura, H. Matsunami, T. Nakata and M. Inoue, J. Electronic Materials 27, 358 (1998).

[7] M. A. Capano, S. Ryu, M. R. Melloch, J. A. Cooper, Jr. and M. R. Buss, J. Electron. Materials 27, 370 (1998).

[8] & ñ ï  r   ñ, ~ à Ì6   x K , „   / B N† < Æ r 7 Hë  H t  32, 324 (1995).

[10] S. Ahmed, C. J. Barbero and T. W. Sigmon, Appl.

Phys. Lett. 66, 712 (1995).

[10] N. S. Rebello, F. S. Shoucair and J. W. Palmour, IEE Proc. Circuit, Devices and Systems 143, 115 (1996).

[11] s " é ¶‚  , š ¸Ø  æ¢ - a, þ jF 5 p x, ’  1 l x‰ & ³, s + þ A½ ©, ~ à Ì  H+ þ A, ^ ” 

% ò

$ 3 , „  l „   F « ц < Æ r 7 Hë  H t  15, 559 (2002).

[12] Narrain Arora, MOSFET Models for VLSI circuit Simulation : Theory and Practice (Springer-Verlag

Wien New York, 1993), Chap. 5.

[13] s ‚ ½ Ó% ò , 5 Å x t ‰  ³, þ jF 5 p x, s F 4 Ÿ x, ^ ” % ò $ 3 , ~ à Ì  H+ þ A, s  + þ

A½ ©, „  l „   F « ц < Æ r 7 Hë  H t  (È Ò“ ¦).

[14] J. B. Petit, P. G. Neudeck, C. S. Salupo, D. J.

Larkin, J. A. Powell, in Silicon Carbide and Related Materials V-Washington 1993, Inst. Phys. Conf. Ser 137, p. 679.

Fabrication of 6H-SiC MOSFET’s Utilizing Laser Activation

Jae S. Choi, Ji H. Song, Chung W. Oh, Jae B. Lee, Yeong S. Kim, Keun H. Park and Hyung G. Lee School of Electrical and Computer Engineering,

Chungbuk National University, Cheongju 361-763

Ki H. Kim

Department of Materials Engineering, College of Engineering, Chungbuk National University, Cheongju 361-763

(Received 31 December 2002)

We fabricated, for the first time, an n-channel SiC MOSFET by using laser activation of ion–

implanted dopants. The transistor was composed of Mo for a gate and non-alloyed ohmic contacts to the n

⁺

and the p

⁺

regions. The B-implanted p-well, as well as the Al-implanted p+ contact area, was activated by laser irradiation; the N-implanted n

⁺

source and the drain regions, however, were thermally activated during the gate oxide growth. The resulting NMOSFET was operated in a stable fashion without failure in the temperature range from 25

^◦

C up to 300

^◦

C. The threshold voltage was 8.9 V at 25

^◦

C and gradually decreased to 5.9 V at 300

^◦

C; the field effect mobility showed its peak value of 9.0 cm

²

/V-s at 200

^◦

C. The non-alloyed contact to the p

⁺

-region exhibited an ohmic behavior which was more linear than that of the n

⁺

region and a lower contact resistance with a value of 2.3 ×10

⁻³

Ω-cm

²

at room temperature.

PACS numbers: 73.40.Qv

Keywords: SiC MOSFET, Laser activation, Ohmic contact, Mo, Self-aligned FET