京都大學發表與東京工業大學共同開發了一項碳化矽(SiC)的氧化膜形成方法，可望藉此促進SiC功率半導體的高品質化。
由於SiC電晶體的氧化膜與SiC的界面之間存在了許多的缺陷，限制了SiC的特性或可靠性，以致於造成SiC電晶體原有性能無法發揮的狀況。一般是透過加熱讓SiC氧化形成SiO2膜，製作出SiC電晶體，研究團隊則利用第一原理計算，確認在界面高密度形成了因碳原子造成的缺陷，並藉此開發了獨家了氧化膜形成方法。
研究團隊首先在乾淨的SiC表面堆積Si，以低溫進行氧化，將Si薄膜轉換成SiO2膜，進而形成高品質的SiO2膜。Si的氧化開始溫度較SiC低，因此能在不會讓SiC氧化的狀態下將Si薄膜轉換成SiO2。
接著研究團隊將過去利用一氧化氮在界面導入氮原子(NO)的方法，更改為在高溫氮氣(N2)環境下進行熱處理的方式，進而成功地控制了過去因氮原子導入造成的SiC氧化與缺陷的發生。
經實驗確認，利用新方法製作之SiO2/SiC界面的缺陷與目前的世界標準相比較之下，實現了10倍的高性能化(缺陷數量減至1/10)。具體來說，既有製作方法約有1.3×1011cm-2的缺陷密度存在，而新方法則成功地將缺陷密度減少至1.2×1010cm-2。
透過此次的研究成果，將可望加速促進SiC功率半導體的實用化開發。此外，應用於SiC電晶體的話，將可藉此大幅提升性能、縮小晶片面積，進而達到低成本化、提高可靠性等目的。
資料來源：http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2020/documents/200821_1/01.pdf