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GaN-based integrated electronics operable in harsh environment

Research Project

Project/Area Number 17K06383
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionToyohashi University of Technology

Principal Investigator

Okada Hiroshi  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30324495)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords窒化物半導体 / 集積回路 / プロセス技術 / 過酷環境エレクトロニクス / トランジスタ / 絶縁ゲート構造 / イオン注入 / 耐環境性デバイス / 半導体プロセス技術
Outline of Final Research Achievements

Wide band-gap nitride semiconductors, which attracts attention for power electron devices adding to the blue LEDs, possess potential to harsh environment application including high temperatures, where the Si-based integrated circuits are hard to operate. In this study, the formation technology of metal/insulator/semiconductor (MIS) for GaN-based transistors and an integrated circuit for the harsh environment are developed and the electrical characteristics of the fabricated transistors in high temperatures are reported. Furthermore, process technologies for a monolithic integrated circuit including ion-implantation are investigated. Operation of E/D type inverter fabricated monolithically on GaN substrate is also reported.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Internet-of-Things (IoT)の時代において、様々な装置・機器に必須である電源の効率化、小型化は重要であり、窒化物半導体デバイスはそのキーデバイスとしての要求が高まっている。また、センシングに基づいた制御は工学の基礎であり、高温のエンジンルームなどにもセンシング対象を広げることは持続可能な社会実現にも大きな寄与をもたらす。本研究はこうしたエレクトロニクスの新領域開拓に有用な窒化物半導体の特性を生かした過酷環境応用に重要な課題である絶縁ゲート構造や集積回路技術の提案、開発を行うとともに作製したデバイスの特性評価による有用性を報告するなど意義のある成果を報告できた。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] GaN‐Based Monolithic Inverter Consisting of Enhancement‐ and Depletion‐Mode MOSFETs by Si Ion Implantation2019

    • Author(s)
      Okada Hiroshi、Miwa Kiyomasa、Yokoyama Taichi、Yamane Keisuke、Wakahara Akihiro、Sekiguchi Hiroto
    • Journal Title

      physica status solidi (a)

      Volume: 217 Issue: 3 Pages: 1900550-1900550

    • DOI

      10.1002/pssa.201900550

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 窒化物半導体集積回路プロセスの検討 ~ Siイオン注入による閾値制御の試み ~2019

    • Author(s)
      岡田 浩 , 横山太一 , 三輪清允 , 山根啓輔 , 若原昭浩 , 関口寛人
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告

      Volume: 119 Pages: 77-80

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Fabrication of AlGaN/GaN transistors with SiO2 gate insulator formed by atomic oxygen at ground state extracted from a surface-wave generated plasma2019

    • Author(s)
      H.Okada, M.Baba, K.Nakamura, M.Furukawa, K.Yamane, M.Sekiguchi and A.Wakahara
    • Organizer
      13th Topical Workshop on Heterostructure Microelectronics
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] GaN-based Inverter by Monolithic Integration of Threshold Controlled MOSFETs2019

    • Author(s)
      Hiroto Sekiguchi , Kiyomasa Miwa , Keisuke Yamane , Akihiro Wakahara , Hiroshi Okada
    • Organizer
      Compound Semiconductor Week 2019 (CSW2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 窒化物半導体集積回路プロセスの検討 ~ Siイオン注入による閾値制御の試み ~2019

    • Author(s)
      岡田 浩, 横山太一, 三輪清允, 山根啓輔, 若原昭浩, 関口寛人
    • Organizer
      電子情報通信学会 研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 基底状態酸素原子を用いた化学気相堆積法で形成した絶縁ゲート型GaN系トランジスタの検討2019

    • Author(s)
      中村健人、馬場真人、岡田浩、古川雅一、山根啓輔、関口寛人、若原昭浩
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会,
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 基底状態酸素原子を用いた化学気相堆積法によるシリコン酸化膜の窒化物半導体応用2019

    • Author(s)
      馬場真人、垣内佑斗、岡田浩、古川雅一、山根啓輔、関口寛人、若原昭浩
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会,
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 集積回路実現に向けた窒化物半導体によるMOSFETの作製2018

    • Author(s)
      三輪清允,横山太一,関口寛人,山根啓輔,若原昭浩,岡田浩
    • Organizer
      第37回電子材料シンポジウム
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] GaN系ヘテロ構造デバイスのイオン注入素子分離2018

    • Author(s)
      中村健人、馬場真人、岡田浩、古川雅一、山根啓輔、関口寛人、若原昭浩
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 窒化物半導体デバイス応用に向けた表面波プラズマ励起化学気相堆積法によるシリコン系絶縁膜の検討2018

    • Author(s)
      馬場真人、岡田浩、古川雅一、山根啓輔、関口寛人、若原昭浩
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] イオン注入法による窒化物半導体の電気的特性の制御と集積回路への応用の検討(2)2018

    • Author(s)
      横山 太一、三輪 清允、岡田 浩、関口 寛人、山根 啓輔、若原 昭浩
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 2波長励起フォトルミネッセンス法によるGaNへのイオン注入ダメージ評価の検討2018

    • Author(s)
      増田 海斗、関口 寛人、三輪 清允、岡田 浩、山根 啓輔、若原 昭浩
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
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  • [Presentation] Characteristics of Silicon Dioxide Dielectric Film Formed by Chemical Vapor Deposition Enhanced by Atomic Oxygen at Ground State Extracted from a Surface-wave Generated Plasma2017

    • Author(s)
      H. Okada, M. Baba, M. Furukawa, K. Yamane, H. Sekiguchi, and A. Wakahara
    • Organizer
      2017 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices
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      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 表面波プラズマ励起化学気相堆積法によるシリコン酸化膜の堆積と評価(2)2017

    • Author(s)
      馬場 真人、中村 健人、岡田 浩、古川 雅一、山根 啓輔、関口 寛人、若原 昭浩
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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