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GaN transited having 3-dimensional channels with various operation modes using selectively grown Fin structures

Research Project

Project/Area Number 19H02192
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

Tsutsui Kazuo  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60188589)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 清水 三聡  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, ラボ長 (10357212)
星井 拓也  東京工業大学, 工学院, 助教 (20611049)
角嶋 邦之  東京工業大学, 工学院, 准教授 (50401568)
山田 永  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (60644432)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywords窒化ガリウム / GaN / パワーデバイス / 立体チャネル / FinFET / 選択成長 / Fin FET
Outline of Research at the Start

パワー半導体デバイス用として優れた特性が期待される窒化ガリウム(GaN)系半導体では、高電子移動度トランジスタ(HEMT)と呼ばれる平面形のトランジスタが実用段階にある。これに対し、本研究では、Fin形電界効果トランジスタ(FinFET)と呼ばれるチャネルを立体的に立てた形状のGaN系トランジスタを結晶の選択成長技術を用いて試作するとともに、デバイスシミュレーションを併用して、種々考えられる電流経路形態のデバイス特性の利害得失を比較議論し、HEMTの特性を凌駕するGaNによるFinFETの可能性を実証的に明らかにしてゆく。

Outline of Final Research Achievements

For gallium nitride (GaN) power devices, lateral transistors having vertical wall type channels, so called FinFETs, were investigated. Based on the new proposal of use of a GaN selective growth technique, actual device operations were verified, in which the mask etching process for formation of growth windows were optimized from the viewpoints of low damage to the substrate surfaces and high crystalline quality of selectively grown GaN. On the other hand, a future technical trend has been discussed through the comparison of various channel conduction modes using device simulations, so that a possibility of performances higher than those obtained on conventional devices, HEMTs, has been revealed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

世界的な省エネルギー・低炭素社会の推進に向けて、電力制御システムの中核であるパワーデバイスの高性能化とその広い普及が強く求められている。窒化ガリウム(GaN)は従来のシリコンより高性能なパワーデバイス用半導体として研究が進められ、実用化もされてきた。しかし、GaNのデバイス技術においては、まだ発展の余地は大きく、本研究はその領域での一つの新たな可能性を提示するものである。デバイス製作技術の選択肢として結晶の選択成長を利用できることを明らかにし、この技術で可能になる種々のデバイス動作の形態での特性上の利害特質を議論して将来の方向性を示したことにも意義がある。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] 選択成長法を用いたGaN FinFETの作製:成長窓形成プロセス改善2022

    • Author(s)
      久恒悠介、太田貴士、佐々木満孝、高橋言緒、井手利英、清水三聡、星井拓也、角嶋邦之、若林整、筒井一生
    • Organizer
      2022年 第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] GaN FinFETの低オン抵抗・高耐圧化に向けたドリフト領域拡幅の検討2021

    • Author(s)
      久恒 悠介、星井 拓也、角嶋 邦之、若林 整、筒井 一生
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 横型GaN系FinFETにおける異なるチャネル伝導形態の比較検討2021

    • Author(s)
      久恒 悠介、星井 拓也、角嶋 邦之、若林 整、筒井 一生
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 選択成長法を用いたGaN FinFETの作製:成長窓形成プロセスの検討2021

    • Author(s)
      太田 貴士、佐々木 満考、高山 研、濱田 拓也、高橋 言緒、井出 利英、清水 三聡、星井 拓也、角嶋 邦之、若林 整、筒井 一生
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 選択成長法を用いたGaN 系FinFET2021

    • Author(s)
      筒井一生,濱田拓也,高山 研,金 相佑,星井拓也,角嶋邦之,若林 整,高橋言緒,井手利英,清水三聡
    • Organizer
      電気学会電子デバイス研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 選択成長法を用いたGaN FinFETの作製:リーク電流抑制の改良2020

    • Author(s)
      高山 研、太田 貴士、佐々木 満孝、向井 勇人、濱田 拓也、高橋 言雄、井出 利英、清水 三聡、星井 拓也、角嶋 邦之、若林 整、筒井 一生
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 横型GaN FinFETの構造最適化についての検討2020

    • Author(s)
      久恒 悠介、金 相佑、星井 拓也、角嶋 邦之、若林 整、筒井 一生
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Evaluation of Interfacial Charges at GaN/AlGaN Interfaces Grown by MOVPE using Triethylgallium2019

    • Author(s)
      Takuya Hoshii, Hiromasa Okita, Taihei Matsuhashi, Indraneel Sanyal, Yu-Chih Chen, Ying-Hao Ju, Akira Nakajima, Kuniyuki Kakushima, Hitoshi Wakabayashi, Jen-Inn Chyi, and Kazuo Tsutsui
    • Organizer
      The 9th Asia-Pacific Workshop on Widegap Semiconductors (APWS2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Quantitative evaluation of interfacial charges at GaN/AlGaN interfaces2019

    • Author(s)
      Takuya Hoshii, Akira Nakajima, Shin-ichi Nishizawa, Hiromichi Ohashi, Kuniyuki Kakushima, Hitoshi Wakabayashi, and Kazuo Tsutsui
    • Organizer
      13tu Int. Conf. on Nitride Semiconductor (ICNS)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] GaN Fin構造選択成長における低抵抗領域の発生原因の検討2019

    • Author(s)
      高山研、向井勇人、濱田拓也、高橋言緒、井手利英、清水三総、星井拓也、角嶋邦之、若林整、岩井洋、筒井一生
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 選択成長法を用いたGaN FinFETの作製2019

    • Author(s)
      向井勇人、髙山研、濱田拓也、高橋言緒、井手利英、清水三聡、星井拓也、角嶋邦之、若林整、岩井洋、筒井一生
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] 東京工業大学 未来産業技術研究所 電子機能システムコア

    • URL

      http://www.first.iir.titech.ac.jp/member/core2.html#tsutsui

    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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