2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study on GaN-based vertical transistors using ScAlMgO4 substrates
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15K13963
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
末光 哲也 東北大学, 国際集積エレクトロニクス研究開発センター, 教授 (90447186)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松岡 隆志 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (40393730)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 窒化物半導体 / パワーデバイス / トランジスタ / SCAM基板 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、ScAlMgO4（以下SCAMと標記する）を基板材料として用いて窒化ガリウム（GaN）系半導体材料をその上に成長して縦型トランジスタを実現することを目標として実施された。当初は平成28年度までの2年間の研究期間であったが、結晶成長装置が使用できない期間が約半年生じたため、1年間の補助事業期間延長を申請して、平成29年度も研究を継続した。
研究分担者の松岡のグループでは、ハイドライド気相成長法によって厚膜GaNをSCAM基板上に成長し、さらにそれを基板から剥離することに成功した。これらは、本課題での縦型トランジスタおよびその作製の要素技術として必須なもので、その実現の目処を立てることが出来た。
他方、もう一つの要素技術である、AlGaN/GaNヘテロ構造をSCAM基板に成長する技術についても検討を行った。まず劈開したSCAM基板に同構造の成長を試みたが、2次元電子ガス（2DEG）の形成を確認することは出来なかった。結晶表面を観察したところ、AlGaNの膜厚を超えるようなマクロな凹凸が確認され、これが2DEGの形成を阻害していると考えられる。凹凸発生の原因として、劈開したSCAM表面が平坦過ぎるためにGaNの成長初期にランダムな核が形成されるためと考え、次にオフ角を付けて研磨したSCAM基板を用いてヘテロ構造を成長した。その結果、通常のサファイア基板上に成長したものと同等の平坦性の結晶を得るところまで、本研究期間内に確認することが出来た。
以上のように、結果として目標の縦型トランジスタの実現には到達し得なかったが、幾つかの重要な要素技術について確認することが出来た。今後も引き続き、何らかの形で本研究を継続し、未達となったSCAM基板上AlGaN/GaNヘテロ構造での2DEG形成を確認し、縦型トランジスタ実現へ展開していきたい。
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