2018 Fiscal Year Annual Research Report
Highly reliable GaN power device fabricated using supercritical water
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16H04332
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
浦岡 行治 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20314536)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 窒化ガリウム / パワーデバイス / 超臨界水 / 高圧水蒸気処理 / 界面準位 / ゲート絶縁膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，Siに代わるパワー半導体材料として窒化ガリウム(GaN)が期待されている．Siと比較すると，GaNのバンドギャップは約3倍，絶縁破壊電界は約10倍であり，高出力，高耐圧化が可能である．GaN MOS構造の問題点として絶縁膜中や絶縁膜/半導体界面に存在する電荷トラップが挙げられる．これまでの研究でSiO2/GaN MOS構造において，絶縁膜堆積後の熱処理として高温高圧の水蒸気を用いた高圧水蒸気処理(High Pressure Water Vapor Annealing, HPWVA)を施すことで電気特性が改善することが明らかになっている．しかしながら，その反応機構は未だに明らかになっていない．そこで本研究では，物性評価からSiO2膜およびSiO2/GaN界面に対するHPWVAの反応機構を検討した．
その結果，SiO2膜中ではHPWVAにより膜中の酸素原子が高温高圧水蒸気中の酸素原子に置換され，Si-O-Si結合の歪みが緩和されることが明らかになった．これらの反応が酸素空孔の補填や歪みに起因するトラップを低減すると考えられる．SiO2/GaN界面では界面まで到達した高温高圧水蒸中の酸素原子が窒素空孔やGaの未結合手を補填することで界面欠陥を不活性化している可能性を示した． HPWVAのような高圧状態では他の熱処理より拡散速度が上がるため，低温での絶縁膜および絶縁膜/半導体界面の酸素欠損の改質にHPWVAは有効であるといえる．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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