2016 Fiscal Year Annual Research Report
ＳｉＣバイポーラトランジスタの表面・界面キャリア再結合過程の解明に基づく高性能化
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16J08202
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
浅田 聡志 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | SiC / pnダイオード / 再結合電流 / 表面再結合速度 / キャリア寿命 / 順方向リーク電流 / バンドベンディング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、SiCバイポーラトランジスタのキャリア再結合過程を明らかにし、高性能化を実現することである。そこで本研究では、その第一歩として、再結合電流の大きさを決めるパラメータ（表面再結合速度・キャリア寿命）の導出を試み、様々な表面処理を施した4H-SiC pnダイオードの再結合電流成分のデバイスサイズ依存性を評価した。
しかし、SiC pnダイオードを作製すると、ダイオードの低電流域で順方向リーク電流が生じ、それが再結合電流成分を隠すため、再結合電流の評価ができなくなるという問題が生じた。そこで本研究では、順方向リーク電流を無視できる、高電流域の評価をすることで、上記パラメータの導出を試みた。通常、高電流域では、拡散電流が支配的になっているため、再結合電流の評価および上記パラメータの導出は困難である。しかし、デバイスシミュレーションを用いた解析を組み合わせることで、高電流域からも上記パラメータを導出できることを見出し、実際に導出した。過去にデバイスを用いた上記のパラメータを導出に関する研究はなく、本研究が初めてである。ただしこの解析では、デバイス表面におけるバンドベンディングの影響や、SiC/SiO2 界面に存在する界面準位の影響などを考慮していないため、更なる改良が必要である。
また本研究では、順方向リーク電流の起源を、デバイス表面におけるバンドベンディングの影響に着目し、実験とシミュレーションにより明らかにした。一方、リーク電流の低減方法については、まだ明らかになっておらず、現在考察中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
SiCバイポーラトランジスタ (BJT) の性能向上（増幅率の向上）には、再結合電流の低減が極めて重要である。本研究では、その再結合電流の大きさを決めるパラメータ（表面再結合速度・キャリア寿命）の導出のためにpnダイオードを評価した。パラメータを正確に確定することこそは完遂できなかったが、デバイス作製プロセスと上記パラメータの関係性はある程度見出せた。また、この関係性は、SiC BJTにおける増幅率の大小関係と整合することを確認した。よって今後、様々なプロセスでダイオードを作製し、本研究で提案した評価手法を用いることで、高電流増幅率を有するSiC BJTの実現につながると考える。本研究は、今後のSiC BJTの高性能化のための土台を築いたと考えており、進捗状況としては、概ね順調と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
SiC バイポーラトランジスタ (BJT)の高性能化に向けては、作製プロセス（表面パッシベーション方法）のみならず、デバイス構造の工夫が重要となる。そこで今後は、デバイスシミュレーションを用いて、デバイス構造がSiC BJTの電流-電圧特性に与える影響に関する研究を行う予定である。特に、SiC BJTのベース抵抗が、オン抵抗や伝導度変調に与える影響はパワーデバイスを作製する上で極めて重要な知見であるため、それに関して調べていく予定である。
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Research Products
(5 results)
