2017 Fiscal Year Research-status Report
Si基板上AlGaN/GaNヘテロ構造の欠陥準位とスイッチング特性の相関解明
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16K06276
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
中野 由崇 中部大学, 工学部, 教授 (60394722)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | AlGaN/GaNヘテロ構造 / 3C-SiC層 / Si基板 / 炭素ドーピング / 欠陥準位 / スイッチング特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Si基板上にMOCVD結晶成長したAlGaN/GaNヘテロ構造は低コスト化・大面積化に適しており、そのヘテロ界面に形成される2次元電子ガスを利用した次世代型高周波パワーデバイス用基板として期待されている。一般的に、Si基板上にAlNテンプレート層を介して結晶成長したAlGaN/GaNヘテロ構造では、GaNバッファ層におけるリーク電流を低減するために炭素を積極的にドーピングし高抵抗化を図っているが、同時に、炭素関連の深い欠陥準位が形成されることでターンオン時のスイッチング特性が極めて遅くなる電流コラプス現象を誘発することをプレーナー型ショットキーダイオード構造での欠陥準位評価とオフストレス電圧印加後のターンオン容量回復特性評価から系統的に確認してきた。特に、このスイッチング特性を遅くしている炭素関連の欠陥準位を特定し、メカニズムを詳細に検討した。具体的には、オフ状態では炭素関連の欠陥準位は負に帯電したままの状態であり、オン状態でもこの負帯電が中和されにくいことに起因していると考えられる。この解決策として、AlGaN/GaNヘテロ構造の下地であるGaN/AlNヘテロ界面に2次元ホールガスを形成する方法を検討した。Si(111)基板上に格子整合しやすい3C-SiC層をガスソースMBE法でエピタキシャル結晶成長し、その上にAlNテンプレート層を結晶成長した後、異なる炭素量をドープしたAlGaN/GaNヘテロ構造をいくつか試作した。炭素ドーピング量に関係なく、下地に3C-SiC層が存在するとターンオン時のスイッチング特性が速くなる傾向を示すことを系統的に確認した。この結果は、従来のSi基板上AlGaN/GaNヘテロ構造における高抵抗化と電流コラプス現象のトレードオフ関係を改善できる可能性を示唆している。
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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
実験は計画通り順調に進んでいるが、研究成果の発表が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
3C-SiC/Si(111)基板上にAlNテンプレート層を介して作製したAlGaN/GaN/GaN:Cヘテロ構造における下地GaN/AlNヘテロ界面に2次元ホールガスを蓄積しやすい最適構造をシミュレーション的に検討し結晶成長実験を行う。その上で、GaNバッファ層に炭素トーピングしてもオフストレス電圧印加後のターンオン回復特性が大幅に改善できるのかを実験的に確認する。
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| Causes of Carryover |
(理由)
本研究では、使用する3C-SiC/Si基板上AlGaN/GaNヘテロ構造はウエハメーカーに特別仕様で外注制作しているが、外注先の製造設備の都合上、一部のウエハを発注・入手できなかった。
(使用計画)
次年度に特別仕様の3C-SiC/Si基板上AlGaN/GaNヘテロ構造ウエハを外注する予定である。
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