2019 Fiscal Year Annual Research Report
GaN-based integrated electronics operable in harsh environment
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17K06383
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
岡田 浩 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30324495)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 窒化物半導体 / 集積回路 / トランジスタ / 絶縁ゲート構造 / イオン注入 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
窒化物半導体集積エレクトロニクスに向けて開発してきた絶縁膜堆積技術の窒化物半導体に適用した絶縁ゲートトランジスタ構造の試作を行なうとともに、イオン注入技術を応用した窒化物半導体のモノリシック集積回路の作製と評価を行なった。
原子支援化学気相堆積法による絶縁膜堆積技術により作製したSiO2/GaNのMOSダイオード構造のC-V特性を評価から、界面準位密度が10の11乗/cm2/eVのオーダーの良好な界面特性が得られていることを見積もった。この絶縁膜堆積技術を適用して試作したAlGaN/GaNの絶縁ゲート型の高電子移動度トランジスタ構造の動作ならびに良好なゲート制御特性を確認した。作製したトランジスタは200℃においても良好なトランジスタ動作を示した。高温におけるフォノン散乱によると考えられる電流低下が観測されたが、高温においてもゲートリーク電流の増大は観測されず、提案手法の過酷環境エレクトロニクス実現に有望な結果を示すことができた。
窒化物半導体の集積エレクトロニクスにむけた試みとして、p-GaN基板にSiイオン注入技術により選択的にn型領域を形成し、nチャネルMOSトランジスタを形成した。新たな試みとして、Siイオン注入技術と容量-電圧(C-V)法による評価技術を組み合わせた検討から、イオン注入によるGaN-MOSトランジスタの閾値電圧を制御し、同一基板上にエンハンスメント型(E型)とデプレッション型(D型)のトランジスタの作製に成功した。この手法によりE/D型のインバータ回路を作製し、インバータ回路動作を世界で初めて報告した。
研究全体を通して、本課題で提案していた過酷環境で動作する窒化物半導体集積エレクトロニクスのための新規のデバイス作製手法の有用性を実証し、過酷環境エレクトロニクス実現の可能性を示すことができた。
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