2018 Fiscal Year Annual Research Report
Reduction of contact resistance and demonstration of nitrogen-polar AlN field-effect transistors
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17K14110
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
奥村 宏典 筑波大学, 数理物質系, 助教 (80756750)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | パワーデバイス / 窒化物半導体 / 電界効果トランジスタ / 窒素極性面 / 酸化物半導体 / 分極効果トランジスタ / 結晶成長 / エッチング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代の高周波パワーデバイス応用を目指し、窒化アルミニウム(AlN)層を基礎としたトランジスタの作製とAlN層の接触抵抗低減に関する研究を行った。得られた結果は以下の通りである。
(1)有機金属気相成長法を用いた窒素極性面AlNの高品質結晶成長((002)対称面XRC半値幅:203",(102)非対称面XRC半値幅:389")に成功した。高温かつ高V/III比で結晶成長することで、結晶品質が向上することが分かった。一方で、1100度以上の高温成長時、不純物Siが意図せずに混入し、AlN層が導電性を示した。SiC基板のオフ角度を低く抑えることで、ステップバンチングを抑制し、表面荒れが小さくなった。
(2)高Al組成AlGaN分極効果トランジスタに世界で初めて成功した。AlN層のエッチング条件を最適化し、286 nm/minのエッチング速度が得られた。ソース/ドレイン電極下をエッチングすることで接触抵抗を低下させ、100 mA/mmを超えるドレイン電流を得た。これは高Al組成AlGaNトランジスタの動作電流として世界最高値である。
(3)AlNチャネル素子の比較のため、酸化物半導体(AlGa)2O3をチャネルとした電界効果トランジスタを作製し、世界初動作に成功した。Al組成15%(AlGa)2O3チャネル層を用いた場合、絶縁破壊電圧は900 Vであった。これはAlNトランジスタと比較するとやや小さい。更なる高耐圧化には、結晶性の改善およびAl組成の向上が求められる。
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