2020 Fiscal Year Annual Research Report
半絶縁性SiCの物性・欠陥解明とイオン注入による相補型ロバストJFETの作製
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18H03779
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
木本 恒暢 京都大学, 工学研究科, 教授 (80225078)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 炭化珪素 / 半絶縁性基板 / イオン注入 / 電界効果トランジスタ / 耐環境素子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) SiCにおける注入イオンの横方向拡がりの精密評価
SiC JFETのしきい値電圧の精密制御を行う上で重要な注入イオンの横方向拡がりを電子顕微鏡、走査型容量顕微鏡、およびJFET特性の解析の3種類の方法により調べ、いずれの方法においても注入したAlおよびP原子の横方向拡がりが0.3-0.4ミクロン（注入エネルギーや結晶方位に依存）であることを明らかにした。
2) SiC JFETにおける短チャネル効果の見極め
チャネル長を微細化して性能を向上するのがFET研究開発の王道であるが、チャネル長を短くすると望ましくない短チャネル効果が発現する。そこで、チャネル長とチャネル厚を変化させたSiC JFET（nチャネル、pチャネル両方）を作製し、特性を解析して短チャネル効果の発現条件の見極めを行った。実験により、短チャネル効果を抑制するためには、L/a比 > 3（L: チャネル長、a: チャネル厚）となるチャネルを形成する必要があることがわかった。並行して、チャネル内の空乏層およびポテンシャル分布を求める解析モデルによって実験結果（ドレイン誘起障壁低下やサブスレッショルド領域の傾き）を定量的に再現できることを明らかにした。
3) 相補型SiC JFETの高温動作実証
上記のnチャネル、pチャネルSiC JFETを組み合わせることで、相補型SiC JFET(CJFET)インバータを世界で初めて作製し、室温から300℃の温度範囲において動作を実証した。CJFETインバータは室温で良好な動作を示したが、300℃以上の高温において論理しきい値のシフトが若干大きくなった。この原因を解析し、nチャネルJFETとpチャネルJFETのしきい値電圧の差に起因することを明らかにした。この結果を元に、高温における論理しきい値電圧のシフトを抑制する２つの方法を考案した。
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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