2021 Fiscal Year Research-status Report
界面制御による窒化ガリウムパワートランジスタの高性能化
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20K04587
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
色川 芳宏 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (90394832)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | GaN / MOS / 水素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、省エネルギーの観点から、インバータ等の電力変換モジュールに用いられるパワーデバイスの低損失化が求められている。現在、多くのパワーデバイスとしてSiからなる素子が使われているが、素子での電力損失が大きい。一方、GaN等のバンドギャップが大きい半導体は、材料の絶縁破壊電圧が高いために、電力損失の低減が期待されている。本研究では、インバータの主要部品の一つであるMOS（金属／酸化物／半導体）型FET（電界効果トランジスタ）の酸化物／半導体界面を制御することで、GaNからなるパワートランジスタを高特性化することを目標としている。現状では、GaN MOSFETは、酸化物／半導体界面の知見が十分に得られていないために、理論的に期待される特性が得られていない。申請者らは、この酸化物／半導体界面に結晶性の酸化ガリウム界面層がナノシート状に存在
することを世界で初めて確認しており、この界面層の性状を制御することによって界面特性を向上させ、素子の高特性化に繋げる。ところで、Si等のMOS界面においては、水素が界面特性を向上させることが古くから知られているが、GaN MOS界面において、水素の果たす役割について多くは知られていない。そこで、水素がMOS界面に及ぼす影響を調べるために、水素と酸化物／半導体界面に存在する結晶性の酸化ガリウム界面層との相互作用を調べた。昨年度の研究では、サファイア基板を用いた素子において、デバイスの水素応答性は界面層によって引き起こされている可能性が大きいことが明らかになった。本年度はバルク基板の素子でも同様の効果がみられることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
酸化物／半導体界面に存在する結晶性の酸化ガリウム界面層の役割の一端が明らかになったものの、絶縁膜を堆積した後の評価が不足しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
酸化物／半導体界面に存在する結晶性の酸化ガリウム界面層の役割の一端は明らかになったものの、絶縁膜を堆積した後の評価が不足している。今後はMIS構造の評価を進める。
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| Causes of Carryover |
本年度は既存の素子に対して実験を行ったため、予定していたバルク基板の購入を行わなかったため。次年度はバルク基板の購入を予定している。
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