2013 Fiscal Year Annual Research Report
炭化珪素半導体の欠陥制御と超高耐圧ロバスト素子への応用
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21226008
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
木本 恒暢 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80225078)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
須田 淳 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00293887)
西 佑介 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10512759)
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| Project Period (FY) |
2009-05-11 – 2014-03-31
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| Keywords | 炭化珪素 / パワーデバイス / キャリア寿命 / 絶縁破壊 / 深い準位 |
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| Research Abstract |
1) 耐圧構造の改善
シミュレーションと実験の両方のアプローチにより、20kV超級のSiC PiNダイオードやバイポーラトランジスタの耐圧制限要因を明らかにした。この結果および昨年度までに実施したSiCデバイスの端部における電界集中抑制構造（改良型空間変調JTE）、表面保護法をさらに改善し、20kV以上の超高耐圧を安定して達成する構造を提唱した。この結果、26.9kV以上という固体素子として最高の耐圧を有するSiC PiNダイオード、23kVの耐圧を有するSiCバイポーラトランジスタを実現した。また、耐圧やリーク電流に及ぼす転位欠陥の影響は小さく、エピタキシャル成長時に生成する積層欠陥の影響が大きいことを示した。200℃以上の高温特性も評価し、アバランシェ破壊が支配的であることを明らかにした。
2) オン特性の向上
昨年度までの欠陥制御の成果を活用して、厚さ100-200ミクロンの高純度SiC厚膜（耐圧維持層）におけるキャリア寿命制限欠陥を消滅させることに成功し、室温で50マイクロ秒以上の長いキャリア寿命を達成した（従来は約1マイクロ秒）。この手法を活用し、さらに電極の接触抵抗を低減することによって、20kV級SiC PiNダイオードのオン特性を著しく向上することに成功した。具体的には、微分オン抵抗を従来の約40mΩcm2から10mΩcm2以下に低減した(20kV級デバイス)。オン特性の温度依存性も評価し、ほぼ理想的な特性を示すことが分かった。
3) 欠陥制御
従来の研究をさらに発展させ、SiCにおける少数キャリアトラップの検出と低減、長年の課題であったp型SiCにおけるキャリア寿命の向上、基底面転位の挙動解明などの成果を挙げた。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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