| 研究課題/領域番号 |
16H04332
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
浦岡 行治 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20314536)
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| 連携研究者 |
石河 泰明 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (70581130)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2016年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
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| キーワード | 窒化ガリウム / パワー半導体 / 高圧水蒸気処理 / 高信頼性 / MOS接合 / パワーデバイス / 超臨界水 / 界面準位 / ゲート絶縁膜 / 半導体 / MOS / HEMT / 半導体物理 |
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| 研究成果の概要 |
SiO2/GaN界面における物性評価から高圧水蒸気処理の反応機構の検討を行った。その結果，SiO2膜中ではHPWVAにより膜中の酸素原子が高温高圧水蒸気中の酸素原子に置換され，Si-O-Si結合の歪みが緩和されることが明らかになった。これらの反応が酸素空孔の補填や歪みに起因するトラップを低減すると考えられる。SiO2/GaN界面では界面まで到達した高温高圧水蒸中の酸素原子が窒素空孔やGaの未結合手を補填することで界面欠陥を不活性化している可能性を示した。高圧水蒸気処理のような高圧状態では他の熱処理より拡散速度が上がるため，低温での絶縁膜/半導体界面の酸素欠損の改質に高圧水蒸気処理は有効である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年，Siに代わるパワー半導体材料として窒化ガリウム(GaN)が期待されている。Siと比較すると，GaNのバンドギャップは約3倍，絶縁破壊電界は約10倍であり，高出力，高耐圧化が可能である。GaN MOS構造の問題点として絶縁膜/半導体界面に存在する電荷トラップが挙げられる。これまでの研究でSiO2/GaN MOS構造において，絶縁膜堆積後の熱処理として高温高圧の水蒸気を用いた高圧水蒸気処理を施すことで電気特性が改善することが明らかになっている。しかしながら，その反応機構は未だに明らかになっていない。そこで本研究では，物性評価からSiO2/GaN界面での高圧水蒸気処理の反応機構を明らかにした。
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