| 研究課題/領域番号 |
19H02192
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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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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
筒井 一生 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60188589)
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| 研究分担者 |
清水 三聡 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, ラボ長 (10357212)
星井 拓也 東京工業大学, 工学院, 助教 (20611049)
角嶋 邦之 東京工業大学, 工学院, 准教授 (50401568)
山田 永 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (60644432)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
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| キーワード | 窒化ガリウム / GaN / パワーデバイス / 立体チャネル / FinFET / 選択成長 / Fin FET |
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| 研究開始時の研究の概要 |
パワー半導体デバイス用として優れた特性が期待される窒化ガリウム（GaN）系半導体では、高電子移動度トランジスタ（HEMT）と呼ばれる平面形のトランジスタが実用段階にある。これに対し、本研究では、Fin形電界効果トランジスタ（FinFET）と呼ばれるチャネルを立体的に立てた形状のGaN系トランジスタを結晶の選択成長技術を用いて試作するとともに、デバイスシミュレーションを併用して、種々考えられる電流経路形態のデバイス特性の利害得失を比較議論し、HEMTの特性を凌駕するGaNによるFinFETの可能性を実証的に明らかにしてゆく。
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| 研究成果の概要 |
窒化ガリウム（GaN）系半導体パワーデバイスにおいて、FinFETと呼ばれるチャネル（電流路）を立体的に立てた横型トランジスタを研究した。デバイスをGaNの選択成長法で形成することを新たに提案して実際に試作して動作実証した。ここでは、特に選択成長のマスク開口のエッチング法を、基板側の損傷低減と選択成長結晶の高品質化の観点で最適化した。一方、シミュレーションにより種々のデバイス形態で期待される性能を比較して将来の方向性を論じ、Fin型チャネルの側壁に二次元電子ガス層を誘起する形態で、従来型デバイスであるHEMTを凌駕する高性能実現の可能性を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
世界的な省エネルギー・低炭素社会の推進に向けて、電力制御システムの中核であるパワーデバイスの高性能化とその広い普及が強く求められている。窒化ガリウム（GaN）は従来のシリコンより高性能なパワーデバイス用半導体として研究が進められ、実用化もされてきた。しかし、GaNのデバイス技術においては、まだ発展の余地は大きく、本研究はその領域での一つの新たな可能性を提示するものである。デバイス製作技術の選択肢として結晶の選択成長を利用できることを明らかにし、この技術で可能になる種々のデバイス動作の形態での特性上の利害特質を議論して将来の方向性を示したことにも意義がある。
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