研究課題/領域番号 |
19K04528
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研究種目 |
基盤研究(C)
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配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
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 | 福井大学 |
研究代表者 |
ASUBAR JOEL 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (10574220)
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研究分担者 |
葛原 正明 関西学院大学, 理工学部, 教授 (20377469)
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研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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キーワード | Gallium nitride / normally-off operation / power device / semiconductor / AlGaN/GaN HEMT / MIS / Insulated Gate / Normally-off / Hi-K dielectric / AlGaN / GaN / HEMT / 窒化ガリウム / 再成長 / ドライエッチング / ノーマリーオフ / エンハンスメントモード / リセスゲート / MIS-HEMT / Insulated-Gate |
研究開始時の研究の概要 |
本研究ではデバイス構造と独自のプロセス技術を組み合わせて、未だに実現されていない非常に安定したノーマリーオフ型窒化ガリウム(GaN)系高電子移動度トランジスタ(HEMT)の実現を目指す。ドライエッチングと後処理プロセスの組み合わせにより、ダメージフリーなドライエッチング技術を確立し、その表面上に高品質AlGaN障壁層の再成長、及びゲート絶縁膜を堆積し、熱処理を行うことで高効率電力スイッチング用途に適した、高い正の閾値電圧を持つ高安定なGaN系HEMTの実現を目指す。
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研究成果の概要 |
独自のAlGaN再成長技術及びドライエッチングレシピを使用して、GaNベースの金属絶金属・絶縁体・半導体 高電子移動度トランジスタ高性能のノーマリーオフ動作を実現した。また、開発したデバイスプロセスは、Al2O3絶縁膜/ AlGaN界面だけでなく、Al(Ga)N/hi-K絶縁膜系にも適用できることが分かった。さらに、作製した絶縁膜/再成長AlGaN/GaN MISコンデンサは、比較的低い界面準位密度を示し、ヒステリシスが低く、動作が非常に安定している。有機金属気相成長法で再成長したAlGaN層を使用して、低ヒステリシス、高性能のノーマリーオフGaNベースのデバイスを実現することに成功した。
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研究成果の学術的意義や社会的意義 |
AlGaN / GaN HEMTは、負のしきい値電圧を持つノーマリーオンデバイスである。これは、ゲート制御電圧が印加されていない場合でも、電流が流れてしまうことを意味する。回路が故障した際の安全を保証するために、正の高いVTHを持つノーマリーオフデバイスが望まれる。しかし、GaNベースのデバイス構造を使用して、高いVTH、大電流、および高安定性を同時に達成することは困難である。この研究の結果として、高いVTH、高最大ドレイン電流、および低ヒステリシスGaNベースのデバイスを実証した。
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