| 研究課題/領域番号 |
19K05292
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分30010:結晶工学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
上野 耕平 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (90741223)
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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 |
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 半導体 / 電子デバイス / 高電子移動度トランジスタ / 結晶成長 / パワーデバイス / ドーピング / スパッタリング / 窒化アルミニウム / トランジスタ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、高温・放射線環境下において動作可能な超高耐圧エレクトロニクス構築にむけてUltra-Wide Bandgap材料である窒化アルミニウム（AlN）の新規結晶成長手法およびデバイスプロセスの要素技術開発を行う。
申請者を含むグループにおいて開発したパルススパッタ堆積（PSD）法をベースに、深紫外線・高エネルギー粒子照射による擬フェルミレベル制御をもとにした補償型欠陥制御という新規概念を導入し、高純度AlN結晶成長・伝導性制御技術の確立を目指す。本成果をもとに高品質金属/AlNヘテロ界面物性評価、トランジスタ素子の開発を通して要素技術開発を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、次世代超高耐圧・高出力パワーデバイスとして期待される窒化アルミニウム(AlN)および窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)混晶の結晶成長・デバイスプロセス開発に取り組んだ。
AlN結晶成長には高エネルギー粒子・紫外線照射による欠陥疑フェルミレベル制御というアプローチを導入し、パルススパッタ堆積法を用いて高品質AlN結晶成長・n絶型伝導性制御を実現した。
さらに本手法を用いてAlN/AlGaN高電子移動度トランジスタを作製し、最大電流密度250 mA/mm、絶縁破壊電界が3.0 MV/cmの高出力・高耐圧動作を実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、低コストかつ大面積に成膜可能なスパッタ法を用いて高品質なAlN・AlGaNエピタキシャル成長を実現した点で、産業応用上の価値が高いと考えている。また欠陥疑フェルミレベル制御によるAlN結晶高品質化の可能性を示したことは、結晶学上意義がある。
さらにAlGaN混晶を用いた高移動度電子トランジスタの低抵抗化を世界に先駆けて実現し、高出力・高耐圧動作を実証したことで、次世代パワーエレクトロニクス分野の開拓・進展に資する成果を得たといえる。
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