| 研究課題/領域番号 |
21K14209
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
|
|---|
| 研究機関 | 京都大学 |
|---|
研究代表者 |
金子 光顕 京都大学, 工学研究科, 助教 (60842896)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
|
|---|
| キーワード | 炭化ケイ素 / 電界効果トランジスタ / 論理回路 / 閾値電圧 / イオン注入 / 厳環境 / 接合型電界効果トランジスタ / 深いドナー |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
近年、200℃以上の高温環境で動作可能な集積回路に注目が集まっているが、既存のシリコン集積回路は材料物性の制約上動作が不可能である。高温動作が可能なシリコンカーバイドを使用した集積回路に注目が集まっているが、論理閾値電圧が温度と共に変化する課題を抱えている。本研究では材料科学・電子デバイス工学的観点でトランジスタ特性を制御することにより室温-400℃の超広温域における論理閾値電圧の安定化を目指す。
|
| 研究成果の概要 |
本研究では高温・高圧・放射線などの厳環境で動作する集積回路の開発に向け、ワイドギャップ半導体である炭化ケイ素（SiC）による接合型電界効果トランジスタで構成された相補型回路（相補型JFET）の論理閾値電圧の安定化を目指した。JFETの閾値電圧を決定するイオン注入原子の横方向拡散量を結晶学的およびデバイス工学的に同定（0.4~0.5μm）した。nチャネルJFETのチャネル領域に深いドナーを使用することを提案、ホール効果測定を行うことでドーパントとして硫黄が適していることを見出した。実際に硫黄ドープnJFETで構成された相補型JFETを作製し、室温~200℃での論理閾値電圧の安定化を実証した。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
イオン注入はパワーデバイスを作製する際にも必須の工程であり、得られた横方向拡散量はパワーデバイス設計にも有用である。一般的に、イオン化エネルギーの大きい深いドナーはデバイス応用上不利と考えられており、その研究はあまり行われていなかい。特に、SドープSiC層を電子デバイスに適用した報告は1報に限られており、その理解が進んでいなかった。本研究では、相補型JFETにSドープSiC層を世界で初めて適用し、理論予測通りに論理閾値電圧の変動が抑えられることを証明できた点が意義深い。なお、明らかとなったデバイス特性は他のワイドギャップ半導体におけるデバイス作製の際にも適用可能であるため、その波及効果は高い。
|
