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MIS構造窒化物半導体トランジスタの低損失高耐圧化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 25420328
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関福井大学

研究代表者

葛原 正明  福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20377469)

研究分担者 徳田 博邦  福井大学, 大学院工学研究科, 特命助教 (10625932)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2013年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード窒化物半導体 / HEMT / MOSFET / ゲート絶縁膜 / パッシベーション / 耐圧 / 電流コラプス / パワーデバイス / 表面保護膜 / トランジスタ / MIS / ゲート電流 / ヘテロ接合
研究成果の概要

AlGaN/GaN MIST構造において、逆方向リーク電流が低く動的オン抵抗の増加の少ないゲート絶縁膜の研究を行い、原子層堆積法で堆積したAl2O3とZrO2の複合膜の有効性を示した。
次に、表面保護膜の検討を行い、スパッタ堆積したSiN膜、SiON膜、SiO2膜について動的オン抵抗を評価した結果、SiN膜またはSiON膜が電流コラプスの低減に有効であることを明らかにした。また、保護膜堆積前の酸素プラズマ処理が電流コラプス抑制に極めて有効であることを示した。最後に、最適化したゲート絶縁膜と表面保護膜を併せ持つMIS-HEMTを試作し、2kVを超える高耐圧かつ低リーク電流特性を実証した。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 9件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Current Collapse Reduction in AlGaN/GaN HEMTs by High-Pressure Water Vapor Annealing2015

    • 著者名/発表者名
      Joel T. Asubar, Yohei Kobayashi, Koji Yoshitsugu, Zenji Yatabe, Hirokuni Tokuda, Masahiro Horita; Yukiharu Uraoka, Tamotsu Hashizume, Masaaki Kuzuhara
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electron Devices

      巻: 62 号: 8 ページ: 2423-2428

    • DOI

      10.1109/ted.2015.2440442

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Impact of oxygen plasma treatment on the dynamic on-resistance of AlGaN/GaN high-electron-mobility2015

    • 著者名/発表者名
      Joel T. Asubar, Yoshiki Sakaida, Satoshi Yoshidai, Zenji Yatabe, Hirokuni Tokuda, Tamotsu Hashizume, Masaaki Kuzuhara
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 8 号: 11 ページ: 1110011-4

    • DOI

      10.7567/apex.8.111001

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ZrO2/Al2O3積層膜をゲート絶縁膜に用いたn-GaN MISダイオードの比誘電率と界面特性2015

    • 著者名/発表者名
      樹神 真太郎、徳田 博邦、葛原 正明
    • 雑誌名

      電子情報通信学会 和文論文誌C

      巻: Vol. J98-C ページ: 27-33

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-Loss and High-Voltage III-Nitride Transistors for Power Switching Applications2015

    • 著者名/発表者名
      1.M. Kuzuhara, and H. Tokuda
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Electron Devices

      巻: 62 号: 2 ページ: 405-413

    • DOI

      10.1109/ted.2014.2359055

    • NAID

      120005541053

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduced gate leakage and high thermal stability of AlGaN/GaN MIS-HEMTs using ZrO2/Al2O3 gate dielectric stack2014

    • 著者名/発表者名
      2. M. Hatano, Y. Taniguchi, S. Kodama, H. Tokuda, and M. Kuzuhara
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 7 号: 4 ページ: 44101-44101

    • DOI

      10.7567/apex.7.044101

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] GaN-based Heterojunction FETs for Power Applications2016

    • 著者名/発表者名
      M. Kuzuhara
    • 学会等名
      China Semiconductor Technology International Conference 2016
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2016-03-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] GaN-based HEMTs for High-voltage and Low-loss Power Applications2015

    • 著者名/発表者名
      M. Kuzuhara, J. T. Asubar, and H. Tokuda
    • 学会等名
      46 th IEEE Semiconductor Interface Specialists Conf.
    • 発表場所
      Washington D.C., USA
    • 年月日
      2015-12-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Highly Reduced Current Collapse in AlGaN/GaN HEMTs by Combined2015

    • 著者名/発表者名
      J. T. Asubar, S. Yoshida, H. Tokuda, and M. Kuzuhara
    • 学会等名
      SSDM 2015
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2015-09-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization and Reduction of Current Collapse in AlGaN/GaN HEMTs2015

    • 著者名/発表者名
      M. Kuzuhara, J. T. Asubar, and H. Tokuda
    • 学会等名
      2015 German-Japanese-Spanish Joint Workshop
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2015-07-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] GaN-based Power Devices2015

    • 著者名/発表者名
      M. Kuzuhara, J. T. Asubar, and H. Tokuda
    • 学会等名
      EM-NANO 2015
    • 発表場所
      Niigata, Japan
    • 年月日
      2015-06-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electrical characterization of stepped AlGaN/GaN heterostructures2015

    • 著者名/発表者名
      S. Kodama, J. T. Asubar, H. Tokuda, S. Nakazawa, M. Ishida, T. Ueda, and M. Kuzuhara
    • 学会等名
      WOCSDICE 2015
    • 発表場所
      Smolenice, Slovakia
    • 年月日
      2015-06-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Current Collapse in AlGaN/GaN HEMTs with a GaN Cap Layer2015

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida, Y. Sakaida, J. T. Asubar, H. Tokuda, and M. Kuzuhara
    • 学会等名
      IEEE IMFEDK 2015
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2015-06-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Suppressed Current Collapse in High Pressure Water Vapor Annealed AlGaN/GaN HEMTs2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kobayashi, J. T. Asubar, K. Yoshitsugu, H. Tokuda, M. Horita, Y. Uraoka, and M. Kuzuhara
    • 学会等名
      CS-MANTECH 2015
    • 発表場所
      Arizona, USA
    • 年月日
      2015-05-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Correlation between Luminescence and Current Collapse in AlGaN/GaN HEMTs2015

    • 著者名/発表者名
      S. Ohi, Y. Sakaida, J. T. Asubar, H. Tokuda, and M. Kuzuhara
    • 学会等名
      CS-MANTECH 2015
    • 発表場所
      Arizona, USA
    • 年月日
      2015-05-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of time dependent current collapse in AlGaN/GaN HEMTs2014

    • 著者名/発表者名
      R. Maeta, H. Tokuda, and M. Kuzuhara
    • 学会等名
      ASDAM 2014
    • 発表場所
      スロバキア
    • 年月日
      2014-10-22
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Challenges of GaN-based transistors for power electronics applications2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kuzuhara, and H. Tokuda
    • 学会等名
      AWAD 2014
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2014-07-01
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Interface Properties of n-GaN MIS Diodes with ZrO2/Al2O3 Laminated Films as a Gate Insulator2014

    • 著者名/発表者名
      S. Kodama, H. Tokuda, and M. Kuzuhara
    • 学会等名
      IMFEDK2014
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-06-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Improved current collapse in AlGaN/GaN HEMTs by O2 plasma treatment2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakaida, H. Tokuda, and M. Kuzuhara
    • 学会等名
      CS-MANTECH
    • 発表場所
      米国、コロラド
    • 年月日
      2014-05-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 福井大学 葛原研究室

    • URL

      http://fuee.u-fukui.ac.jp/~kuzuhara/index.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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