| 研究課題/領域番号 |
16H04347
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| 研究機関 | 福井大学 |
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研究代表者 |
葛原 正明 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (20377469)
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| 研究分担者 |
只友 一行 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (10379927)
ASUBAR JOEL 福井大学, テニュアトラック推進本部, 講師 (10574220)
山本 あき勇 福井大学, 学術研究院工学系部門, 特命教授 (90210517)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 窒化物半導体 / GaN / 半絶縁性 / HEMT / 破壊電界 / 漏れ電流 |
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| 研究実績の概要 |
窒化物半導体パワーデバイスは、HEMTと呼ばれる横型デバイス構造を中心に開発が進められてきた。今日の横型HEMTの実効破壊電界が、縦型デバイスに比べて著しく小さいという問題に関連して、バッファ部と基板部の絶縁性能の未達要因を分析し、理想値（理論値）に近い破壊電界（>2MV/cm）の実現を目的とする。具体的には、1)GaN基板の高抵抗化と、2)バッファ層の高抵抗化を同時に進めつつ、試作HEMTの実効破壊電界強度とメサエッチング深さとの関係を詳細に調べる。
最終年度である平成30年度は、GaNバッファ層の不純物濃度（Fe，Si）がHEMTの破壊耐圧に与える影響について調べた。用いたGaN基板は、Fe添加半絶縁性GaN基板である。この半絶縁性GaN基板上にFe添加のGaNバッファ層を厚さ400nmだけMOCVD成長した。横型HEMTの試作では、このバッファ層上にAlGaN（Al組成0.2、厚さ25nm）/GaN（厚さ900nm）構造を成長した。HEMTはプレーナ構造の標準タイプとし、ゲート長3ミクロン、ゲート－ドレイン間距離を3ミクロンから50ミクロンまで変化させた。破壊耐圧は、デバイスの破壊または漏れ電流の大きさが1 mA/mm以上になった時のドレイン電圧の値として定義した。
横型HEMTの実効破壊電界は1.1 MV/cmとなり、GaNバッファ層までエッチングオフしたエピ基板の破壊電界(1.1 MV/cm)と一致することが明らかとなった。一方、半絶縁性GaN基板単体の破壊耐圧は1.5 MV/cmであった。すなわち、今回成長した400 nm厚保のGaNバッファ層の破壊電界（1.1 MV/cm）は、半絶縁性GaN基板の破壊電界（1.5 MV/cm）より僅かに劣っており、この違いによって同基板上に試作した横型HEMTの実効破壊耐圧が1.1 MV/cmとなったことが分かった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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