• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2020 年度 実績報告書

半絶縁性SiCの物性・欠陥解明とイオン注入による相補型ロバストJFETの作製

研究課題

研究課題/領域番号 18H03779
研究機関京都大学

研究代表者

木本 恒暢  京都大学, 工学研究科, 教授 (80225078)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード炭化珪素 / 半絶縁性基板 / イオン注入 / 電界効果トランジスタ / 耐環境素子
研究実績の概要

1) SiCにおける注入イオンの横方向拡がりの精密評価
SiC JFETのしきい値電圧の精密制御を行う上で重要な注入イオンの横方向拡がりを電子顕微鏡、走査型容量顕微鏡、およびJFET特性の解析の3種類の方法により調べ、いずれの方法においても注入したAlおよびP原子の横方向拡がりが0.3-0.4ミクロン(注入エネルギーや結晶方位に依存)であることを明らかにした。
2) SiC JFETにおける短チャネル効果の見極め
チャネル長を微細化して性能を向上するのがFET研究開発の王道であるが、チャネル長を短くすると望ましくない短チャネル効果が発現する。そこで、チャネル長とチャネル厚を変化させたSiC JFET(nチャネル、pチャネル両方)を作製し、特性を解析して短チャネル効果の発現条件の見極めを行った。実験により、短チャネル効果を抑制するためには、L/a比 > 3(L: チャネル長、a: チャネル厚)となるチャネルを形成する必要があることがわかった。並行して、チャネル内の空乏層およびポテンシャル分布を求める解析モデルによって実験結果(ドレイン誘起障壁低下やサブスレッショルド領域の傾き)を定量的に再現できることを明らかにした。
3) 相補型SiC JFETの高温動作実証
上記のnチャネル、pチャネルSiC JFETを組み合わせることで、相補型SiC JFET(CJFET)インバータを世界で初めて作製し、室温から300℃の温度範囲において動作を実証した。CJFETインバータは室温で良好な動作を示したが、300℃以上の高温において論理しきい値のシフトが若干大きくなった。この原因を解析し、nチャネルJFETとpチャネルJFETのしきい値電圧の差に起因することを明らかにした。この結果を元に、高温における論理しきい値電圧のシフトを抑制する2つの方法を考案した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Nearly Fermi-level-pinning-free interface in metal/heavily-doped SiC Schottky structures2021

    • 著者名/発表者名
      M. Hara, M. Kaneko, and T. Kimoto
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 ページ: SBBD14

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abe3d8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tunneling Current in 4H-SiC p-n Junction Diodes2020

    • 著者名/発表者名
      M. Kaneko, X. Chi, and T. Kimoto
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electron Devices

      巻: 67 ページ: 3329-3334

    • DOI

      10.1109/TED.2020.3001909

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Defect engineering in SiC technology for high-voltage power devices2020

    • 著者名/発表者名
      T. Kimoto and H. Watanabe
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 13 ページ: 120101

    • DOI

      10.35848/1882-0786/abc787

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Study on Short-Channel Effects in Double-Gate Silicon Carbide JFETs2020

    • 著者名/発表者名
      M. Kaneko, M. Nakajima, Q. Jin, and T. Kimoto
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electron Devices

      巻: 67 ページ: 4538-4540

    • DOI

      10.1109/TED.2020.3017143

    • 査読あり
  • [学会発表] Progress and Future Challenges of SiC Power MOSFETs2021

    • 著者名/発表者名
      T. Kimoto, T. Kobayashi, K. Tachiki, K. Ito, and M. Kaneko
    • 学会等名
      5th IEEE Electron Devices Technology and Manufacturing Conference 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Progress and Future Prospects of High-Voltage SiC Power Devices2020

    • 著者名/発表者名
      T. Kimoto and M. Kaneko
    • 学会等名
      2020 Int. Symp. on VLSI Technology, Systems and Applications
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Reverse Field Emission Current in Heavily-Doped SiC Schottky Barrier Diodes2020

    • 著者名/発表者名
      M. Hara, S. Asada, T. Maeda, and T. Kimoto
    • 学会等名
      International Symposium on Creation of Advanced Photonic and Electronic Devices 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Accurate Determination of Barrier Heights in Heavily-Doped SiC Schottky Barrier Diodes Fabricated with Various Metals2020

    • 著者名/発表者名
      M. Hara, M. Kaneko, and T. Kimoto
    • 学会等名
      2020 Int. Conf. on Solid State Devices and Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Lateral spreads of Al and P atoms implanted into a high-purity semi-insulating SiC substrate2020

    • 著者名/発表者名
      Q. Jin, M. Nakajima, M. Kaneko, and T. Kimoto
    • 学会等名
      2020 Int. Conf. on Solid State Devices and Materials
    • 国際学会
  • [産業財産権] SiC相補型電界効果トランジスタ2020

    • 発明者名
      金子光顕、木本恒暢
    • 権利者名
      京都大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2020-104834

URL: 

公開日: 2021-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi