高移動度二次元正孔ガスpチャネルGaNトランジスタの開発

高迁移率二维空穴气体p沟道GaN晶体管的研制

• 批准号: 21K04172
• 负责人: 星井 拓也
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04172/
• 关键词: 電子デバイス; 半導体; パワーデバイス

窒化ガリウム(GaN)はパワーデバイスとして高い性能指数を持つワイドバンドギャップ半導体であり、AlGaN/GaN界面に生じる高移動度の二次元電子ガス(2DEG)を利用した高周波パワーデバイスの更なる発展が期待されている。本研究は完全集積型GaNパワーデバイス実現に向けて重要となるpチャネルデバイスの性能向上を目指すものである。本年度は原子層エッチング(ALE)についてはゲートスタックプロセスへの応用とともに、実効移動度の評価手法について検討した。また、2DHGの伝導特性評価のための電極構造の改善に取り組んだ。ALEを利用したゲートスタックプロセスでMOS界面への正孔蓄積が電動に寄与する状態を確認することができた。2DHGに加えて蓄積チャネルを利用することは、電流駆動力が増大するため、2DHGのキャリア移動度の低さを補う手段として有効であると考えられる。特にエッチング工程に窒素プラズマを用いたALEによって、界面特性が大きく向上することを示す結果が得られた。加えて、チャネル寸法の異なる実効移動度を評価し、寄生要素の除去を行い、実効移動度を評価した。分極接合基板上のpチャネル素子の場合には、チャネル伝導がオフ状態でも基板構造に起因する特有の容量があることが新たに判明した。また、電極構造について、評価用の引き出し電極の堆積方法やパターニング手法によって、合金化コンタクト部分の伝導特性や保護膜の絶縁性に影響が出ることが判明し、比較的影響の少ないプロセスフローを確立できた。

Smothering the ガ リ ウ ム (GaN) は パ ワ ー デ バ イ ス と し て い high performance index を hold つ ワ イ ド バ ン ド ギ ャ ッ プ semiconductor で あ り, AlGaN/GaN interface に じ る high degree of mobile の secondary yuan electronic ガ ス (2 deg) を using し た high frequency パ ワ ー デ バ イ ス の more な る 発 exhibition が expect さ れ て い る. This study は complete set product type GaN パ ワ ー デ バ イ ス be am に to け て important と な る p チ ャ ネ ル デ バ イ ス の performance up を refers す も の で あ る. This year は atomic layer エ ッ チ ン グ (ALE) に つ い て は ゲ ー ト ス タ ッ ク プ ロ セ ス へ の 応 with と と も に, be sharper mobile degrees の review 価 gimmick に つ い て beg し 検 た. Youdaoplaceholder0, evaluation of the conductivity characteristics of 2DHG <s:1> 伝 価 ため ため <s:1> improvement of electrode structure <e:1> に take また group んだ. ALE を using し た ゲ ー ト ス タ ッ ク プ ロ セ ス で MOS interface へ の is hole accumulation が electric に send す る state を confirm す る こ と が で き た. 2 DHG に plus え て accumulation チ ャ ネ ル を using す る こ と は, large current 駆 power が raised す る た め, 2 DHG の キ ャ リ ア low degree of mobile の さ を fill う means と し て have sharper で あ る と exam え ら れ る. Special に エ ッ チ ン グ engineering に smothering element プ ラ ズ マ を with い た ALE に よ っ て, large interfacial が き く upward す る こ と を shown す results ら が れ た. Add え て, チ ャ ネ ル inch method の different な る be sharper mobile degrees を review 価 し, parasitic elements の remove を い, be sharper mobile degrees を review 価 し た. Progressive joint substrate の p チ ャ ネ ル element child の occasions に は, チ ャ ネ ル 伝 guide が オ フ state で も substrate structure cause に す る の unique capacity が あ る こ と が new た に.at し た. ま た, electrode structure に つ い て, review 価 の lead き し electrode の accumulation method や パ タ ー ニ ン グ gimmick に よ っ て, alloying コ ン タ ク ト part の 伝 guide features impact に や protective film の never try が out る こ と が.at し less, the influence of comparative の な い プ ロ セ ス フ ロ ー を establish で き た.

项目成果

ｐチャネルＧａＮＭＯＳデバイス及びその製造方法

p沟道GaNMOS器件及其制造方法

• 发表时间: 2021

窒素プラズマ ALE による P チャネル GaN HFET の特性向上

通过氮等离子体 ALE 改善 P 沟道 GaN HFET 的特性

• 发表时间: 2021
• 作者: 木村 匠之介;三浦 克之;星井 拓也;角嶋 邦之;若林 整;筒井 一生
• 通讯作者: 筒井 一生

Effect of Atomic Layer Etching using Nitrogen Plasma on Hall Accumulation at MIS Interface of GaN Polarization-Junction Substrate

氮等离子体原子层刻蚀对 GaN 偏振结衬底 MIS 界面霍尔积累的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Takuya Hoshii;Shonosuke Kimura;Kuniyuki Kakushima;Hithoshi Wakabayashi;and Kazuo Tsutsui
• 通讯作者: and Kazuo Tsutsui

Performance improvements of P-channel GaN HFETs by atomic layer etching using nitrogen plasma

通过氮等离子体原子层蚀刻提高 P 沟道 GaN HFET 的性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Shonosuke Kimura;Takuya Hoshii;Kuniyuki Kakushima;Hithoshi Wakabayashi;and Kazuo Tsutsui
• 通讯作者: and Kazuo Tsutsui

分極接合基板のC-V特性において二段階変化が起こる要因の解明

阐明导致偏光粘合基板 C-V 特性两步变化的因素

• 发表时间: 2021
• 作者: 鬼村 和志;星井 拓也;松橋 泰平;沖田 寛昌;角嶋 邦之;若林 整;筒井 一生;中島 昭
• 通讯作者: 中島 昭