SiCバイポーラ動作時におけるキャリア移動度の評価手法確立

本題目では、バイポーラ型SiCパワーデバイスにおいて、耐圧維持層に注入された少数キャリアの移動度決定を目指している。移動度決定手法としてバイポーラトランジスタ(BJT)を用いる方法を提案しており、3年間における研究計画は、大まかに以下のようになる。R3年度: デバイスシミュレーション(TCAD)を用いた移動度決定手法の確立および詳細な実験内容の決定。R4年度: 少数キャリア移動度の実験的決定。R5年度: 得られた移動度を用いた様々なSiCバイポーラデバイス電気特性のシミュレーションによる再現。以上の計画に基づき、R4年度の研究を実施した。実施内容を以下に示す。まず、R3年度に設計した移動度導出に適したデバイス構造を有するBJTを作製した。作製したBJTの電気特性(コレクタ電流のベース電圧依存性)を評価したところ、リーク電流が重畳されていない理想的な特性を得られた。本研究で提案する解析手法においては、解析誤差の要因となるリーク電流を極力低減することが重要であり、評価に適したデバイスの作製に成功した。電気特性の測定結果から、考案した解析手法に基づき少数キャリア移動度を導出したところ、少数キャリア移動度は、解析の際に仮定するパラメータ(真性キャリア密度やイオン化エネルギーなど)に依存し、室温において500 ~ 1000 cm2/Vsと導出できた。なお、本移動度決定手法に関しては特許出願済である。また、逆に少数キャリア移動度を仮定することで、真性キャリア密度およびバンドギャップの取り得る範囲を実験的に導出する手法を提示し、第70回春季応用物理学会学術講演会にて発表した。次年度は、より厳密な値の導出および、シミュレーションによるデバイス特性の再現を目指す。

本題目では、バイポーラ型SiCパワーデバイスにおいて、耐圧維持層に注入された少数キャリアの移動度決定を目指している。移動度決定手法としてバイポーラトランジスタ(BJT)を用いる方法を提案しており、3年間における研究計画は、大まかに以下のようになる。R3年度: デバイスシミュレーション(TCAD)を用いた移動度決定手法の確立および詳細な実験内容の決定。R4年度: 少数キャリア移動度の実験的決定。R5年度: 得られた移動度を用いた様々なSiCバイポーラデバイス電気特性のシミュレーションによる再現。以上の計画に基づき、R4年度の研究を実施した。実施内容を以下に示す。まず、R3年度に設計した移動度導出に適したデバイス構造を有するBJTを作製した。作製したBJTの電気特性(コレクタ電流のベース電圧依存性)を評価したところ、リーク電流が重畳されていない理想的な特性を得られた。本研究で提案する解析手法においては、解析誤差の要因となるリーク電流を極力低減することが重要であり、評価に適したデバイスの作製に成功した。電気特性の測定結果から、考案した解析手法に基づき少数キャリア移動度を導出したところ、少数キャリア移動度は、解析の際に仮定するパラメータ(真性キャリア密度やイオン化エネルギーなど)に依存し、室温において500 ~ 1000 cm2/Vsと導出できた。なお、本移動度決定手法に関しては特許出願済である。また、逆に少数キャリア移動度を仮定することで、真性キャリア密度およびバンドギャップの取り得る範囲を実験的に導出する手法を提示し、第70回春季応用物理学会学術講演会にて発表した。次年度は、より厳密な値の導出および、シミュレーションによるデバイス特性の再現を目指す。