次世代パワーデバイスの実用化に向けた特殊電極材料の開発

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パワーデバイス用ソース電極には「p型とn型の両伝導型SiC半導体において電極/半導体界面で"n型に電子"を"p型に空孔"を同時に輸送させる」性質を有する特殊電極が要求される。これまでに特殊電極用材料として三元系Ni-Ti-A1多層薄膜材料が極めて有効であり、電極形成(熱処理)後に形成する電極/半導体界面における微細構造と電極特性(電流輸送)の相関を明らかにしてきた。本年度はプロセス条件最適化による組織制御を行い、電極特性の向上を図るとともにNi-Ti-A1系材料の組成最適化および特殊電極作製のガイドライン構築を目指した。まず、Ni-Ti-Al材を用いて様々な組成において電極を作製し、電極の組成(元素添加量)に対する電気特性への影響が顕著であることを明らかにした。A1添加量の増加に伴い電流輸送特性がn型からp型へと単調的に遷移し、p-n両伝導型を必要とする特殊電極として機能する最適なA1添加量(電極組成)領域が極めて狭いことがわかった。Tiに関して添加量の減少に伴い界面微細構造が大きく変化しTiC化合物の生成が減少してグラファイト単相が形成した。また、Tiを添加しないA1添加量のみ制御したNi-A1二元系材料において従来の三元系同様にp型およびn型の両伝導型に対して10^<-3>Ωcm^2程度の接触抵抗率を示した。結果としてNi-Ti-A1三元系およびNi-A1二元系材料において狭い組成領域でのみ特殊電極が作製できることが示唆され、特殊電極の作製プロセス(成膜および熱処理)における条件最適化(界面での組成・組織制御)の重要性を示唆した。本研究において作製したNi-Ti-A1系特殊電極は実用化レベルに達しなかったが、半導体基板の特性制御(ドーピング量増加など)によって本電極の実用化が可能であると推察された。