ＳｉＣバイポーラトランジスタの表面・界面キャリア再結合過程の解明に基づく高性能化

基于表面/界面载流子复合过程的阐明提高SiC双极晶体管的性能

基本信息

批准号：
16J08202
负责人：
浅田聡志
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J08202/
关键词：
炭化ケイ素バイポーラトランジスタオン特性伝導度変調表面再結合速度フォトルミネセンス SiCバイポーラトランジスタ設計指針の提示伝導度変調効果 SiC pnダイオード再結合電流キャリア寿命順方向リーク電流バンドベンディング

项目摘要

本年度はまず、増幅率制限要因の解明に向けて、p-nダイオードを用いた再結合電流の定量的な評価に取り組んだ。これにより、SiC BJTの増幅率は表面再結合電流により制限されていることを定量的に明らかにし、その表面再結合速度を得た。また、申請者のこれまでの研究で得られた材料物性およびデバイス物理に関する知見を活かしてSiC BJTのデバイス設計を工夫し、実際に作製した。具体的には、ベース拡がり抵抗を低減するため寄生領域にイオン注入し、低抵抗領域を形成した。その結果、SiC BJTのオン特性を大幅に向上することができ、SiC BJTにおいて初めて明確な伝導度変調を実現し、オン抵抗をユニポーラリミットの半分にまで低減できた。また、作製したBJTのオン特性の温度依存性を評価することで、伝導度変調の温度依存性を明らかにした。これまで、SiC BJTでは伝導度変調が明確に確認されていなかったため、これは新たな知見となる。さらに、昨年の研究においてデバイスシミュレーションで確認されていた、伝導度変調領域の拡張現象に関しても、実験的に確認することができた。これは、マルチフィンガーBJTにおけるフィンガー本数を設計する上で重要な知見となる。以上のように本研究により、SiC BJTのオン特性の制限要因に関する定量的な知見を提示することができ、また、SiC BJTの優れたポテンシャルのデモストレーションに成功した。

今年，我们首先使用P-N二极管对重组电流进行定量评估，以阐明限制放大率的因素。该定量表明，SIC BJT的扩增因子受表面重组电流的限制，并获得了表面重组率。此外，申请人对从先前研究获得的材料特性和设备物理学的知识进行了设计，以设计SIC BJT的设备设计并实际制造了。具体而言，为了降低碱性耐药性，将离子植入寄生区域以形成低电阻区域。结果，可以显着改善SIC BJT的特征，并且在SIC BJT中，可以首次实现明确的电导率调节，从而将其抗性降低到单极极限的一半。此外，通过评估制造的BJT的特征术的温度依赖性，可以阐明电导率调节的温度依赖性。到目前为止，在SIC BJT中尚未清楚地确认电导率调制，因此这是一个新发现。此外，在去年的研究中在设备模拟中证实，电导率调制区域的扩展现象也得到了实验证实。在设计多指BJT中的手指数量时，这是一个重要的见解。如上所述，这项研究为SIC BJT的特征术的限制因素提供了定量发现，并成功证明了SIC BJT的巨大潜力。