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

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。

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。