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

基本信息

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

项目摘要

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。

氮化炮（GAN）是一种宽带的带隙半导体，具有高功绩作为动力设备，并且可以进一步开发使用高频二维电子气体（2DEG）的高频功率设备的进一步开发。这项研究旨在提高P通道设备的性能，这对于实现完全集成的GAN功率设备很重要。今年，我们讨论了原子层蚀刻（AL）的有效迁移率评估方法以及对栅极堆叠过程的应用。我们还致力于改善电极结构，以评估2DHG的电导率特性。可以确认使用ALE在栅极堆栈工艺中有助于电源的孔积聚的状态。随着当前驱动力的增加，使用除2DHG以外的存储通道被认为是有效的，以补偿低载体迁移率。特别是，结果表明，在蚀刻过程中使用氮等离子体的啤酒显着改善了界面特征。另外，评估具有不同通道维度的有效迁移率，去除寄生元素，并评估有效的迁移率。新发现的是，在极化粘结基板上的P通道设备的情况下，即使通道传导关闭，由于基板结构，也存在独特的电容。此外，发现电极结构对合金接触部分的电导率特性以及通过沉积抽屉电极进行评估的方法和对电极结构进行构图的方法以及相对较小的影响的过程流程的方法有影响。