III族窒化物/炭化珪素界面制御による高性能ヘテロ接合バイポーラトランジスタの実現

III族氮化物/碳化硅界面控制实现高性能异质结双极晶体管

基本信息

批准号：
09J05047
负责人：
三宅裕樹
金额：
$ 1.34万
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：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

SiCバイボーラトランジスタ(BJT)の性能向上に向けて、電流増幅率(ゲイン)の向上に取り組んだ。また、SiC BJTのさらなるゲイン向上に向けて、III族窒化物(AlGaN)をワイドギャップエミッタとして用いた、AlGaN/SiCヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)に取り組んだ。SiC BJTでは、p-SiCベース層での再結合(バルク再結合)を低減する新プロセスを考案した。具体的には、点欠陥低減に重要な、熱酸化と高温熱処理プロセスを組み合わせた、深い準位低減プロセスを提案し、SiC BJTに適用した。この新プロセスに加えて、ベースからエミッタまでの連続成長による界面再結合低減手法、および表面パッシベーション技術を組みあわせることで、従来の記録を大幅に上回る室温ゲイン257(Si面上)および439(C面上)を達成した。AlGaN/SiC HBTでは、AlGaN/SiC系特有の、化学結合の不整合に着目し、界面再結合電流低減、ゲイン向上に取り組んだ。SiC(0001)面上にAlGaNを成長した場合、Si-N結合ができ、化学結合の不整合が生じる。この不整合を中和すべく、AlGaN成長前のSiC表面への、CまたはSi先行照射を試みた。CおよびSiの先行照射は通電加熱式昇華セルを用いて行い、堆積したC,Siの膜厚をin-situ RHEED観察により制御した。作製したHBTのゲインは、先行照射を行わない場合、5程度であったが、2/3MLのCまたはSi堆積によって、ゲインは6.1へと改善した。一方、1MLのC堆積では2.5へ低下した。現実的には、AlGaN/SiC界面で、Al-C結合生成以外に、CがAlGaN中に取り込まれて高抵抗化することがわかり、ゲインの大幅向上は達成できなかったものの、C 2/3MLの特性では、特性改善の傾向が見られており、意図していた化学結合不整合の解消が起こったと考えている。

为了提高SIC Biborer晶体管（BJT）的性能，我们一直在努力改善当前的扩增因子（增益）。此外，为了进一步提高SIC BJT的增益，我们使用了III Nitride（Algan）作为宽间隙发射器，研究了Algan/SIC异质结双极晶体管（HBT）。 SIC BJT已设计了一个新的过程，以减少P-SIC碱基层中的重组（大量重组）。具体而言，我们提出了一个深层还原过程，该过程结合了热氧化和高温热处理过程，这对于减少点缺陷很重要，并将其应用于SIC BJTS。除了这个新过程之外，从基础到发射极的连续生长的组合减少了界面重组和表面钝化技术，室温的增长达到了257（在SI表面上）和439（在C表面上），它们显着高于常规记录。在Algan/SIC HBT中，我们专注于Algan/SIC系统独有的化学键不匹配，并致力于减少接口重组电流并改善增益。当Algan在SIC（0001）表面生长时，会形成Si-N键，从而导致化学键不一致。为了中和这种不匹配，C或SI在SIC表面进行了预辐照，然后才尝试Algan生长。使用加热的升华电池对C和SI进行初步辐照，并通过原地观测来控制沉积的C和Si的厚度。制备的HBT的增益约为5，没有事先辐照，但增益提高到6.1升至2/3 mL C或SI沉积。另一方面，1ML C沉积降至2.5。实际上，发现除了在Algan/SIC界面上产生Al-C键外，C纳入了Algan并增加了电阻，尽管没有实现增益的显着改善，但C 2/3ML的特性也显示出改善了这些属性的趋势，我们相信预期的化学键合接种已解决。