PowerPoint プレゼンテーション

Similar documents
GaNの特長とパワーデバイス応用に向けての課題 GaNパワーデバイスの低コスト化技術 大面積 Si 上 MOCVD 結晶成長技術 Si 上大電流 AlGaN/GaNパワー HFET GaN パワーデバイスのノーマリオフ動作 伝導度変調を用いたAlGaN/GaNトランジスタ - Gate Inject

<4D F736F F F696E74202D208FE393635F928289BB95A894BC93B191CC8CA48B8689EF5F47614E F815B835E5F88F38DFC97702E707074>

Microsoft PowerPoint - semi_ppt07.ppt [互換モード]

Microsoft PowerPoint - semi_ppt07.ppt

Microsoft PowerPoint - H30パワエレ-3回.pptx

電子回路I_4.ppt

untitled

Microsoft PowerPoint 修論発表_細田.ppt

untitled

支援財団研究活動助成 生体超分子を利用利用した 3 次元メモリデバイスメモリデバイスの研究 奈良先端科学技術大学院大学物質創成科学研究科小原孝介

窒化アルミニウムによる 高効率フィールドエミッションを実現 ディスプレイパネル実用レベルのフィールドエミッション特性

Microsoft PowerPoint - 集積回路工学(5)_ pptm

AlGaN/GaN HFETにおける 仮想ゲート型電流コラプスのSPICE回路モデル

Microsoft PowerPoint - 集積デバイス工学7.ppt

研究成果報告書

PowerPoint Presentation

低転位GaN 基板上縦型トランジスタの開発

スライド 1

スライド タイトルなし

パナソニック技報

I II III 28 29

生活設計レジメ

44 4 I (1) ( ) (10 15 ) ( 17 ) ( 3 1 ) (2)


第 1 回窒化物半導体応用研究会平成 20 年 2 月 8 日 講演内容 1. 弊社の概要紹介 2. 弊社における窒化物半導体事業への展開 3. 知的クラスター創生事業での取り組み Si 基板上 HEMT 用 GaN 系エピ結晶結晶成長成長技術技術開発

Conduction Mechanism at Low Temperature of 2-Dimensional Hole Gas at GaN/AlGaN Heterointerface (低温におけるGaN/AlGaN ヘテロ界面の2 次元正孔ガスの伝導機構)

untitled

Microsoft PowerPoint - 4.1I-V特性.pptx

SiC 高チャネル移動度トランジスタ

( ) : 1997

Microsoft PowerPoint - tft.ppt [互換モード]

Slide 1

<4D F736F F F696E74202D2091E F BB95A894BC93B191CC899E97708CA48B8689EF E9197BF>

橡災害.PDF

Acrobat Distiller, Job 2

PowerPoint Presentation

窒化ガリウム系電界効果型トランジスタの 光応答とその応用に関する研究

MOSFET HiSIM HiSIM2 1

Microsoft PowerPoint - 6.memory.ppt


事務連絡

α α α α α α

電子回路I_8.ppt

1-2 原子層制御量子ナノ構造のコヒーレント量子効果 Coherent Quantum Effects in Quantum Nano-structure with Atomic Layer Precision Mutsuo Ogura, Research Director of CREST Pho

スライド 1

入門ガイド


名称 型名 SiC ゲートドライバー SDM1810 仕様書 適用 本仕様書は SiC-MOSFET 一体取付形 2 回路ゲートドライバー SDM1810 について適用いたします 2. 概要本ドライバーは ROHM 社製 2ch 入り 180A/1200V クラス SiC-MOSFET

Microsoft PowerPoint - アナログ電子回路3回目.pptx

(Microsoft PowerPoint - \203E\203B\203\223\203N\210\244\222m.ppt)

untitled

Microsoft PowerPoint - 9.菅谷.pptx

i


Wide Scanner TWAIN Source ユーザーズガイド

Microsoft Word - sp8m4-j.doc

スピントランジスタの基本技術を開発   ― 高速・低消費電力、メモリにもなる次世代半導体 ―

PowerPoint プレゼンテーション

Microsoft PowerPoint - 2.devi2008.ppt

高耐圧SiC MOSFET

SSM3K7002KFU_J_

第1部 一般的コメント

Microsoft PowerPoint - 集積デバイス工学5.ppt

SSM6J505NU_J_

Electrical contact characteristics of n-type diamond with Ti, Ni, NiSi2, and Ni3P electrodes

第1章 国民年金における無年金

スライド 1

1 (1) (2)

- 2 -


PR映画-1

II III I ~ 2 ~

中堅中小企業向け秘密保持マニュアル



橡ミュラー列伝Ⅰ.PDF

DocuPrint C5450 ユーザーズガイド

untitled

表1票4.qx4

福祉行財政と福祉計画[第3版]

TPCP8406_J_

m 3 /s

SONY HAD Sensor に関する SONY と NEC の特許戦争 (1994~2002) SONY の 1975 年の HAD Sensor 特許に対する NEC からの攻撃内容の詳細 NECの1980 年の埋め込みPhotodiode 特許では BASE 領域を完全空乏化することを特許請

低炭素社会の実現に向けた技術および経済 社会の定量的シナリオに基づくイノベーション政策立案のための提案書 技術開発編 GaN 系半導体デバイスの技術開発課題とその新しい応用の展望 平成 29 年 3 月 Technological Issues and Future Prospects of GaN

印刷用一括

<4D F736F F D2097CA8E718CF889CA F E F E2E646F63>

untitled

I A-7 CNT 27 A A A A A B A,C,D A B C D ( ) I A-8 Ce:YIG 31 A A,B A B JST I A-9 Cr 2 O 3 35 I A-10 CuO 39 A B A A A B I A-11 Co BiCoO 3 43 A A,B A A A

PowerPoint プレゼンテーション

Microsoft PowerPoint - 14.菅谷修正.pptx

:

磁気でイオンを輸送する新原理のトランジスタを開発

Microsoft Word - プレリリース参考資料_ver8青柳(最終版)

I

平成 7 年度修士論文内容梗概 電気電子工学専攻 研究題目 /GaN MIS-HFET におけるヒステリシス特性の研究 氏名松田潤也 大野研究室 はじめに /GaN HFET は高電子移動度であるほか 絶縁破壊電界が大きいため高速 高出力デバイスとして 期待されている しかし実用化にはいくつか課題が

低損失V溝型SiCトレンチMOSFET 4H-SiC V-groove Trench MOSFETs with the Buried p+ regions

内 容 1. パワーデバイスの基礎 1) パワーデバイスの仕事 2) 次世代パワーデバイス開発の位置づけ 2.SiC パワーデバイスの最新技術と課題 1) なぜ SiC が注目されているのか 2) 高温動作ができると何がいいのか 3)SiC-MOSFET の課題 4)SiC トレンチ MOSFET

provider_020524_2.PDF

電子回路I_6.ppt

untitled

Transcription:

第 12 回窒化物半導体応用研究会 2011 年 11 月 10 日 ノーマリオフ型 HFET の高性能化 前田就彦 日本電信電話株式会社 NTT フォトニクス研究所 243-0198 神奈川県厚木市森の里若宮 3-1 E-mail: maeda.narihiko@lab.ntt.co.jp

内容 (1) 電力応用におけるノーマリオフ型デバイス (2) / HFETにおけるノーマリオフ化 - デバイス構造のこれまでの展開 - ノーマリオフ型 HFETの最近の標準デバイス構造 (3) 高閾値 高電流ノーマリオフ型 / HFETの開発 - 促進障壁層構造の提案とデバイスへの適用 - リセスゲートMISダブルヘテロ構造デバイスの作製 (4) まとめ

電力応用における ノーマリオフ型デバイス 電子デバイス 高温 高耐圧 高出力の - 高周波デバイス ( 通信応用他 ) - パワーデバイス ( 電力応用 ) 電力応用においてはノーマリオフ型 (E-mode 動作 ) デバイスが必須 ( フェールセーフ インバータ構成 ) 縦型および横型 パワーデバイス 縦型デバイス : 基板を基にして形成 ( 基板が必須 ) ( 先駆的報告 Toyota 2007, Rohm 2007) 横型デバイス : 異種基板 (Si, SiC, (sapphire)) 上に形成可能 ---- 結晶成長の現状技術 ( 含コスト ) において優位性 ノーマリオフ型 / ヘテロ構造 FET(HFET)

ノーマリオフ型 FET への要請 Source Gate Drain Current ( I sd ) S/G Region under Gate Region G/D Region V th > 0 Positive Vg V g = 0 V Voltage ( V sd ) - ゲート領域 : 高抵抗 ( 電子空乏 E-mode 動作 ) ( 電子空乏強化 ( 高ポテンシャル位置化 ) 高しきい値化 ) - 他領域 (S/G( および G/D) 領域 ): 低抵抗 ( ドレイン電流確保 ) ( 低抵抗化 高ドレイン電流化 低 On 抵抗化 ) ゲート領域の高抵抗化 & 他領域の低抵抗化

ノーマリオフ HFET デバイス構造 (I) 薄層 障壁層の活用 Insulator (SiN, SiO 2 ) S D G S D G S G D Thin (100Å Al 0.1 Ga 0.9 N) First report of E-mode HFET by M. A. Khan et.al. 1996 Thin + Surface Passivation - NICT 2004 - Furukawa 2005 - Nichia 2006 S/G & GD 領域の低抵抗化 Recessed Gate - HRL 2002 - Univ. of Illinois and Hitach Cable Ltd. 2005 - Toshiba 2006 - New Japan Radio Co. &Nagoya Inst. Tech. 2008 (with LT- cap layer)

ノーマリオフ HFET デバイス構造 (II) 非薄層 障壁層のゲート領域の高抵抗化 ( 電子空乏化 ) Fluoride-based Epitaxial Nitride Layer Plasma Treatment (p- etc.) S G D S Gate D Thin F - Ion Embedded - Hong-Kong Univ. of Sci. and Tech. 2005- Nitride Gate raising Channel Potential Position - Univ. of South Carolina 2000 (p- Gate) - Meijo Univ. 2006 (p- Gate) - Matsushita (Panasonic) 2007 (p- Gate: Gate Injection Transistor) - Nagoya Univ. 2007 (In Gate) - AIST 2008 (p-in Gate) ゲート領域のチャネル ポテンシャル位置上昇による電子空乏化

ノーマリオフ HFET デバイス構造 (III) 絶縁膜の活用 ( 通常の MOSFET )(Non-Heterostructure ) S n + SiO 2 G n + MOSFET (i) D n + n + SiO 2, Al 2 O 3, HfO 2 G S MOSFET (i) - GE and Rensselaer Polytechnic Inst. 2005 (n+-poly Si/SiO 2 /) (p- and n- (2006)) - Furukawa 2007 (SiO 2 /Mg-, n+: SAG) D (n + ) (n + ) MOSFET (ii) (Overlapped Gate) MOSFET (ii) (Overlapped Gate) - Kyungpook National Univ. 2006 (SiO 2 or Al 2 O 3 /p-) - Nagoya Univ. and Matsushita 2007 (HfO 2 /p-)

ノーマリオフ HFET デバイス構造 (IV) 通常の +c 方向極性面上以外の面上に形成したデバイス構造 (2 次元電子が誘起されないヘテロ構造の活用 ) (1 ) 非極性面上ノーマリオフ HFET - Matsushita (Panasonic) 2007, 2010 (Nonpolar (11-20) a-plane HFET on (1-102) r-plane sapphire)) (2010, SiN Gate, S&D: n-) - UCSB 2010 (Nonpolar (10-10) m-plane HFET on (10-10) m-plane ) (SiN Gate, S&D: n + -,) (2 ) N 極性面上ノーマリオフ HFET (-c 方向 ) - UCSB 2011 (N-polar HFET on N-polar ) (SiN Gate, S&D: n + -Regrowth)

S ノーマリオフ HFET デバイス構造 (V) リセスゲート構造への MIS 構造 ダブルヘテロ (DH) 構造の適用 Insulator w/ and w/o Insulator G G D Recessed Gate & MIS MIS 構造 高ゲート耐圧化 S Recessed Gate & DH (w/ and w/ MIS) DH 構造 電子空乏強化 Recessed Gate & MIS (SH) - NEC 2009 (Al 2 O 3 Gate, SiN Passivation) - Fujitsu 2010 (Al 2 O 3 Gate & Passivation) - Advanced Power Device Research Association 2011 (Hybrid MOS-HFET, SiO 2 Gate & Passivation) リセスゲート MIS 構造 (SH&DH 構造 ) は高い可能性を有する基本構造 D Recessed Gate & DH - Sharp 2008 (Hybrid MIS, SiN Gate & Passivation) - UCSB 2008 (Non-MIS)

ノーマリオフ用リセスゲート構造の改良検討 ノーマリオフ用リセスゲート構造 / HFET における基本課題 : 高しきい値 (+3~+5V) & 高ドレイン電流の実現 方向性 リセス領域 : 2DEG 空乏の強化 高しきい値化 非リセス領域 : 2DEG 濃度の増大 高電流化 リセス領域 ( ゲート領域 ) 2DEG (0~50 Å) リセス領域 薄層化 高しきい値化 * リセスエッチングの制御性向上は課題 Al 組成 低減 増大 リセス制御マージン 有利 不利 非リセス領域 2DEG 減少 増大 基本課題対処のための要請 リセス領域 / 非リセス領域の 2DEG 濃度差が大きい構造が有利

促進障壁層構造 Al X Ga 1-X N 障壁層中に薄層 Al Y Ga 1-Y N (Y>X) 層を挿入 非リセス領域 : 正負の分極電荷の導入によるポテンシャル形状の変調により2DEG 濃度を増大 ( 電流増大 ) 両領域の2DEG 濃度差増大 ( リセス制御に活用可能 ( 有利 )) リセス領域 ( ゲート領域 ) + Al X Ga 1-X N + - Al Y Ga 1-Y N (Y>X) - - Al X Ga 1-X N - - + + - + E F +

ポテンシャル形状および電子濃度 電子促進障壁層構造で電子濃度が 15 % 増大

電子濃度の障壁厚依存性 リセス ( ゲート ) 領域 電子促進障壁層構造ではリセス / 非リセス領域の電子濃度差大

DH 構造による電子空乏の強化 - - - - Al 0.28 Ga 0.72 N / 障壁層層厚 50Å において DH 構造では電子がほぼ空乏

促進障壁層 HFET デバイス構造 Gate Source Al 2 O 3 Drain Al 0.28 Ga 0.72 N 400 Å 1.4 mm Al 0.06 Ga 0.94 N Buffer Layer Sapphire(0001) 250 Å Al 2 O 3 (ALD) 120Å Al 0.28 Ga 0.72 N (60Å Si-doped) /20Å Al 0.43 Ga 0.57 N /40Å Al 0.28 Ga 0.72 N DH Channel L g = 0.8 mm (Recessed) Recess Depth = 150 Å L sg = 0.8 mm L gd = 4.0 mm

静特性 良好な E-mode 動作確認 I d =620 ma/mm (@V g =10V, V d =10V)

伝達特性 しきい値電圧 V th = +3.6 V

促進障壁層 HFET ( オーバーラップゲート ) Gate 250 Å Al 2 O 3 (ALD) Source Al 2 O 3 Al 0.28 Ga 0.72 N 40 nm Drain 120Å Al 0.28 Ga 0.72 N (60Å Si-doped) /20Å Al 0.43 Ga 0.57 N /40Å Al 0.28 Ga 0.72 N DH Channel 1.4 mm Al 0.08 Ga 0.92 N L g = 0.8 mm (Recessed) Buffer Layer Recess Depth = 150~160 Å Sapphire(0001) L sg = 0.8 mm L gd = 4.0 mm

静特性 良好な E-mode 動作確認 I d =225 ma/mm (@V g =10V, V d =10V)

伝達特性 しきい値電圧 V th ~ +4 ~ +5 V

Threshold Voltage and Drain Current Density Normally-Off / HFETs

まとめ (1) ノーマリオフ型 / HFET として リセスゲート MIS 構造は高い可能性を有する基本構造 (2) 高閾値 高電流ノーマリオフ型 / HFET の開発 (i) 促進障壁層構造 ( 障壁層中への高 Al 組成薄層 層の挿入構造 ) を提案し リセスゲート構造に適用 非リセス領域の電子濃度増大 リセスプロセス制御に有利 (ii) 促進障壁層構造 MIS 構造 (ALD-Al 2 O 3 ) ダブルヘテロ構造を用いた / HFET を作製し 高しきい値 (+3.6 V) 高ドレイン電流 (620 ma/mm) の良好なノーマリオフ動作を実現 (3) 今後の課題と展望 SiC or Si 基板上デバイスの作製 高耐圧化 高品質 DH 構造の成長 エピおよびデバイス構造改良等により高性能化が期待 リセスゲート MIS ダブルヘテロ構造 / HFET は発展性大