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研究内容
- Keywords
単結晶、新物質、窒化物、半導体薄膜
半導体薄膜、バルク半導体、半導体単結晶
高効率パワートランジスタを実現する鍵となる『シリコンウェハー上の縦型GaNデバイス成膜技術』
出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。
所属学会
応用物理学会, 日本高圧力学会, 日本金属学会
電子・光機能材料研究センター
新規バッファー層形成技術と極低転位化技術を用いた縦型GaN on Siデバイスの開発
薄膜, 半導体, LPE, 単結晶, バッファー層
概要
データセンターやEV、ドローン等が将来大きく普及することが見込まれる中、大電流を高効率に処理可能なパワートランジスタの実現が希求されている。また、マイクロLEDや光電融合技術の推進も強く求められている。これらを実現する鍵となるのが『シリコンウェハー上の縦型GaNデバイス成膜技術』である。これまでにNIMSでは新規バッファー層の開発に成功し、・Siウェハー上の高品質GaNエピタキシャル成長、・低抵抗なバッファー層による縦方向電流、・十分な耐熱性、を実現し、本格的なパワーデバイス実現に向けて精力的な開発を行っている。さらに、LPE成長技術を用いた極低転位化技術開発も進行中である。
新規性・独創性
これまで縦型GaNデバイスの実現はトランジスタ分野において20年来の悲願であった。特に、縦型GaNトランジスタは、大電流を高効率に処理出来るため、電力消費量の急増が問題となっているデータセンターの省電力化やEVの高効率化においてその実現が強く求められている。もしSiウェハー上で縦型GaNデバイスを実現出来ればブレークスルーとなる。NIMSでは、新規バッファー層形成技術を開発することで実現に向けた基本技術の確立に成功した。さらに、現在LPE成長を用いた極低転位化技術開発にも取り組んでいる。
内容
これまで『GaN on Si』は横型デバイス(HEMT：High Electron Mobility Transistor)のみが実現していた。高効率な直流・交流変換が出来るためUSB充電器等で急速に普及している。しかし、データセンター、EV、ドローンといった将来急成長が見込まれる分野では大電流処理可能な縦型GaNトランジスタが求められるため、新たに低抵抗なバッファー層形成技術が求められる。NIMSでは、アモルファスライク中間層(AL-IL：Amorphous-like Interlayer)という縦型GaNデバイス実現を大きく引き寄せる技術開発に成功した。
まとめ
近年、急速に進展しているベルト型高圧装置を用いた新物質創製の更なる発展と共に、薄膜材料の高温・高圧相転移、或いは薄膜の高圧アニール技術による新材料開発を通じて、新たなデバイスの実現に向けて今後も精力的な開発を実施していく。
