Normally-off MOSFET Properties Fabricated on Mg Implanted GaN Layers

Normally-off MOSFET properties fabricated on Mg implanted GaN layers 富士電機 1, 山梨大 2 高島信也 ,上野勝典 ,田中亮 ,松山秀昭 ,江戸雅晴 , 中川清和 2 Fuji Electric, Univ. of Yamanashi Shinya Takashima, Katsunori Ueno, Ryo Tanaka, Hideaki Matsuyama, Masaharu Edo, Kiyokazu Nakagawa E-mail: takashima-shinya@fujielectric.com [はじめに] GaN 系 FET は GaN の優れた物性値から次世代の低損失パワースイッチング素子とし て期待され、近年は自立基板の普及に伴い縦型パワーデバイス実現に向けた研究開発が活発に進 められている。パワー用途でのスイッチングデバイスには絶縁ゲート駆動でノーマリーオフ型が 望まれ、これらを実現可能な MOS チャネルの特性制御は重要な要素技術である。我々は、これまで に p型GaNエピ層上にてMg濃度によるMOSFET特性制御が可能であることを明らかにした[1]。 縦型 MOSFET 実現に向けては、イオン注入により形成した p型層の適用が好ましい。そこで、本 発表では、Mg注入 GaN層上にて形成した横型MOSFET の特性を報告する。 [実験方法] +c面 n-GaN自立基板上 undope-GaNエピに、500 nm深さまで 1×10 cm濃度となる BOXプロファイルにてMg を全面にイオン注入し、1200~1400°Cで活性化熱処理を行った。その 後、n+ソース/ドレイン領域に Siをイオン注入し、1100°Cで活性化処理を行った。ゲート絶縁膜と して、TEOS を用いたリモートプラズマ CVD 法で SiO2 100 nmを成膜し、アルミ電極を形成して図 1 に示す横型 MOSFET を Mg注入層上に作製した。 [結果] 作製した横型 MOSFET の Id-Vg特性を図 2 に示す。しきい値が約 10 V のノーマリーオフ MOSFET 動作が確認された。Idは Mg 活性化温度を上げるに従い増加した。Id-Vg特性から算出し た電界効果移動度カーブを図 3 に示す。活性化処理温度が高いほど移動度が向上し、1400°C活性 化処理層上では約 50 cm/Vsに達した。詳細については当日議論する。 [謝辞] 本研究の一部は、総合科学技術・イノベーション会議の SIP(戦略的イノベーション創造 プログラム)「次世代パワーエレクトロニクス」(管理法人:NEDO)によって実施されました。 [1] S. Takashima et al., International Workshop on Nitride Semiconductors, C0.5.03 (2016).