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【講座概要】
GaNは半導体の中でも特に用途が多岐にわたる半導体である。発光デバイスや、高周波トランジスタは既に実用化され、なくてはならないものとして利用されている。また、大きなバンドギャップと絶縁破壊電界強度に由来するパワーエレクトロニクス用のデバイス材料としての適性も有しており、既に実用化されているSi、SiCに次ぐ世代の材料であるとされている。本講演ではそんなGaNを用いたパワーデバイスの動向、課題、今後の展望についてGaNの結晶からデバイスまでの範囲で解説します。
【受講対象】
・GaN半導体、パワーデバイスに関連する技術者
【受講後習得できること】
・GaNを用いたパワーデバイスの動向、課題、今後の展望
1.GaNについて
1.1 GaNの特徴と利用
1.2 パワーエレクトロニクス向きの半導体
1.3 GaNで目指す社会
1.4 GaNパワーデバイスができるまで
2.GaN関係の動向 -GaNのプレーヤーと学会動向
2.1 パワー半導体基板の動向
2.2 パワー半導体の動向
2.3 GaNのプレーヤー
2.4 QST基板
2.5 学会の動向 発表内容別、国別
3.GaNウェハ
3.1 ホモエピ用基板とヘテロエピ用基板
3.1.1 GaNデバイスに用いられる基板
3.1.2 ヘテロエピのGaNデバイス層
3.1.3 QST基板
3.1.4 ホモエピのGaNデバイス層
3.2 様々なGaNの結晶成長方法とその特徴
3.2.1 HVPE法について
3.2.2 Na-flux法について
3.2.3 Ammonothermal法について
3.2.4 OVPE法について
3.3 GaN基板のラインナップの現状
3.4 GaN基板の加工
3.4.1 GaN基板のスライス
3.4.2 GaN基板のレーザスライス
3.4.3 GaN基板の研磨
3.5 基板・結晶評価技術・結晶欠陥
3.5.1 転位とはGaNの場合
3.5.2 転位の影響Siの場合
3.5.3 転位の影響SiCの場合
3.5.4 転位の影響GaNの場合
3.5.5 転位の検出方法
3.5.6 多光子PL顕微鏡
3.5.7 複屈折顕微鏡
4.GaNパワーデバイス作製プロセス
4.1 GaN結晶と半導体プロセス
4.1.1 デバイスプロセスに必要なこと
4.2 デバイス層結晶成長方法
4.3 イオン注入について
4.3.1 高温高圧アニールついて
4.3.2 拡散について
4.4 ゲート絶縁膜について
4.5 ドライエッチングとウェットエッチング
4.5.1 GaNのエッチングについて
4.5.2 PECエッチングについて
5.GaNパワーデバイス
5.1 デバイス設計と設計パラメータ
5.2 GaNを用いた基本的なパワーデバイスの現状
5.2.1 ノーマリオフ化手法
5.2.2 HEMTの使用例
5.2.3 HEMTのプロセス例
5.2.4 HEMTについて
5.2.5 pn接合に与える転位の影響
5.2.6 製品化していた唯一の縦型トランジスタ
5.3 GaNならではの特徴を用いたパワーデバイスについて
5.3.1 PSJトランジスタ
6.今後の展望
【質疑応答】
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