18 October 2022
“ポスト5G”を担う世界初のGaN-HEMTを開発 ～高出力?高周波ニーズに対応する次世代情报通信システムの実現に前進～
住友電気工業株式会社（本社：大阪市中央区、社長：井上 治、以下 当社）は、さらなる大容量?高速通信を実現する “ポスト5G”を見据え、GaN結晶にN極性を、そしてゲート絶縁膜に世界初のハフニウム（Hf）系の高耐熱高誘電材料を適用した窒化ガリウムトランジスタ（以下、GaN-HEMT＊?）を開発しました。
骋补狈-贬贰惭罢は、5骋に代表される高周波増幅器用途に広く用いられています。将来の“ポスト5骋”においては、データ伝送量を増やすために、通信机器内で使われるトランジスタには高出力化?高周波化に対応することが求められています。
従来、GaN結晶にはGa極性(面方位0001）が広く用いられてきましたが、さらなる高出力化?高周波化を目指すにあたり、素子設計の自由度が高まり、かつ漏れ電流が抑制可能な逆HEMT構造を実現するN極性(面方位000-1）（Ga極性とは結晶方向が異なる）による特性改善が注目されています（図１）。一方でN極性の結晶はヒロックと呼ばれる異常成長部による凹凸が発生しやすいという課題があります。また素子設計においても、逆HEMT構造の実現には従来の半导体バリア層に代わりゲート電極に対してバリアとなる良質なゲート絶縁膜の開発という課題がありました。
そこで当社は长年の结晶成长技术を活かし、ヒロックの无い高品质な狈极性の结晶を実现すると共に（図2）、课题であったゲート絶縁膜に最先端の厂颈トランジスタで用いられるハフニウム（贬蹿）系の高耐热高诱电材料の一种を世界で初めて适用することで、高诱电材料を用いたＮ极性结晶のトランジスタを完成させ、良好な高周波特性を実现しました（図３）。
なお、本成果は国立研究开発法人新エネルギー?産業技術総合開発機構（NEDO）の委託事業「ポスト5G情报通信システム基盤強化研究开発事業*?」の結果によるものであり、詳細は米国フエニックス市で開催されるBCICTS(2022 IEEE BiCMOS and Compound Semiconductor Integrated Circuits and Technology Symposium)にて、2022年10月17日（現地時間）に発表されます。
高周波特性?低消费电力に优れる骋补狈-贬贰惭罢は“ポスト5骋”の実现には不可欠となるため、特性の更なる改善が期待されており、今回开発した新しい骋补狈-贬贰惭罢は特性改善に大きく贡献していきます。当社はこれからも技术开発を进め、高周波通信のさらなる高度化や社会の省エネルギー化、脱炭素化に贡献していきます。
*? GaN-HEMT ：「HEMT」は「High Electron MobilityTransistor（高電子移動度トランジスタ）」の略であり、その名が示すようにトランジスタの一種。世界各国の衛星放送受信機への搭載を皮切りに、携帯電話端末や基地局、衛星ナビゲーション用受信機、自动车衝突防止のためのミリ波レーダーなど、マイクロ波?ミリ波領域の各種装置で不可欠なデバイスとなり、現在に至るまで情报通信社会を支える基盤技術として貢献し続けています。 当社は長年に渡る「HEMT」の技術をベースに、より優れた材料物性を持つ窒化ガリウム（GaN）と組み合わせて、「GaN-HEMT」を世界に先駆けて製品化し、GaN-HEMTの市場を牽引してきました。
*? ポスト5G情报通信システム基盤強化研究开発事業 ：