ニュースレター202609

　2026年9月に調査した最新論文の中で個人的に興味深かった論文を以下に紹介する。

• Multi-Channel AlScN/GaN RF HEMTs Grown by Metal-Organic Chemical Vapor Deposition

U. Agtas et al.

École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)(Switzerland)

Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF(Germany)

IEEE Electron Device Letters, vol. 47, no. 9, pp. 1736-1739, Sept. 2026

DOI：https://doi.org/10.1109/LED.2026.3707933

[要旨]

　産業応用・量産に適した MOCVD（有機金属気相成長）法を用い、高自発分極な AlScN バリア層を用いた 5 チャネル積層型 AlScN/GaN HEMTを初めて実証した。5 重チャネル構造により、移動度μ=1030 cm2/V・sと高キャリア濃度Ns=3.58×1013 cm-2（シート抵抗 Rsh=170 Ω/sq.を両立させた。トライゲート（Tri-gate）構造のフィン幅を制御することで、最大電流密度 4.2 A/mm（幅 300 nm）およびft/fmax=70/163 GHz（幅 75 nm）の優れたRF特性を両立達成した。

[従来研究との新規性]

1. MOCVD成長による AlScN/GaN マルチチャネル RF HEMT の初実証: 量産性に優れる MOCVD 法を用いて 5 重チャネル AlScN/GaN 積層を実現し、1030 cm2/V・sの高移動度を維持した点。

2. トライゲート幾何構造（フィン幅）による「高電流・高直線性」と「超高周波（fmax= 163 GHz）」の柔軟なトレードオフ設計の提示: 用途に応じて最高電流4.2 A/mmと高周波利得を出し分けるデバイス設計指針を確立した点。

• Integration of Microjet-Tesla Microchannels for Thermal Management of GaN-on-SiC HEMTs

L. Yi et al.

Xidian University（China）

IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 73, no. 9, pp. 5680-5687, Sept. 2026

DOI：https://doi.org/10.1109/TED.2026.3718861

[要旨]

　窒化ガリウム（GaN）HEMTの自己加熱効果（Self-heating effect）による出力低下を抑制するため、マイクロジェット噴流（Microjet）とテスラ型流路（Tesla valve）を融合した銅製ヒートシンク（Microjet-Tesla MCs）を開発した。比較実験において、従来の遠隔冷却（Remote cooling）と比べ最高ジャンクション温度（Tjmax）を 79.7℃（30.5%）低減し、熱抵抗（Rth）を 12.96 K/W から 7.96 K/W（38.6%）へ削減した。これにより、5 V駆動時のドレイン飽和電流が 3.47 A から 4.22 A へと 21.6% 大幅向上し、わずか 3.92 mW のポンプ電力で劇的な特性改善を実証した。

[従来研究との新規性]

1. マイクロジェットとテスラ流路を融合した初のチープレベル・ハイブリッド液冷構造の提案: 単一の流路構造や従来の熱電素子（TEC）冷却を超える熱引き抜き能力を証明した点。

2. 自己加熱効果の抑制による実動作ドレイン電流の21.6%向上実証: 熱特性の改善にとどまらず、動作中の電気的出力特性の復元効果を定量的かつ実測データで裏付けた点。

• 1.7-kV GaN PiN Diodes Achieved by Mg/N Co-Implanted, Multi-Zone JTE Activated at Ultra-High Pressure

K. Ikeyama, S. Ikeda, K. Watanabe, Y. Nagasato and H. Miyake

MIRISE Technologies Corporation (Japan)

IEEE Electron Device Letters, vol. 47, no. 9, pp. 1732-1735, Sept. 2026

DOI：https://doi.org/10.1109/LED.2026.3713441

[要旨]

　イオン注入法によるJTE（ジャンクション終端拡張）構造を備えた、高耐圧1.7 kV級の垂直型GaN PiNダイオードを開発した。Mg/N共注入（Co-implantation）、マルチゾーン（擬似マルチゾーン）JTE構造、超高圧アニール（UHPA）の3つの技術を組み合わせることで、注入不純物濃度の制御性を大幅に向上させた。JTE領域のドープ濃度が指定値から 35%以上変動しても1.7 kV以上の高耐圧（1733 V）を維持できる極めて高いプロセス余裕度（マージン）を実証した。

[従来研究との新規性]

1. 全イオン注入ベースの多段階JTEによる高耐久・広ウィンドウ動作の実証: エッチングやエピタキシャル成長に頼らず、イオン注入のみで形成したJTEで1.7 kV級・理想限界99%を叩き出した点。

2. 濃度ばらつきに対する高耐性（35%以上のトレランス）の達成: 量産時の注入ドーズ量のズレに起因する耐圧低下の心配を解消し、車載　パワーデバイスへの実用化を大きく前進させた点。

筆者関連特許：特開2012-178454　化合物半導体装置及びその製造方法（p型注入ではなく、分極効果を利用したJTE構造）※消滅

• Regrowth-Free Ex-Situ Mg-Diffused GaN-Based HBTs With High Gain of ~200

S. Yan et al.

Nagoya University (Japan)

Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics (China)

IEEE Electron Device Letters, vol. 47, no. 9, pp. 1752-1755, Sept. 2026

DOI：https://doi.org/10.1109/LED.2026.3711358

[要旨]

　プラズマエッチングで形成した p-GaN ベース層の表面ダメージを、再成長を伴わない ex-situ Mgスパッタ・熱拡散プロセスで修復したAlGaN/(In)GaN異種接合バイポーラトランジスタ（HBT）を実証した。ベース表面の低抵抗オーミック接触（コンタクト比抵抗 2.38×10-5 Ω・cm2）と表面再結合の抑制を同時に達成した。エミッタサイズ40×40 µm2と大型でありながら、最大直流電流利得（β）は 42 から 197 へ（4倍以上）、差分利得（hfe）は 240 へ急上昇し、オン抵抗（Ron）も1.35 mΩ・cm2まで激減した。

[従来研究との新規性]

1. 再成長を用いない「ex-situ Mg熱拡散プロセス」によるGaN HBTの劇的性能改善: 高コストなエピタキシャル再成長を使わず、簡単な金属スパッタと低音熱処理のみでエッチング傷を完全修復した点。

2. 大型エミッタ（40×40 µm2）での過去最高クラスの電流利得（β~200）の樹立: 実用サイズのパワー素子で極めて低いオン抵抗とトップレベルの利得を両立させた点。

• 540 V Fully Vertical GaN Bipolar Transistor With 99.5% Electron Transition Efficiency and 190 Current Gain by Base Engineering

G. Gu et al.

Nanjing University, China Chinese Academy of Sciences, Hefei National Laboratory (China)

IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 73, no. 9, pp. 5877-5880, Sept. 2026 

DOI：https://doi.org/10.1109/TED.2026.3716677

[要旨]

　自立 n+-GaN基板上に、組成傾斜を持たせたp-In0.02Ga0.98Nベース層（ベースエンジニアリング）を導入した完全垂直型GaN/InGaN異種接合バイポーラトランジスタ（HBT）を開発した。わずか2%のIn元素添加によりアクセプタ活性化率を高め、少数キャリア寿命を0.243 nsから2.3 nsへ約10倍に延伸することで、ベース内電子遷移効率α= 99.5％を達成した。過去最高の直流電流利得β=190（125℃でもβ＝約90を維持）、破壊耐圧540 V（OFF時リーク電流 1×10-11 Aレベル）、および 高速スイッチング速度 711 nsを同時に実証した。

[従来研究との新規性]

1. 傾斜p-In0.02Ga0.98Nベース層の導入による少数キャリア寿命の10倍延伸（0.243→2.3 ns）: 結晶欠陥を埋めるインジウム添加効果で電子遷移効率 99.5% を叩き出した点。

2. 完全垂直型 GaN BJT / HBT における電流利得レコード（β=約190）と 540 V 耐圧の同時実現: 従来の SiC や GaN バイポーラ素子の限界を超える優れた出力を提示した点。

• GaN Vertical Trench MOSFET With Gate Trench Recovery Using Stepped-Power Slanted Etching

D. Wang et al.

Arizona State University, Rice University (USA)

IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 73, no. 9, pp. 5854-5857, Sept. 2026

DOI：https://doi.org/10.1109/TED.2026.3713111

[要旨]

　垂直型GaNトレンチMOSFETのトレンチ側壁プラズマ損傷を簡易に補修するステップ電力斜め反応性イオンエッチング（SP-SRIE）法を提案・実証した。エッチング時に基板を傾けて低電力プラズマを照射することで側壁表面の凹凸や負電荷欠陥を除去し、再成長工程なしでチャネル移動度 49 cm2/V・sを達成した。未処理素子と比較して、オン抵抗を 1.88 mΩ・cm2（約1/5）へ急減させ、破壊電圧 478 Vとノーマリオフ動作（しきい値電圧 2.5 V）を両立した。

[従来研究との新規性]

1. 再成長レスで側壁欠陥を修復する新プロセス「SP-SRIE」の提案: 試料の傾斜配置とステップ状の低電力プラズマ制御を組み合わせ、異方性制御と表面修復を同時達成した点。

2. TMAH薬液に頼らないプロセスマージンの獲得: 湿式エッチング特有の結晶面依存によるトレンチ幅崩れを防ぎつつ、高いチャネル移動度（49 cm2/V・s）と高安定ノーマリオフを提示した点。

• 2-kV Vertical β-Ga2O3 MOSFET With p-Cu2O Body via Barrier-Modulated Electron Transport

J. Han et al.

South China Normal University, Huazhong University of Science and Technology, Shenzhen University, Shenzhen Institute of Information Technology (China)

IEEE Electron Device Letters, vol. 47, no. 9, pp. 1756-1759, Sept. 2026

DOI：https://doi.org/10.1109/LED.2026.3707936

[要旨]

　難易度の高い β-Ga2O3への p 型ドーピングの瓶底（ボトルネック）を打開するため、オール酸化物積層構造（n+-ZnO/p-Cu2O/n-Ga2O3）を採用した垂直型 E モード（ノーマリオフ）トレンチ MOSFET を開発した。従来の少数キャリア反転チャネルではなく、「ゲート制御バリア変調電子輸送メカニズム」で動作する新しい動作原理を導入した。しきい値電圧(Vth) 7 V、ON/OFF比 1×106、高破壊電圧（BV）2000 V（オン抵抗 Ron=2.93 Ω・cm2）を達成した。

[従来研究との新規性]

1. 「ゲート制御バリア変調電子輸送」による垂直型Ga2O3 MOSFET の初実証: p 型化困難なGa2O3において反転チャネルに頼らない新原理デバイスを提示した点。

2. 異種 p 型酸化物（p-Cu2O）を用いた 2 kV 超高耐圧化の達成: 簡単な全酸化物スパッタ積層で、2000 V の耐圧と Vth=7 Vの高安定ノーマリオフ動作を両立した点。

• Flip-Chip Integration of Millimeter-Wave LNA Based on Rectangular Microcoaxial Transmission Line

L. Zhao, K. Ma, Y. Wang and N. Yan

Tianjin University, Tianjin Key Laboratory of Imaging and Sensing Microelectronic Technology (China)

IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 74, no. 9, pp. 7903-7909, Sept. 2026

DOI：https://doi.org/10.1109/TMTT.2026.3719084

[要旨]

　完全遮蔽型の矩形マイクロ同軸伝送線路（RµCL）と垂直変換構造（RµCL-to-CPW）を用い、標準的なSAC（Sn-Ag-Cu）ハンダボール・フリップチップ技術によるミリ波（Kaバンド）低雑音増幅器（LNA）の実装を世界で初めて実現した。試作したRµCLは 40 GHz までの全帯域で挿入損失 -1.12 dB 未満、反射損失 -13.84 dB 以上の優れた受動伝送特性を示した。モジュール全体で雑音指数（NF）3.47–4.31 dB、利得17–21 dB（32–36 GHz帯）を獲得し、3回のリフロー熱サイクルテスト後も性能劣化が見られない高い熱的信頼性を証明した。伝送特性とモジュール性能: 主動作帯域（32–36 GHz）において、実測の雑音指数 NF は3.47–4.0 dB、利得は17–21 dBを達成し、エッジ帯域（37–38 GHz）でも安定した広帯域動作を示した。

[従来研究との新規性]

1. RµCL垂直変換構造を用いたミリ波 LNA の汎用ハンダフリップチップ実装の初実証: 特別な金スタッドバンプや特殊接合によらず標準SACプロセスでパッケージングを完了した点。

2. 全リンクバジェット解析によるハンダバンプ部のノイズ・損失割合（約40%）の定量解明: モジュール全体の高周波寄生要素とノイズ増大の物理的寄与を明確にし、次世代3D-MMIC積層への設計指針を与えた点。

• Comparative Study of DRIE-Based Fabrication Strategies for Silicon-Micromachined Subterahertz Waveguide Components

S. Yu, X. Tian, U. Shah and J. Oberhammer

KTH Royal Institute of Technology (Sweden)

Technical University of Denmark (Denmark)

IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, vol. 16, no. 8, pp. 1956-1966, Aug. 2026

DOI：https://doi.org/10.1109/TCPMT.2026.3712118

[要旨]

　サブテラヘルツ（163–183 GHz）帯シリコン微細加工導波管素子において、深掘りリアクティブイオンエッチング（DRIE）の2つの作製戦略（直接エッチング法 vs リリース補助エッチング法）を比較検証した。リリース補助法（Strategy 2）は側壁アンダーエッチ（寸法ズレ）を 10.4 µmから 2.8 µmに大幅低減させて形状精度を高めたが、後行程の湿式処理により側壁粗さ（Rq）が 41.4 nm から107.0 nm へ悪化した。実機MEMSクロスオーバースイッチの評価により、本素子においては形状ズレの低減よりも表面粗さの抑制（Strategy 1：直接エッチング法）が挿入損失（IL）を 33% 抑制する上で主導的な影響を持つことを実証した。

[従来研究との新規性]

1. サブテラヘルツ導波管における「寸法形状精度」と「表面粗さ」のインピーダンス・損失への定量的寄与の分離実証: リリース補助DRIE手法を用いて両要因を切り分け、高周波性能への影響力を直接比較した点。

2. 実用MEMSクロスオーバースイッチを用いた作製ガイドラインの提示: 単なるシミュレーションにとどまらず、7層積層の複雑な実機サブテラヘルツ microsystem パッケージで各作製手法のトレードオフを裏付けた点。

※なお、翻訳・要約にはGeminiアプリを活用した。