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論文

Design and control of interface reaction between Al-based dielectrics and AlGaN Layer in AlGaN/GaN metal-oxide-semiconductor structures

渡邉健太*; 野崎幹人*; 山田高寛*; 中澤敏志*; 按田義治*; 石田昌宏*; 上田哲三*; 吉越章隆; 細井卓治*; 志村考功*; et al.

Applied Physics Letters, 111(4), p.042102_1 - 042102_5, 2017/07

https://doi.org/10.1063/1.4986419

被引用回数：16 パーセンタイル：60.08(Physics, Applied)

GaNは絶縁破壊電界などSiC以上の優れた物性値を有するため、パワーデバイスへの応用が期待されている。また、AlGaN/GaN HFETは優れた高周波特性を示すが、ゲートリーク電流低減のためにMOSゲート構造の実現が望まれている。本研究では、Al $_{2}$ O $_{3}$ 及びAlONについて成膜時の基板温度を室温から300度の範囲で変化させ、放射光光電子分光法によるMOS界面構造評価及び、MOSキャパシタによる電気特性評価を行った。その結果、Al $_{2}$ O $_{3}$ を300度で成膜した場合、成膜中にAlGaN表面の酸化及び後熱処理によるGa拡散が見られ、界面特性が劣化することがわかった。それに対しAlONは成膜温度に関わらず界面反応のほとんどない良好な熱的安定性を示し、また界面特性にも優れることがわかった。

口頭

AlON gate dielectrics formed by repeating ALD-based thin AlN deposition and in situ oxidation for AlGaN/GaN MOS-HFETs

野崎幹人*; 渡邉健太*; 山田高寛*; Shih, H.*; 中澤敏志*; 按田義治*; 上田哲三*; 吉越章隆; 細井卓治*; 志村考功*; et al.

no journal, ,

AlGaN/GaN MOS-HFETの高性能化にはリーク電流が少なく界面特性の良好なゲート絶縁膜が必要である。Al $_{2}$ O $_{3}$ 膜は比較的高い誘電率と広いバンドギャップを持つことから有望視されているが、界面特性向上技術の開発や電子注入耐性の低さによる閾値電圧変動等の課題を抱えている。本研究では更なる膜質と段差被覆性の向上を狙い、ALD法によるAlON成膜を検討した。MOSキャパシタのC-V特性には界面欠陥応答に起因する周波数分散がほとんど見られておらず、AlON/AlGaN界面が良好であることがわかった。また蓄積電圧から-10Vまで掃引した際のC-Vカーブでは、AlON試料は同様にALD法で堆積したAl $_{2}$ O $_{3}$ MOSキャパシタよりもシフト量が少なく、電子注入耐性の向上も確認できた。これらの良好な特性は本研究のALD-AlON膜がGaN MOSデバイス向けのゲート絶縁膜として有望であることを示している。