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

AlGaN Layer in AlGaN/GaN金属酸化半導体構造中のAlベース絶縁物とAlGaN層の間の界面反応のデザインと制御

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*; 渡部 平司*

Watanabe, Kenta*; Nozaki, Mikito*; Yamada, Takahiro*; Nakazawa, Satoshi*; Anda, Yoshiharu*; Ishida, Masahiro*; Ueda, Tetsuzo*; Yoshigoe, Akitaka; Hosoi, Takuji*; Shimura, Takayoshi*; Watanabe, Heiji*

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、AlO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、AlO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。

AlGaN/GaN HFET (hetero-junction field-effect transitor) has gained much attention as next-generation high frequency and high power devices. In this study, we systematically investigated the interface reaction between Al-based dielectrics (AlO and AlON) and AlGaN layer during deposition and post-deposition annealing (PDA), and revealed high thermal stability of AlON/AlGaN interface.