プラズマCVD成膜したSiO/AlGaN界面特性の成膜電力および温度依存性

Influence of deposition power and temperature on SiO/AlGaN interface property deposited by PECVD

寺島 大貴*; 渡邉 健太*; 山田 高寛*; 野崎 幹人*; 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*; 渡部 平司*

Terashima, Daiki*; Watanabe, Kenta*; Yamada, Takahiro*; Nozaki, Mikito*; Shih, H.*; Nakazawa, Satoshi*; Anda, Yoshiharu*; Ueda, Tetsuzo*; Yoshigoe, Akitaka; Hosoi, Takuji*; Shimura, Takayoshi*; Watanabe, Heiji*

AlGaN/GaN-HFETの実現には、絶縁膜/AlGaN界面制御が重要な課題となっている。本研究ではSi(111)基板上にエピ成長したAlGaN/GaN試料上にRFプラズマCVD法およびスパッタ法によりSiO膜の成膜を行い、プラズマ投入電力や基板温度がSiO/AlGaN界面状態および電気特性に与える影響を評価した。投入電力20WでプラズマCVD成膜した試料およびスパッタ成膜した試料のGa 2pスペクトルは、洗浄後のAlGaN基板とほぼ一致しているのに対して、投入電力200Wで成膜した試料では高結合エネルギー側に広がっていることが放射光光電子分光測定からわかった。AlGaN基板を熱酸化した場合でも、同様のピーク形状の変化が確認されたことから、プラズマCVD成膜時の投入電力に依存してAlGaN表面が酸化すると考えられる。また、キャパシタの電気特性評価の結果、投入電力20WでプラズマCVD成膜した試料では、界面欠陥応答に起因する周波数分散がほとんど見られないのに対し、投入電力200Wの試料やスパッタ成膜した試料では顕著な周波数分散やヒステリシスが見られた。これらの結果は成膜条件(投入電力、温度)が界面特性に影響することを意味している。

Impact of input power and substrate temperature of SiO deposition by plasma-enhanced CVD on SiO/AlGaN interface was investigated by means of electrical characterization of MOS capacitors. Synchrotron radiation photoemission spectroscopy revealed that Ga oxide component on AlGaN surface increases with increasing input power of PECVD. MOS capacitors with SiO gate insulator deposited at low input power shows relatively better SiO/AlGaN interface quality, despite degraded interface quality for the sample with SiO deposited at high input power. These results suggest that AlGaN surface oxidation during oxide deposition should be controlled to obtain good interface property.