Evaluation and mitigation of reactive ion etching-induced damage in AlGaN/GaN MOS structures fabricated by low-power inductively coupled plasma

低電力誘導結合プラズマにより作製されたAlGaN/GaN MOS構造における反応性イオンエッチング誘起損傷の評価と緩和

野崎 幹人*; 寺島 大貴*; 吉越 章隆 ; 細井 卓治*; 志村 考功*; 渡部 平司*

Nozaki, Mikito*; Terashima, Daiki*; Yoshigoe, Akitaka; Hosoi, Takuji*; Shimura, Takayoshi*; Watanabe, Heiji*

AlGaN/GaN高移動度トランジスタ(HEMT)はヘテロ界面に誘起される高濃度・高移動度な2次元電子ガス(2DEG)により高周波・高出力動作を実現できるが、トランジスタのノーマリーオフ化のためにはゲート下のAlGaN層を薄層化したリセス構造の形成等が必要となる。AlGaN層は誘導結合プラズマを用いた反応性イオンエッチング(ICP-RIE)により比較的容易に薄層化できるが、エッチング時の損傷による特性劣化が懸念される。本研究ではICP-RIE後のAlGaN層に対し放射光光電子分光分析やホール効果測定を行い、AlGaN/GaN構造に対する極低バイアス電力のICP-RIEが加工表面の変質や2DEG特性劣化などの加工損傷を大幅に低減できることを示した。またRIE加工面上でのMOS構造形成では、プロセス中に表面変質層が酸化されるため、界面特性が2DEG特性ほど強くバイアス電力に影響されないことがわかった。

AlGaN/GaN metal-oxide-semiconductor (MOS) structures were fabricated by low-power inductively coupled plasma reactive ion etching and chemical vapor deposition of SiO dielectrics on the etched surfaces, and they were systematically investigated by physical and electrical characterizations in an effort to develop a low-damage recessed gate process. The comprehensive research demonstrates the significant advantages of the proposed low-damage recessed gate process for fabricating next-generation AlGaN/GaN MOS-HFET devices.