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/AlGaN界面特性の成膜電力および温度依存性寺島 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*; et al.
no journal, ,
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。
渡邉 健太*; 山田 高寛*; 野崎 幹人*; 中澤 敏志*; Shih, H.*; 按田 義治*; 上田 哲三*; 吉越 章隆; 細井 卓治*; 志村 考功*; et al.
no journal, ,
高性能AlGaN/GaN-HFETの実現には、絶縁膜/AlGaN界面制御が重要である。GaN表面に対しては、熱酸化により極薄GaOx層を形成した後SiOを堆積したSiO/GaOx/GaN構造が良好な界面特性を示すことを確認している。AlGaN表面に対しても、オゾンでAlGaN表面を酸化させた後、原子層堆積したAlO
/AlGaN界面で電気特性が改善したとの報告があるが、AlGaN表面の初期酸化過程に関しては十分な評価は行われていない。そこで大気圧酸素雰囲気中、200-1000度で30分間熱酸化を行ったAlGaN表面を放射光光電子分光分析によって詳細に調べたところ、熱酸化温度が高いほどGa2pスペクトルは高結合エネルギー側にシフトしていることがわかった。Ga2pスペクトルはGa-N成分とGa酸化物起因のGa-O成分の2つにピーク分離可能であり、AlGaN及びGaN表面のGa酸化物(Ga-O)成分比の熱酸化温度依存性から、AlGaNでは酸化温度400度以上で、GaNは700度以上で酸化物が徐々に増加しており、またどちらも900度以上で酸化物が急激に増加していることがわかった。このことからAlGaN表面はGaNと比較して比較的低温でも酸化されやすいと言える。
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。AlO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AlO 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。