2001 Fiscal Year Annual Research Report
界面制御に基づいたGaNへの金属電極形成技術の開発研究
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11555081
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| Research Institution | HOKKAIDO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
橋詰 保 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 助教授 (80149898)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
葛西 誠也 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30312383)
兼城 千波 神奈川工科大学, 工学部, 助手 (30318993)
本久 順一 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 助教授 (60212263)
関 昇平 沖電気工業(株), 半導体技術研究所, グループリーダ(研究職)
武山 真弓 北見工業大学, 工学部, 助教授 (80236512)
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| Keywords | 窒化ガリウム / 表面制御 / 界面制御 / ショットキー接合 / オーミック接合 / フェルミ準位ピンニング / 表面処理 / 自然酸化膜 |
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| Research Abstract |
本研究では、GaN表面の詳細な評価に基づく金属/半導体界面制御を試み、安定なショットキー接合と、低接合抵抗オーミック電極形成のための作製プロセスを確立することを目的とする。本年度に得られた主な成果を以下にまとめる。
(1)電子デバイスのショットキーゲート構造への応用を目的として、逆方向リーク電流特性を詳しく調べた。(1)n-GaNに対するショットキー接合の逆方向リーク電流は熱電子放出理論で計算される値よりも数ケタ高く、かつ、バイアス依存性が強く温度依存性が弱い。(2)逆方向リーク電流はショットキー電極とオーミック電極間の表面状態や表面構造に敏感であり、バイアス掃引に対してヒステリシスを持つ。これらの結果より、n-GaNに対するショットキー接合の電流輸送特性には、接合界面および電極間表面のトラップに起因するリーク機構が影響していることが強く示唆された。
(2)AlGaN表面に超真空中で金属Alを約1nm蒸着後、真空アニール(800℃、10min)することで、金属AlとAlGaN表面に残留している自然酸化膜が反応して形成された極薄Al酸化膜を表面不活性化膜として利用し、GaN/AlGaNヘテロ構造上のショットキーゲート特性の改善を実現した。
(3)Mgドープp-GaN表面のXPS分析を行った。Mg原子の表面蓄積に伴うMg-O結合ピークが強く検出され、GaおよびNの内殻ピークの半値幅がn-GaNと比較して1.5倍程度に増加していることが分った。表面でのバンド曲がりは1.3eVと強く、Mg蓄積による表面乱れ層により、高密度の表面欠陥準位が存在していることが示唆された。ECR励起のN2プラズマによる表面処理で、表面乱れは回復し、ほぼフラットな表面バンドを実現できることが明らかになった。
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[Publications] T. Hashizume: "Surface Characterization of GaN and AlGaN Layers Grown by MOVPE"Mater. Sci. Eng. B. 80. 309-312 (2001)
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[Publications] T. Hashizume: "Surface Passivation Process for GaN-Based Electronic Devices Utilizing ECR-CVD SiN Film"IEICE Trans. Electron.. E84-C. 1455-1461 (2001)
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[Publications] T. Hashizume: "Chemistry and Electrical Properties of Surfaces of GaN and AlGaN/GaN Heterostructures"J. Vac. Sci. Technol. B. 19. 1675-1681 (2001)
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[Publications] S. Ootomo: "Surface passivation of AlGaN/GaN heterostructures using an ultrathin A12O3 layer"phys. stat. sol. A. 188. 371-374 (2001)
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[Publications] S. Oyama: "Mechanism of Current Leakage through Metal/n-GaN Interfaces"Applied Surface Science. (in press). (2002)
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[Publications] Z. Jin: "Effects of nitrogen addition on methan-based ECR plasma etching of gallium nitride"Applied Surface Science. (in press). (2002)
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[Publications] M. Konishi: "In-situ XPS and Photoluminescence Characterization of GaN Surfaces Grown by MBE on MOVPE GaN Templates"Inst. Phys. Conf. Ser.. (in press). (2002)
