極短ゲートGaN HEMTの製作と特性評価に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450141
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 水谷 孝 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70273290)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大野 雄高 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (10324451) ; 岸本 茂 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (10186215) ; 前澤 宏一 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (90301217)
• Keywords: GaN HEMT / Si_3N_4保護膜 / 電流コラプス / 温度上昇 / 顕微ラマン / ゲートリーク電流 / GaN MISHEMT / 電子ビーム描画

Research Abstract

本研究では極短ゲートGaN HEMTの実現を目的に、そのデバイス製作技術を検討するとともに、GaN HEMTの特性評価をとおして特性向上の課題を検討した。主要な結果は以下のとおりである。
1.GaN HEMTの表面をSi_3N_4膜で保護することにより高出力化の制限要因となっていた電流コラプスを抑制できることを明らかにした。
2.GaN HEMTの高出力化にとって重要な動作時の素子温度上昇を測定する方法として顕微ラマン法を検討し、本方法が温度測定に有用であることを示すとともに、ゲート端で温度上昇が大きいことを示した。
3.GaN HEMTではゲートリーク電流が大きいこと、ゲート下にSiN_3絶縁膜を挿入したGaN MISHEMT構造により、ゲートリーク電流を3桁低減できることを示した。
4.電子ビーム描画を用いたGaN HEMTの短ゲート化を検討し、0.2μmT型ゲートにより電流遮断周波数54GHを実現した。

Research Products

• [Publications] T.Nakano, T.Mizutani et al.: "Electroluminescence in Al GaN/GaN High Electron Mobility Transistors"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 1990-1991 (2002)
• [Publications] Y.Ohno, T.Mizutani et al.: "Temperature Distribution Measurement in Al GaN/GaN High Electron Mobility Transistors by Micro-Raman Scattering Spectroscopy"Jan. J. Appl. Phys.. 41. L452-L454 (2002)
• [Publications] S.Mizuno, T.Mizutani et al.: "Large gate Leakage current in al GaN/GaN High Electron Mobility Transistors"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 5125-5126 (2002)
• [Publications] T.Mizutani, H.Makihara et al.: "Measurement of Frequency Dispersion of Al GaN/GaN High Electron Mobility Transistors"Jpn. J. Appl. Phys.. 42. 424-425 (2003)
• [Publications] T.Mizutani, Y.Ohno et al.: "Current Collapse in Al GaN/GaN HEMTS Investigated by Electrical and Optical Characterizations"Phys. stat. sol. (a). 194・2. 447-451 (2002)
• [Publications] Y.Ohno, T.Mizutani et al.: "Temperature Distributions in Al GaN/GaN HEMTS Measured by Micro-Raman Scattering Spectroscopy"Phys. stat. sol. (c). 0・1. 57-60 (2002)