2015 Fiscal Year Research-status Report
高温熱処理アルミナ超薄膜による絶縁体／窒化インジウムアルミニウム界面の制御と応用
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15K04672
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
赤澤 正道 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 准教授 (30212400)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 窒化インジウムアルミニウム / アルミナ / MOS構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
窒化インジウムアルミニウム(InAlN)のMOS構造を形成する場合、アルミナ(Al2O3)を絶縁膜とすると、良好な電気的特性が得られることがすでにわかっている。しかし、Al2O3は温度が高くなると多結晶化し電気的特性に悪影響を与えるという難点がありデバイス作製プロセスの自由度を制限している。他の絶縁膜としてバンドギャップの大きなものは二酸化シリコン(SiO2)が挙げられるが、InAlNとの界面の特性は良く調べられていない。本研究においては、SiO2とInAlNの界面の特性について調べ、界面にAl2O3超薄膜層を挿入して制御することを試みる。まず、当初計画していたECRCVDによりSiO2を堆積した試料においては、直接堆積した場合、堆積中の反応によるInAlN表面の酸化が顕著であり、電気的特性は劣悪なものとなった。界面にAl2O3超薄膜層を挿入しても顕著な特性の改善は見られなかった。一方、プラズマCVD法によりSiO2を堆積した試料においてはInAlN表面の酸化反応が最小限度に抑えられており、XPSを用いた測定においてもわずかな変化としてようやく観測できる程度であった。完成したMOS構造についてはAl2O3超薄膜層を挿入しない構造においても比較的良好な特性を示し、10＾12 /cm2/eV台の界面準位密度が得られた。さらに、SiO2/InAlN界面にAl2O3超薄膜層を挿入すると、より界面準位が低減し、10＾11 /cm2/eV台の界面準位密度が得られた。実験結果より、禁制帯中の深いエネルギー位置においては、10＾10 /cm2/eV台の界面準位密度が達成されているであろうことが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
SiO2とInAlNの界面にAl2O3超薄膜層を挿入することで界面準位を低減できることがわかったので大きな進展ではある。しかし、SiO2の堆積方法に依存して特性が変わることが判明したので、その機構を調べる必要性が出てきた。それでも、当初の計画から大幅に遅れが生じているわけではない。これらを考えると、おおむね順調な進展と判定できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
学会での調査を行った結果、窒化物半導体MOS構造について界面準位発生機構の解明が求められていることがわかった。また、伝導帯下端付近での界面準位密度はAl2O3超薄膜層を挿入した試料においても高かったので、その低減についても検討を進める必要がある。この背景に鑑みて本年度は、SiO2の成膜方法を替えてSiO2/InAlN界面の形成・評価を行い、その界面にAl2O3超薄膜層挿入を試みる。堆積中の表面での化学変化を抑えたときにどのような結果が得られるかにより、界面準位の発生機構について知見が得られる。さらに、界面形成後の熱処理に対する変化についても調べる。
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| Causes of Carryover |
残額が小額となったので、基金の利点を活かし、消化するよりも次年度の予算と合わせて有効に使うため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
消耗品の購入に使う。
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