2017 Fiscal Year Annual Research Report
Characterization and control of insulator/AlGaN interface for power device application
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15K18034
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
谷田部 然治 熊本大学, 大学院先導機構, 助教 (00621773)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 窒化物半導体 / HEMT / MIS / 界面準位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、AlGaN/GaNヘテロ構造を利用する電力スイッチング用トランジスタの研究開発が急進展しているが、インバータ応用に必須の絶縁ゲート構造は、しきい値変動や電流変動のために、実用化に至っていない。これは絶縁膜/AlGaN界面の特性が明らかになっていないのが、最大の要因である。
本研究では絶縁膜/AlGaN界面の準位密度分布の評価法の確立と界面特性の解明・制御を目的として研究を展開した。本年度の主な成果を以下にまとめる。
大気圧下での非真空プロセスであり、溶液を原料とし比較的安全、従来のゲート絶縁膜堆積手法と比べ、低コスト・低ダメージの薄膜形成手法である、ミスト化学気相成長(ミストCVD)法により、禁制帯幅と誘電率のバランスに優れた、GaN系半導体ゲート絶縁膜候補であるチタン酸アルミニウム(AlTiO)薄膜堆積の基盤技術を確立した。ミスト原料溶液中のAl/Ti組成比を変化させることにより、形成したAlTiO薄膜のAl/Ti組成比の制御を達成した。また、AlTiO薄膜の禁制帯幅はAl/Ti組成比に依存し、原料溶液中のAl/Ti組成比の制御によるAlTiO薄膜の禁制帯幅の制御に成功をした。ミストCVD法以外に、現在、GaN系ゲート絶縁膜堆積手法として最も広く用いられている原子層堆積法(ALD)によるAl2O3薄膜形成も行ない、Al2O3/AlGaN界面の評価、及びトランジスタの試作と評価を行なった。ALD法により形成したAl2O3薄膜においては、堆積後に電気的+熱的処理を行うことで、良好なAl2O3/AlGaN界面特性が得られ、この処理を用い作製したトランジスタは極めて有望な特性であった。
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