2021 Fiscal Year Annual Research Report
Surface passivation and insulated gate structures for nitride-based semiconductor devices using mist-CVD method
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19K04473
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
谷田部 然治 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (00621773)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ASUBAR JOEL 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (10574220)
末吉 哲郎 九州産業大学, 理工学部, 准教授 (20315287)
中村 有水 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (00381004)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ミストCVD / ゲート絶縁膜 / 表面パッシベーション / 窒化物半導体 / 高電子移動度トランジスタ / パワーデバイス / 高周波デバイス / 窒化ガリウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低コストで酸化物薄膜が堆積可能なミスト化学気相成長(ミストCVD)法を用いて、窒化ガリウム(GaN)系半導体デバイス、特にAlGaN/GaNヘテロ構造上にゲート絶縁構造を作製し、ゲート絶縁膜/AlGaN界面特性やトランジスタ特性を数値計算を含めた詳細な解析により評価した。
最終年度は特にドライエッチング + ミストCVD法によるリセスゲート構造を有するノーマリーオフmist-Al2O3/AlGaN/GaN MOS-HEMTの試作に挑戦し、ノーマリーオフ動作を得ることに成功した。また作製したMOSデバイスと比較用のショットキーゲートデバイスのしきい値電圧を比較すると、ほぼ等しいしきい値電圧となった。これらの結果はAlGaN障壁層のリセス深さが比較的浅くても、mist-Al2O3/AlGaN/GaN MIS-HEMTはノーマリオフ動作を実現できることを示唆しており、リセスゲート構造を有するGaN系MIS-HEMTにおける長年の課題だった、最大ドレイン電流としきい電圧のトレードオフの解決策としてミストCVD法によるゲート絶縁膜堆積プロセスが有望である可能性が示唆された。
研究期間全体を通じて実施したこれらの研究の成果は、シリコン(Si)に代わる次世代電力変換用トランジスタとして期待されている、窒化物半導体デバイスへのゲート絶縁膜堆積手法の一つとして、低コストで酸化物薄膜が堆積可能なミストCVD法が有用である可能性を示した。
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[Presentation] Mist-Al2O3とALD-Al2O3を絶縁膜としたAlGaN/GaN MIS-HEMTs2022
Author(s)
浦野 駿, アスバル ジョエル, ロウ ルイシャン, ムハンマド ファリス, 石黒 真輝, 永瀬 樹, バラトフ アリ, 本山 智洋, 中村 有水, 葛原 正明, 谷田部 然治
Organizer
第69回応用物理学会春季学術講演会
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[Presentation] Recessed gate GaN-based MIS-HEMTs with Al2O3 gate dielectric deposited by mist-CVD method2021
Author(s)
M. Ishiguro, S. Urano, R. S. Low, M. Faris, I. Nagase, A. Baratov, J. T. Asubar, T. Motoyama, Y. Nakamura, Z. Yatabe, M. Kuzuhara
Organizer
The 2021 International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai (IMFEDK 2021)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Electrical properties of GaN-based MISHEMTs with Al2O3 gate insulator deposited by ALD and mist-CVD techniques2021
Author(s)
S. Urano, R. S. Low, M. Faris, M. Ishiguro, I. Nagase, A. Baratov, J. T. Asubar, T. Motoyama, Y. Nakamura, Z. Yatabe, M. Kuzuhara
Organizer
The 2021 International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai (IMFEDK 2021)
Int'l Joint Research
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