2023 Fiscal Year Research-status Report
Study on high-K dielectric/regrown nitride semiconductor interfaces for high efficiency and highly-safe transistors
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23K03971
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
ASUBAR JOEL 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (10574220)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷田部 然治 熊本大学, 半導体・デジタル研究教育機構, 准教授 (00621773)
葛原 正明 関西学院大学, 工学部, 教授 (20377469)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | Normally-off / AlGaN/GaN / HEMT / MIS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) 厚さ 1 nm の AlGaN 再成長の有無を除き、同じ作製プロセスでZrO2/再成長 AlGaN/GaN MIS-HEMT と従来の ZrO2/AlGaN/GaN MIS-HEMT を作製しました。これは、再成長層の挿入によるデバイス性能の向上が何に起因するものかを明らかにする上で重要です。その後のデバイス構造の評価により、目標通りに1 nm の AlGaNが成膜出来ていることが確認出来ました。
2) ZrO2/再成長 AlGaN 界面と従来の ZrO2/AlGaN 界面を調査するために静電容量電圧特性と光支援静電容量電圧特性を測定し両者の比較を行いました。その結果、ZrO2/再成長AlGaNは、従来のZrO2/AlGaN界面に比べて、界面準位が1桁小さいことが明らかになった。測定によるC-V曲線をDIGS(disorder induced gap state)モデルと比較した結果、ほぼ一致していることが確認出来ました。
3) ZrO2/regrown AlGaN/GaN MIS-HEMTと従来のZrO2/AlGaN/GaN MIS-HEMTの電気的特性評価を行った。その結果、厚さ1nmの再成長AlGaN層を挿入することにより、以下の(a)~(c)が確認出来ました。(a)ドレイン電流が1000mA/mmから1050mA/mmに増加(b)ヒステリシスが1.7Vから0.97Vに減少(c)順方向ゲートリーク電流が4桁に減少
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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
現在、リセス構造を有するZrO2/再成長AlGaN/GaN MISキャパシタおよびリセス構造を有する従来のZrO2/AlGaN/GaN MISキャパシタの比較を行っている。 暫定的な結果の一部を国際学会で報告した。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年は以下の研究を予定している。
1. MOCVDチャンバー内におけるNH3およびH2中でのAlGaN表面の成長前工程のアニール条件の最適化。
2. 安定したノーマリーオフ動作を実現するためにしきい値の正のシフトを目的としたZrO2/極薄再成長AlGaN/GaN MISキャパシタの作製と特性評価。
3. ZrO2/極薄再成長AlGaN/GaN構造のキャリア密度、キャリア移動度、散乱機構などの基礎物性の調査。
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| Causes of Carryover |
思ったより物品が安かったからです。
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[Journal Article] Improved Performance of Normally-off GaN-based MIS-HEMTs with Recessed-gate and Ultrathin Regrown AlGaN Barrier2024
Author(s)
Shogo Maeda, Shinsaku Kawabata, Itsuki Nagase, Ali Baratov, Masaki Ishiguro, Toi Nezu, Takahiro Igarashi, Kishi Sekiyama, Keito Shinohara, Melvin John F. Empizo, Nobuhiko Sarukura, Masaaki Kuzuhara, Akio Yamamoto, and Joel T. Asubar
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Journal Title
Journal of Semiconductor Technology and Science
Volume: 24
Pages: 25-32
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Interface characterization of regrown-AlGaN/ZrO2 interfaces for Normally-off GaN-based MIS-HEMTs2024
Author(s)
Joel T. Asubar, Itsuki Nagase, Ali Baratov, Masaki Ishiguro, Shogo Maeda, Toi Nezu, Takahiro Igarashi, Kishi Sekiyama, Suguru Terai, Masaaki Kuzuhara, and Akio Yamamoto
Organizer
WOCSDICE-EXMATEC 2024, Crete, Greece
Int'l Joint Research
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[Presentation] Threshold voltage control in GaN-based MIS-HEMTs with recessed structure and regrown AlGaN barrier layers2023
Author(s)
Joel T. Asubar, Shinsaku Kawabata, Shun Urano, Itsuki Nagase, Ali Baratov, Masaki Ishiguro, Shogo Maeda, Toi Nezu, Takahiro Igarashi, Kishi Sekiyama, Masaaki Kuzuhara, and Akio Yamamoto
Organizer
WOCSDICE-EXMATEC 2023, Palermo (Italy)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Improved Performance of Normally-off GaNbased MIS-HEMTs with recessed-gate and ultrathin regrown AlGaN barrier2023
Author(s)
Shogo Maeda, Shinsaku Kawabata, Itsuki Nagase, Ali Baratov, Masaki Ishiguro, Toi Nezu, Takahiro Igarashi, Kishi Sekiyama, Keito Shinohara, Melvin John F. Empizo, Nobuhiko Sarukura, Masaaki Kuzuhara, Akio Yamamoto, and Joel T. Asubar
Organizer
2023 Asia-Pacific Workshop on Advanced Semiconductor Devices (AWAD 2023)
Int'l Joint Research
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