| 研究課題/領域番号 |
11650309
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 研究分野 |
電子・電気材料工学
|
|---|
| 研究機関 | 北海道大学 |
|---|
研究代表者 |
橋詰 保 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 助教授 (80149898)
|
|---|
| 研究分担者 |
武山 真弓 北見工業大学, 工学部, 助教授 (80236512)
兼城 千波 神奈川工業大学, 工学部, 助手 (30318993)
本久 順一 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 助教授 (60212263)
藤倉 序章 (株)日立電線, 主任研究員(研究職) (70271640)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
1999 – 2001
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
|
| 配分額 *注記 |
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2001年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2000年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
1999年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
|
|---|
| キーワード | 窒化ガリウム / 表面制御 / 界面制御 / MIS構造 / 表面処理 / フェルミ準位ピンニング / 窒化シリコン酸 / アルミナ膜 / フェルミ準位ビンニング / 窒化シリコン膜 / GaN / MIS接合 / 自然酸化膜 / ECRプラズマ |
|---|
| 研究概要 |
本研究では、高出力・高温動作電子デバイスへの応用をはかるために、絶縁体-GaN構造の形成とその界面特性の詳細な評価を行い、絶縁ゲート作製プロセス確立のための基礎的知見を得ることを目的とした。得られた主な成果を以下にまとめる。
(1)絶縁体-GaN接合形成前の表面処理法を確立することを目的として、プロセス直前のGaN表面の表面フェルミ準位の位置を光電子分光(XPS)法を用いて測定し、表面のバンド曲がりを詳細に評価した。(1)大気に曝した表面のバンド曲がりは1.4eVと大きく、フェルミ準位が強くピンニングされていることが分った。(2)アンモニア溶液処理と窒素プラズマ処理を行うことでバンド曲がりは0.5eV程度緩和し、分子線エピタキシー法で成長した表面と同等の電子状態が得られることが明らかになった。
(2)アンモニア処理と窒素プラズマ処理を施したGaN表面に、ECRプラズマCVD法によりSiN_x膜を堆積したMIS構造では、タイプIのバンドラインナップを持つこと、および10^<11>cm^<-2>eV^<-1>台前半の低界面準位密度を有する良好な界面特性を実現できることを明らかにした。また、この構造をGaN/AlGaNヘテロ構造表面に適用した場合、FETのドレイン電流が10%程度上昇し、デバイス特性の安定性が向上することが明らかになった。
(3)MOCVD成長で形成したAlN/GaN構造の界面特性をC-V法により詳細に評価し、この構造においても、界面準位密度が10^<10>cm^<-2>eV^<-1>台まで低減できることを示した。
(4)自然酸化膜を持つGaNおよびAlGaN表面に超高真空中で1nm〜2nmのAl薄膜を堆積し、真空熱処理することにより、Al/自然酸化膜表面をAl_2O_3薄膜に変換するプロセスを開発し、この構造により、GaN/AlGaNヘテロ構造FETのゲートリーク電流を2ケタ減少させることに成功した。
|
