極短ゲートGaN HEMTの製作と特性評価に関する研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13450141
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 水谷 孝 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70273290)
• 研究分担者: 大野 雄高 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (10324451) ; 岸本 茂 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (10186215) ; 前澤 宏一 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (90301217)
• キーワード: GaN HEMT / Si_3N_4保護膜 / 電流コラプス / 温度上昇 / 顕微ラマン / ゲートリーク電流 / GaN MISHEMT / 電子ビーム描画

研究概要

本研究では極短ゲートGaN HEMTの実現を目的に、そのデバイス製作技術を検討するとともに、GaN HEMTの特性評価をとおして特性向上の課題を検討した。主要な結果は以下のとおりである。
1.GaN HEMTの表面をSi_3N_4膜で保護することにより高出力化の制限要因となっていた電流コラプスを抑制できることを明らかにした。
2.GaN HEMTの高出力化にとって重要な動作時の素子温度上昇を測定する方法として顕微ラマン法を検討し、本方法が温度測定に有用であることを示すとともに、ゲート端で温度上昇が大きいことを示した。
3.GaN HEMTではゲートリーク電流が大きいこと、ゲート下にSiN_3絶縁膜を挿入したGaN MISHEMT構造により、ゲートリーク電流を3桁低減できることを示した。
4.電子ビーム描画を用いたGaN HEMTの短ゲート化を検討し、0.2μmT型ゲートにより電流遮断周波数54GHを実現した。

研究成果

• [文献書誌] T.Nakano, T.Mizutani et al.: "Electroluminescence in Al GaN/GaN High Electron Mobility Transistors"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 1990-1991 (2002)
• [文献書誌] Y.Ohno, T.Mizutani et al.: "Temperature Distribution Measurement in Al GaN/GaN High Electron Mobility Transistors by Micro-Raman Scattering Spectroscopy"Jan. J. Appl. Phys.. 41. L452-L454 (2002)
• [文献書誌] S.Mizuno, T.Mizutani et al.: "Large gate Leakage current in al GaN/GaN High Electron Mobility Transistors"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 5125-5126 (2002)
• [文献書誌] T.Mizutani, H.Makihara et al.: "Measurement of Frequency Dispersion of Al GaN/GaN High Electron Mobility Transistors"Jpn. J. Appl. Phys.. 42. 424-425 (2003)
• [文献書誌] T.Mizutani, Y.Ohno et al.: "Current Collapse in Al GaN/GaN HEMTS Investigated by Electrical and Optical Characterizations"Phys. stat. sol. (a). 194・2. 447-451 (2002)
• [文献書誌] Y.Ohno, T.Mizutani et al.: "Temperature Distributions in Al GaN/GaN HEMTS Measured by Micro-Raman Scattering Spectroscopy"Phys. stat. sol. (c). 0・1. 57-60 (2002)