| 研究課題/領域番号 |
17360133
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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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, 教授 (80149898)
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| 研究分担者 |
葛西 誠也 北海道大学, 大学院情報科学研究科, 助教授 (30312383)
佐藤 威人友 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 (50343009)
金子 昌充 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 非常勤研究員 (70374709)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| キーワード | GaN / AlGaN / DLTS / 深い準位 / 炭素拡散 / 表面制御 / ショットキー接合 / HEMT |
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| 研究概要 |
GaNおよびAlGaN混晶の表面結晶欠陥および不純物の振舞いを詳細に評価し、金属界面特性・絶縁体界面特性との相関、および、デバイスの電流崩壊、漏れ電流および劣化・破壊現象との関連性を系統的に調べてこれらの機構を明らかにし、表面欠陥制御・界面制御に基づきデバイスの信頼性・安定性の向上に直結する知見を得ることを目的とした。
1)Al<0.26>Ga_<0.74>N混晶にショットキー接合を形成し、過渡容量応答解析を行ない、深い準位を評価した。秒オーダーの時間領域で解析することにより、伝導帯下端より0.9eVの位置に電子捕獲準位が1x10^<16>cm^<-3>程度の高密度で存在することを明らかにした。
2)CN_x/SiN_x複合膜構造を利用した拡散プロセスを開発し、GaNへの炭素ドーピングを行なった。N_2雰囲気中で1000℃程度の熱処理を行なうことにより、炭素がGaN中へ拡散することを確認し、拡散した炭素は主として深い準位として振る舞うことを明らかにした。
3)窒素ラジカル処理、超薄Al膜堆積、真空アニールにより、AlGaN表面近傍の窒素空孔欠陥と酸素不純物を低減する表面制御プロセスを開発し、Ni/AlGaNショットキー接合において、逆方向漏れ電流の大幅な低減と電流-電圧特性の明確な温度依存性を実現した。
4)GaNおよびAlGaNとの絶縁膜界面を種々のプロセスにより形成し、高温および光照射下での容量-電圧測定により、禁制帯中央から価電子帯上端に分布する界面準位のふるまいを初めて明らかにした。また、界面準位の抑制には、超薄Al酸化膜制御層が有効であることを示した。
5)AlGaN/GaNヘテロ構造トランジスターを製作し、高温におけるoff-stateバイアスストレスによりDC特性がどのように変化するかを調べた。SiN_x膜のみの表面保護を行なった場合、ストレス後にドレイン抵抗の増加による特性劣化が見られたが、Al超薄膜を利用した表面制御プロセスを施したデバイスでは劣化が全く見られなかった。
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