積層型酸窒化膜によるGaN MOSデバイスの高耐圧・大電流化と閾値電圧制御の実現

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K15027
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分21050:電気電子材料工学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 野崎 幹人 大阪大学, 大学院工学研究科, 技術専門職員 (90646217)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 窒化ガリウム / MOS界面 / ゲート絶縁膜 / AlGaN / ２次元電子ガス

研究成果の概要

AlGaN/GaN高移動度トランジスタのノーマリーオフ化のためにはRIE等によるゲートリセス構造の形成が必要である。本研究課題ではAlGaN層の薄層化に極低バイアス電力のICP-RIEを用いることで加工表面の変質や2DEG特性の劣化を抑制できることがわかった。またRIE加工面上でのMOS構造形成では、プラズマ酸化等により加工変質層を酸化して安定な界面層を形成することにより良好なMOS界面の電気特性を実現できることを示した。

自由記述の分野

半導体

研究成果の学術的意義や社会的意義

低消費電力なパワーデバイスの需要が高まる中、ワイドバンドギャップ半導体であるGaNは社会的に注目を集めている。優れた2DEG特性が利用できるAlGaN/GaN高移動度トランジスタでは高周波数動作が可能だが、フェイルセーフの観点からノーマリーオフ化が必須である。本研究ではノーマリーオフ化の実現のためのリセスゲート構造形成時に生じるRIE加工の損傷をAlGaN基板の表面や基板内部、MOS界面特性等で包括的に評価しており、学術的な価値がある。また、絶縁膜堆積技術による加工損傷の回復のメカニズムを明らかにしており、高品質なGaN MOSデバイスの作製プロセスの開発のために有用な知見が得られた。