研究課題
原子層堆積法(ALD)を用いた各種絶縁膜の膜形成プロセスの検討を実施し、絶縁膜/半導体界面評価の手段としてMISゲート構造HEMTを試作した。まず、ゲート絶縁膜と表面保護膜とが同一膜で構成されたMIS-HEMTを試作した。MIS絶縁膜については、Al2O3膜を単層で用いると、電流コラプス抑制に有効であるがゲートリーク電流が大きくなることが判明した。一方、ZrO2膜を単層で用いると、逆に電流コラプスが大きくゲートリーク電流が抑制されることが判明した。上記の結果から、Al2O3膜とZrO2膜の複合膜が有効であると考えてMIS-HEMTを試作したところ、電流コラプスとゲートリーク電流の両方の抑制に有効であることが判明した。H28年度に入って酸素源としてオゾン（O3）の使用が可能となったため、ゲート絶縁膜としてオゾン（O3）を用いたALD堆積を試みた。その結果、Al2O3膜単層においても電流コラプスとゲートリーク電流の両方の抑制に極めて有効であることが判明した。表面保護膜については、スパッタ法を用いてSiN膜、SiO2膜、SiON膜を検討した。３種の膜の中で、SiNまたはSiON膜が耐圧特性に優れ、かつ電流コラプスの抑制にも優れることを明らかにした。また、酸素プラズマ処理や高圧水蒸気熱処理（HPWVA）がHEMTの電流コラプスの抑制に極めて有効であることを確認した。以上の検討から、AlGaN/GaN MIS-HEMTのゲート絶縁膜にはO3を酸素原料に用いたALD-Al2O3膜を、また表面保護膜にはスパッタ堆積のSiNまたはSiON膜が優れているという結論が導かれた。最後に、ゲート絶縁膜と表面保護膜を独立に最適化したMIS-HEMTを試作し、しきい値電圧のヒステリシスが0.1V程度と小さく、耐圧2000Vを超える優れたデバイス特性を確認した。
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