2005 Fiscal Year Annual Research Report
III族窒化物半導体ショットキー接合の制御とそのデバイス応用
Project/Area Number |
05J09083
|
Research Institution | Hokkaido University |
Principal Investigator |
小谷 淳二 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 特別研究員(DC1)
|
Keywords | 窒化物半導体 / ショットキー接合 / トンネル電流 |
Research Abstract |
本研究は、III族窒化物半導体ショットキー接合の制御を目的としている。 これまでGaNショットキー界面のリーク電流機構を調べ、界面の電流輸送はThin Surface Barrier(TSB)モデルで説明できることを明らかにした。このモデルの考えは、表面近傍に意図しない高密度ドナーが存在し、イオン化することによってバリアを薄くする。その結果、トンネル電流の劇的な増加を招くと考えるものである。GaNでは、その主因となる表面ドナーが、窒素空孔欠陥(V_N)であることを明らかにした。結晶構成にAl原子を含むAlGaNのショットキー界面を調べるために、Niショットキー接合を形成し、温度を変えながら電流電圧特性を詳細に測定、さらにTSBモデルに基づいて理論的解析を行った。結果、以下の知見を得た。 (1)Ni/AlGaNショットキー界面のリーク電流はNi/GaN以上に大きく、温度依存性がほとんどない。 (2)これらの特徴は、浅いドナー準位の存在を表面近傍に取り入れることで、説明可能である。AlGaN表面近傍に存在すると報告される酸素不純物ドナーが、関係すると考えられる。したがって、AlGaNショットキー界面では、V_N欠陥ドナーに加え、酸素不純物ドナーがショットキーバリアの薄層化に寄与している可能性が高い。 ここで得られた知見を基に、酸素不純物の除去を目的とする新しい表面制御プロセスを提案した。(1)窒素ラジカル処理、(2)Al薄膜の堆積、(3)超高真空中熱処理、(4)Al膜の除去、をショットキー電極形成前のAlGaN表面に行った。表面制御プロセスにより、以下の大幅な改善が得られた。 (1)4〜5桁の逆方向リーク電流の低減、温度依存性の回復が実現された。 (2)表面処理を施さないAlGaNショットキー接合では、C-V評価から表面近傍におけるドナー密度の増加が検出されたが、表面処理によりその振る舞いは消滅した。 さらに、AlGaN/GaN HFETのゲート制御特性、ゲートリーク電流特性に与える表面準位の影響を明らかにするために、ナノスケールショットキーゲートAlGaN/GaN HFETを試作し、測定・解析した。結果、ゲート端における横方向トンネル電流の存在が示唆された。
|
Research Products
(1 results)