2013 Fiscal Year Annual Research Report
窒化物半導体異種接合のプロセス・界面制御と電界効果トランジスタ応用
Project/Area Number |
13J01319
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Research Institution | Hokkaido University |
Principal Investigator |
金 聖植 北海道大学, 大学院情報科学研究科, 特別研究員(DC1)
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Keywords | GaN / AlGaN / MOS / 界面準位 / C-V / ALD / Al203 |
Research Abstract |
(1)Al_2O_3/SiN/Al_2O_3浮遊ゲート構造 n-GaN表面にALD法により/Al203膜を7nm堆積し、その後ECR-CVD法によりSiN膜を5nm堆積した。最後にAl203膜を7nm堆積して、Al_2O_3/SiN/Al_2O_3浮遊ゲート構造を作製した。正バイアスを大きくするに従って、C-V特性のヒステリシスが大きくなることを確認した。このヒステリシスは、n-GaNから7nmのAl_2O_3膜を電子がトンネルしてSiN井戸層に蓄積される負電荷に起因していると推定された。ヒステリシス電圧より電荷量を見積もり、順バイアス掃印5~8Vに対応して、4x10^<12>~1x10^<13>cm^-2の電子蓄積量を制御可能であることが示された。また、この電荷量は、室温・ゼロバイアス条件で1x10^4秒以上の保持時間を有することが明らかになった。 (2)AlTiO膜を利用したMos構造 ALD法により、Al_2O_3層とTiO_2層を数サイクル毎に積層し、ラミネート構造を形成した。サイクル比によりAlTiO膜の平均的なAlおよびTi組成が制御でき、Al組成が0.7程度(Al_0.7Ti_0.03)で平均的な比誘電率19を得た。次に、AlTiO膜をn-GaN表面およびAlGaN/GaN構造表面に堆積し、その界面特性を詳細に調べた。AlTiO/n-GaN構造のC-V特性は計算値に近い結果になり、最小電子準位密度が1x10^<12>cm^-2eV^-1程度の良好な界面特性を有することが明らかになった。また、AlGaN/GaN構造表面に形成したMOS試料に対してもC-V評価を行い、ヘテロ構造に形成したMOS構造の特徴的な2-step特性が観測され、AlGaN/GaN HEMTのゲート構造に適用可能であることが明らかになった。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
浮遊ゲート構造と高誘電率絶縁膜ゲート構造を作製し、その電荷蓄積特性および界面準位特性を評価することができた。
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Strategy for Future Research Activity |
浮遊ゲート構造と高誘電率絶縁膜ゲート構造に関して、電荷蓄積のメカニズム、保持時間を大きくするための構造、高誘電率絶縁膜の堆積条件と界面準位特性との相関を詳細に調べ、AlGaN/GaN HEMTのゲート構造に適用する。
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