高移動度二次元正孔ガスpチャネルGaNトランジスタの開発

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窒化ガリウム(GaN)はパワーデバイスとして高い性能指数を持つワイドバンドギャップ半導体であり、AlGaN/GaN界面に生じる高移動度の二次元電子ガス(2DEG)を利用した高周波パワーデバイスの更なる発展が期待されている。本研究は完全集積型GaNパワーデバイス実現に向けて重要となるpチャネルデバイスの性能向上を目指すものである。本年度は原子層エッチング(ALE)についてはゲートスタックプロセスへの応用とともに、実効移動度の評価手法について検討した。また、2DHGの伝導特性評価のための電極構造の改善に取り組んだ。ALEを利用したゲートスタックプロセスでMOS界面への正孔蓄積が電動に寄与する状態を確認することができた。2DHGに加えて蓄積チャネルを利用することは、電流駆動力が増大するため、2DHGのキャリア移動度の低さを補う手段として有効であると考えられる。特にエッチング工程に窒素プラズマを用いたALEによって、界面特性が大きく向上することを示す結果が得られた。加えて、チャネル寸法の異なる実効移動度を評価し、寄生要素の除去を行い、実効移動度を評価した。分極接合基板上のpチャネル素子の場合には、チャネル伝導がオフ状態でも基板構造に起因する特有の容量があることが新たに判明した。また、電極構造について、評価用の引き出し電極の堆積方法やパターニング手法によって、合金化コンタクト部分の伝導特性や保護膜の絶縁性に影響が出ることが判明し、比較的影響の少ないプロセスフローを確立できた。