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異種界面制御に基づく窒化ガリウム系トランジスタの高安定化

基于异构接口控制的高稳定性氮化镓晶体管

基本信息

批准号：
15J00919
负责人：
西口賢弥
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J00919/
关键词：
窒化ガリウム HEMT 絶縁ゲート構造界面トランジスタ

项目摘要

絶縁ゲート（MOS）型AlGaN/GaN HEMTは、いくつかの課題が残されている。最も深刻な問題はしきい値電圧（VTH）変動である。もう一つの課題は、順バイアス領域における電流制御性である。多くのMIS HEMTでは、順バイアス領域においてドレイン電流の飽和（gmの極端な低下）が報告されている。今年度は、これらの問題に着目して、AlGaN/GaN MOS HEMTの作製と評価を行った。昨年度に本研究グループが独自に開発した大気PMAを、Al2O3膜をゲート絶縁膜に使用したAlGaN/GaN MOS HEMTに施した。伝達特性を測定した結果、大気PMAによって順バイアス領域でゲート制御性が著しく向上し、得られた最大ドレイン電流値は15%も増加した。続いて、MOS HEMTの特性向上と界面準位の関係を調べるため、FatHEMTのゲート容量のCV特性を比較すると、順バイアス領域でのCV曲線の傾きに明確な違いが見られた。この実測値に、本研究者が開発した計算シミュレーションを適用し、界面準位密度を算出した。その結果、大気PMAによって界面準位密度が10分の1にまで低減したことが分かった。これにより、順バイアス領域での界面負電荷の増加が抑えられ、ゲート電圧によるポテンシャル変調が容易になったと考えられる。加えて、順バイアスストレス後のVTH変化を測定した。その結果、VTHの正方向シフトが大気PMAにより1.5V→0.5Vにまで減少した。この主要因は界面準位の低減だと考えられる。さらに、高温雰囲気中での伝達特性を測定した。大気PMA前のサンプルでは、100℃ではVTHが室温時より2V負方向にシフトしていたが、大気PMA後はVTHが全く変動しなかった。これは、大気PMAによる界面準位の低減、ならびに膜中固定電荷の減少が原因だと考えられ、MOSゲート構造の実用化へ向けた貴重な報告である。

AlGaN/GaN HEMT of MOS type have been developed. The most profound problem is that the voltage (VTH) changes. The problem is that the current is controlled by the field. Many MIS HEMTs report saturation of current (extremely low gm) in reverse and reverse failure areas. This year's issue is focused on AlGaN/GaN MOS HEMT fabrication and evaluation. In this paper, we developed a novel AlGaN/GaN MOS HEMT using Al2O3 as an insulating film. As a result of the measurement of the maximum current, the maximum current increased by 15%. The relationship between MOS HEMT characteristics and interface alignment is adjusted. The CV characteristics of FatHEMT are compared. The CV curve in the normal field is clearly violated. This paper presents a new method for calculating the interface level density. As a result, the interface level density of large PMA is 10 minutes and 1 minute. The increase of negative charge at the interface in the field is easy to control. The VTH changes after adding As a result, the positive direction of VTH decreases from 1.5V to 0.5V. This is mainly due to the low level of the interface. Measurement of thermal properties in high temperature and high temperature environments. VTH at room temperature is 2V in negative direction. VTH at 100℃ is fully active. The reasons for the decrease of the interface level and the fixed charge in the film are discussed in detail.