窒化ガリウムおよびその混晶の異種界面制御と高電子移動度トランジスタへの応用

氮化镓及其混晶异质界面控制及其在高电子迁移率晶体管中的应用

• 批准号: 18J20386
• 负责人: 金木 奨太
• 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: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J20386/
• 关键词: GaN; MOS構造; 界面準位; 窒化ガリウム; MOS; HEMT

本年度は、m 面 GaN MOS 界面特性について詳細に評価し、学術論文の投稿を行った。[000-1]方向へ 5 度傾斜させた基板上に結晶成長した m 面 GaN 上に、原子層堆積法（ALD）により Al2O3膜を堆積して MOS 構造を作製した。容量-電圧（C-V）評価の結果、未処理試料であるにも関わらず、Al2O3/m 面GaN 界面の準位密度は 3×1011 cm-2eV-1以下となり、c 面 GaN MOS 構造よりも明らかに低い準位密度を示した。いくつかの第一原理計算は、m 面 GaN 表面では Ga-N ダイマーが安定に形成される可能性を示しており、これに基づき、Ga-N ダイマー形成→ALD プロセスでのダイマー分断→分断されたボンドの酸素終端→連続的なAl2O3膜形成という表面モデルを提案した。さらに m 面 GaN MOS 構造の高温での安定性を評価し、200℃においても、周波数分散のない C-V 特性と 10-9 A/cm2オーダーの低リーク電流を確認した。これらの結果は、m 面 GaN をチャネルとした MOS トランジスタの高い安定動作を示唆している。以上、絶縁ゲート型 GaN トランジスタの動作安定性向上に関して、重要な知見を得ることができたと判断できる。

For this year, に, detailed review of the interface characteristics of M-plane GaN MOS に, に て て て, 価 った, academic papers <s:1>, submission to を, った. [000-1] direction へ 5 degrees tilt さ せ た substrate に crystal growth し た m に on GaN, atomic layer accumulation method (ALD) に よ り Al2O3 membrane を accumulation し て し the MOS structure を cropping た. Capacity - the electricity 圧 (C - V) review 価 の results, not 処 sample で あ る に も masato わ ら ず, Al2O3 / m GaN interface の quasi density は 3 x 1011 cm - 1-2 ev below と な り, C GaN MOS structure よ り も Ming ら か に を い must the low density in し た. い く つ か の first principles calculation は, m GaN surface で は Ga -n ダ イ マ ー が settle に form さ れ を る possibility in し て お り, こ れ に base づ き, Ga -n ダ イ マ ー form and ALD プ ロ セ ス で の ダ イ マ ー breaking - breaking さ れ た ボ ン ド の acid element terminal - even 続 な Al2O3 membrane formation と い う surface モ デ ル を proposal し た. さ ら に m high temperature surface GaN MOS structure の で の stability を review 価 し, 200 ℃ に お い て も, cycle for dispersion の な い C - 10-9 V characteristics と A/cm2 オ ー ダ ー の low リ ー ク current を confirm し た. こ れ ら の results は, m surface GaN を チ ャ ネ ル と し た MOS ト ラ ン ジ ス タ の high い settle action を in stopping し て い る. Above, never try ゲ ー ト type GaN ト ラ ン ジ ス タ の upward movement stability に masato し て, important な know see を る こ と が で き た と judgment で き る.

项目成果

State of the art on gate insulation and surface passivation for GaN-based power HEMTs

• DOI: 10.1016/j.mssp.2017.09.028
• 发表时间: 2018-05-01
• 期刊: MATERIALS SCIENCE IN SEMICONDUCTOR PROCESSING
• 影响因子: 4.1
• 作者: Hashizume, Tamotsu;Nishiguchi, Kenya;Yatabe, Zenji
• 通讯作者: Yatabe, Zenji

Improved DC performance and current stability of ultrathin-Al2O3/InAlN/GaN MOS-HEMTs with post-metallization-annealing process

采用金属化后退火工艺提高超薄 Al2O3/InAlN/GaN MOS-HEMT 的直流性能和电流稳定性

• DOI: 10.1088/1361-6641/ab708c
• 发表时间: 2020
• 期刊: Semicond. Sci. Technol.
• 作者: S. Ozaki;K. Makiyama;T. Ohki;N. Okamoto;Y. Kumazaki;J. Kotani;S. Kaneki;K. Nishiguchi;N. Nakamura;N. Hara;and T. Hashizume
• 通讯作者: and T. Hashizume

Stable C-V Characteristics of Al2O3/m-plane GaN Structures at High Temperatures

Al2O3/m面GaN结构在高温下稳定的C-V特性

• 发表时间: 2019
• 作者: S. Kaneki;T. Hashizume
• 通讯作者: T. Hashizume

Control of Al2O3 MOS Interfaces Fabricated on m-plane GaN surfaces

m 面 GaN 表面上制造的 Al2O3 MOS 界面的控制

• 发表时间: 2018
• 作者: S. Kaneki;T. Hashizume;Shota Kaneki
• 通讯作者: Shota Kaneki