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

氮化物半导体异质结的工艺/界面控制和场效应晶体管应用

• 批准号: 13J01319
• 负责人: 金 聖植
• 金额: $ 1.15万
• 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: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J01319/
• 关键词: GaN; AlGaN; MOS; 界面準位; C-V; ALD; Al203

(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。

(1)Al 2O_3/SiN/Al_2O_3 floating structure on n-GaN surface by ALD method and SiN film by ECR-CVD method Finally, Al_2O_3 films deposited at 7nm and Al_2O_3/SiN/Al_2O_3 floating structures were fabricated. The C-V characteristics of the C-V system are confirmed. The reason for the negative charge accumulated in the SiN well layer is presumed. The charge accumulation of the voltage of the sample can be controlled by scanning 5~8V, 4x10^<12>~1x10^<13>cm^-2. The amount of charge is equal to or greater than 1x10^4 seconds at room temperature and the retention time is equal to or greater than 1x10^4 seconds at room temperature. (2)AlTiO film is formed by ALD method using Mos structure, Al2O3 layer and TiO2 layer. The average Al and Ti composition of the AlTiO film was 0.7 (Al_0.7Ti_0.03), and the average specific permittivity was 19. Second, AlTiO film n-GaN surface and AlGaN/GaN structure surface stacking, and interface characteristics are carefully tuned. The C-V characteristics of AlTiO/n-GaN structures are close to the calculated values, the minimum electron quasi-density is 1x10^<12>cm^-2 eV ^-1, and the interface characteristics are good. AlGaN/GaN structure surface formation MOS sample for C-V evaluation, formation of MOS structure characteristics 2-step characteristics for measurement, AlGaN/GaN HEMT structure for application