C/C

Al2O30.80.60.4

with SiN
surfaceprotection

0.2

最近の研究テーマ-2-0-10 -8 -6 -4 -2 0 2
Gate voltage (V)

異種接合界面の評価／制御とデバイス応用

1410

半導体デバイス／集積回路は、接合の高度な集合体

106-21210Al2O3 /n-GaN(20nm)

without SiN
surface protection

it-1と が 、 デ バイ ス 性能の 本質 的な 制御に 直結 する。

4(b)13D (eV cm )である。したがって、表面を含めた接合界面の電子的特性を評価し、その理解を基盤として制御法を開発するこannealidepositcrystallleakagestructuprocess
ohmicatomic
suppres
In add
1 # 10ing tha
suitableand sta

without SiN
surfaceprotection

図１に、原子層堆積（ALD）方によりn-GaN表面にアルミ ナ 膜 を 堆 積 し 、 C V 測 定 結 果 よ り 算 出 し た A l 2O 3/ A l G a N

1110with SiNsurface protection

1010

界面の電子捕獲準位密度分布を示す。アルミナ膜は600℃以上の熱処理により微結晶化部分が形成され、そEV-3-2-1E - E (eV)0EC

C

図1 ALD法により堆積したアルミナ膜の 粒 界 に よ る 漏 れ 電 流 の 増 加 が 著 し く な る 。 こ の 現 Fig.
象を
6. (Color online) (a) RT C–V characteristics and (b) interfaceを用いたGaN MOS界面の電子準位密statedensitydistributionsof the ALD-Al2 O3 /n-GaN structures prepared
抑制するＭＯＳ構造形成プロセスの最適化を行った
度分布
by the ‘‘ohmic-first’’ process with and without the SiN protection layer.

結果、低密度の電子準位を持つ界面が達成できた。なお、この成果はJJAP誌に掲載され、編集委員「埋め 込 み型MOSゲート構造」と し て 有 望で ある。
G00
0/GNGE/EN

B(".)%&'((($)#%H@:B:;!"#$%&''(($)#%H:;;23MNO67!"@#5C@*$+010!2304!567489!"#$'&&
Figure 6(b) #&&shows
the electronic() state density(a) distribuStep 2%&&the ALD-Al
tions ofStep 1 calculated by
2 O3 /GaN interfaces+,-#./
会が 選ぶ 「SPOTLI GHT論文」 に 選出 され た 。
*&&applying the Terman
method to the measured
C–V data.20):&&!C# of electron emission is extremelyNotethatthetimeconstant
http://j j a p.j s a p.j p/ s potl i ghts / i nd ex.htm l
D&B*%C&long at/&&
RT for interface
states with deep energies from the@AB% 2,21,22)@A@'B%
conduction band edge.
We thus plotted the calculated
Step26(b). The ohmic annealing
図 2 に は 、 A l 2 O 3 / A l G a N / G a N 構 造 の 容 量 − 電 圧 data within#&& EC ! 1:0 eV in +Fig.
).),E
process at 800 " C without the SiN protection layer
caused a;23* ;23#
（ C - V ） 特 性 の 計 算 結 果 を 示 す 。 ２ つ の ス テ ッ プ を 持 high interface
atenergies
from 0.5*&& state density, particularly<23=>?36+H4Klikely that the high-temperature
H435IJ0!56G3035annealing
つ 特 徴 的 な 振 る 舞 い が 示 さ れ て い る 。 ま た 、 to 1.0 eV. It was& preferential desorption of N atoms from theinduced the@*&@%&%*&A l 2 O 3 / A l G a N 界 面 の 電 子 準 位 の 影 響 は 、 順 バ イ ア GaN surface, leaving
N-vacancy-related defect states at theF20G67C$23)
ス 側 の ス テ ッ プ の 傾 き に 顕 著 に 現!"#$%&'(($)#%")*%#(")+,$(%&-"("&#$(.+#.&+
れ 、 逆 バ イ ア ス 側 surface.
*: In comparison, low interface state densities of*&図2
ALD法によりAlGaN/GaNへテロ構造表
less than 1 # 1012 cm!2 eV!1 were observed in the sample
面に形成したAl2O3 MOS構造の容量−電圧(b) suppress Nはほとんど変化しないことが明らかになった。MOS型with the SiN protection layer. The SiN layer can曲線の計算値。
!2(")+,$(%&-"("&#$(.+#.&+%3,%($&$++$*%,!!513>I@-2L5
and related ;>4>I@-2L5
chemical disorderat the GaN surface!!"#$%&'(($)#%&-"("&#$(.+#.&+HEMTの動作解析のために
非 常 に 有 用 な 情 報 を 得 るdesorption
こ34.*$%5"#$%6782*/ high-temperatureevenduringannealing.
Although interface*&/0/9001と が で きた 。
statesatthelower
halfofthebandgap
will
be characterized
A<BCD/!@
A!C0E!@;monochromatic
MNOby using separate Atechniques,e.g.,
photon23#
C0E!@
F!C0//!@!
/9//0
assisted admittance spectroscopy, the ALD-Al2 O3 -based*#<&-3##=> 5"#$%
5"#$ 34.*$?0/)@
図３は、AlGaN/GaNヘテロ構造
表 面5"#$%のAlGaN層を選*&<&-3##=>
gatestructurea suitable ;surface
control
23*MNO0/ prepared with :I!"J?0K)@
G1
for a reliable and stable operation of0/の 部 分 を M O S ゲ ー ト 構 造process
択的に電気化学酸化し、そと し is promising;23&34.*$?E/)@
GaN-based transistors.
34.*$?E/)@:I!"J?L)@N+PEて用いるMOS HEMTの伝達特 性 を 示 す 。 酸 化 の 進 行 と **
GL*&
0/
@:1@/
@#
@*
&ともにＡｌＧａＮが薄層化し、赤の実践で示すように、ノーNC
N+N675C$
マ リ オ フ 動 作 が 実 現 し た 。0/ドGMラ イ エ ッ チ ン グ を 用 い な い 、/

080201-3

G1 GN GD GE G0 /0E

DN!"#$%O3I#"5$%HP;!"#$%O3I#"5$%HP;" :+%#-$%#-.&=)$++%3,%34.*$%.)&($"+$*Q%#-$%#-($+-3I*%O3I#"5$+%3,%6782+%R$($%+-.,#$*%
図3 電気化学酸化法によりAlGaN/GaNへテ#3R"(*+ #-$ S3+.#.O$ O3I#"5$ *.($&#.3)9 ロ構造に選択的に絶縁ゲートを形成した場合#3R"(*+%#-$%S3+.#.O$%O3I#"5$%*.($&#.3)9" 2-$%+I3S$%3,%#(")+,$(%&'(O$+%3,%#-$%($&$++$*%34.*$%5"#$%6782+%R$($%"I@3+#%#-$%の伝達特性。酸化と同時にAlGaN層の薄層+"@$%"+%#-"#%3,%#-$%<&-3##=> 5"#$ 67829 化が可能なため、ノーマリオフ動作が実現で01きた。

82QB6AB11) B.
L.
2) T.
Tec
3) U.
2874) T. H
2955) T. H
Ku6) P. D
Hw7) D.
Sci8) N.
Ma9) K.
Shi
10) M.
and11) Y.
(2012) S. K
J. E
13) S. M
14) C.
Ap15) M.
Ap16) B.
Dev17) J. R
18) J. T7019) T.
J. A
20) E.
Phy21) M.
10322) M.
Phy23) T.