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| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2018-06-25 12:00 n-GaN自然酸化膜界面層がAl2O3/n-GaN MOSキャパシタの電気特性へ及ぼす効果 ○弓削雅津也（芝浦工大）・生田目俊秀・色川芳宏・大井暁彦・池田直樹・Liwen Sang・小出康夫（物質・材料研究機構）・大石知司（芝浦工大）  SDM2018-19 エレソ技報アーカイブへのリンク：SDM2018-19 |
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| 抄録 | （和） | 本研究では、Al$_2$O$_3$/n-GaN MOSキャパシタの固定電荷及びダイポールの生成に対する自然酸化膜界面層(Ga$_2$O$_3$)の効果について調べた。As-grownのAl$_2$O$_3$/Ga$_2$O$_3$/n-GaN MOSキャパシタは、約30mVの小さなフラットバンド電圧 (V$_{fb}$) ヒステリシス及び大きな周波数分散を示し、原子層堆積法(ALD)によるAl$_2$O$_3$の初期成長で、Al$_2$O$_3$/n-GaN界面に電気的欠陥が形成されたことを示唆している。このVfbヒステリシス及び周波数分散は、300°Cのポストアニーリング (PMA) によって大幅に改善された。静電容量膜厚(CET)とV$_{fb}$との関係から求められた正の固定電荷値 ($Q_{IL}$) は、as-grown及びPMA温度300 °C処理したAl$_2$O$_3$/Ga$_2$O$_3$/n-GaN MOSキャパシタで各々+ 5.8×10$^{12}$ cm$^{-2}$及び+ 4.1×10$^{11}$ cm-2$^{-2}$であった。コンダクタンス法で測定した界面準位密度 ($D_{it}$) も同様に300 °CのPMA処理により1.9×10$^{12}$ eV$^{-1}$ cm$^{-2}$から1.8×10$^{11}$ eV$^{-1}$ cm$^{-2}$へ約一桁減少した。Ga$_2$O$_3$の有無にかかわらず$Q_{IL}$及び$D_{it}$の傾向は変わらない事より、この界面層がAl$_2$O$_3$ /n-GaN MOSキャパシタの電気的欠陥へ与える影響は小さい事が分かった。また、Pt/Al$_2$O$_3$/SiO$_2$/Si MOSキャパシタはAl$_2$O$_3$/SiO$_2$界面ダイポールの生成により約+0.6 VのダイポールによるVfbシフトが報告されており、それとは対照的にPt/Al$_2$O$_3$/Ga$_2$O$_3$/n-GaN MOSキャパシタにおけるAl$_2$O$_3$/Ga$_2$O$_3$界面にダイポールの生成は特段認められなかった。これはGa$_2$O$_3$のGa-O結合がイオン結合性であり、Al$_2$O$_3$/Ga$_2$O$_3$界面がイオン結合性/イオン結合性ヘテロ界面なためと考えられる。 |
| （英） | In this study, the effects of the native oxide interfacial layer (Ga$_2$O$_3$) on the fixed charge and dipole formation of Al$_2$O$_3$/n-GaN MOS capacitors were investigated. As-grown Al$_2$O$_3$/Ga$_2$O$_3$/n-GaN MOS capacitor shows a small flat band voltage ($V_{fb}$) shift of about 30 mV and a large frequency dispersion, suggesting that the initial growth of the Al$_2$O$_3$ resulted in the formation of electrical defects at the Al$_2$O$_3$/n-GaN interface. This $V_{fb}$ shift and frequency dispersion are greatly improved at 300°C by post-annealing (PMA). The positive fixed charge values ($Q_{IL}$) estimated from the relationships between capacitance equivalent thickness and $V_{fb}$ were +5.8×10$^{12}$ cm$^{-2}$ and +4.1×10$^{11}$ cm$^{-2}$ for as-grown and PMA-processed capacitors, respectively. The interface state density ($D_{it}$) determined using a conductance method was also significantly reduced by an order of magnitude after PMA processing at 300 °C. These trends in the $Q_{IL}$ and $D_{it}$ were observed regardless of the presence of a Ga$_2$O$_3$, indicating that this interlayer does not greatly affect fixed charge generation at the Al$_2$O$_3$/Ga$_2$O$_3$ and Ga$_2$O$_3$/GaN interfaces. In addition, due to the formation of Al$_2$O$_3$/SiO$_2$ interface dipole, it has been reported that the Pt / Al$_2$O$_3$/SiO$_2$/Si MOS capacitor has Vfb shift of +0.6 V dipole. In contrast, no dipole formation was observed at the Al$_2$O$_3$/Ga$_2$O$_3$ interface in the Pt/Al$_2$O$_3$/Ga$_2$O$_3$/n-GaN MOS capacitor.This result is attributed to the ionic/ionic hetero-interface in the latter case, which occurs because of the ionic character of the Ga-O bonds in Ga$_2$O$_3$. | |
| キーワード | （和） | GaN / Al2O3 / Ga2O3 / 原子層堆積法 / ダイポール / 固定電荷 / / |
| （英） | GaN / Al2O3 / Ga2O3 / Atomic layer deposition / Dipole / Fixed charge / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 118, no. 110, SDM2018-19, pp. 15-18, 2018年6月. | |
| 資料番号 | SDM2018-19 | |
| 発行日 | 2018-06-18 (SDM) | |
| ISSN | Print edition: ISSN 0913-5685 Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | SDM2018-19 エレソ技報アーカイブへのリンク：SDM2018-19 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | SDM |
| 開催期間 | 2018-06-25 - 2018-06-25 |
| 開催地（和） | 名古屋大学 VBL３F |
| 開催地（英） | Nagoya Univ. VBL3F |
| テーマ（和） | MOSデバイス・メモリ高性能化－材料・プロセス技術 （応用物理学会、シリコンテクノロジー分科会との合同開催） |
| テーマ（英） | Material Science and Process Technology for MOS Devices and Memories |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | SDM |
| 会議コード | 2018-06-SDM |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | n-GaN自然酸化膜界面層がAl2O3/n-GaN MOSキャパシタの電気特性へ及ぼす効果 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Influence of native oxide layer on electrical characteristics of Al2O3/n-GaN capacitors |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | GaN / GaN |
| キーワード(2)（和/英） | Al2O3 / Al2O3 |
| キーワード(3)（和/英） | Ga2O3 / Ga2O3 |
| キーワード(4)（和/英） | 原子層堆積法 / Atomic layer deposition |
| キーワード(5)（和/英） | ダイポール / Dipole |
| キーワード(6)（和/英） | 固定電荷 / Fixed charge |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 弓削 雅津也 / Kazuya Yuge / ユゲ カズヤ |
| 第1著者 所属（和/英） | 芝浦工業大学 (略称： 芝浦工大) Shibaura Institute of Technology (略称： SIT) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 生田目 俊秀 / Toshihide Nabatame / ナバタメ トシヒデ |
| 第2著者 所属（和/英） | 物質材料研究機構 (略称： 物質・材料研究機構) National Institute of Material Science (略称： NIMS) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 色川 芳宏 / Yoshihiro Yoshikawa / イロカワ ヨシヒロ |
| 第3著者 所属（和/英） | 物質材料研究機構 (略称： 物質・材料研究機構) National Institute of Material Science (略称： NIMS) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） | 大井 暁彦 / Akihiko Ohi / オオイ アキヒコ |
| 第4著者 所属（和/英） | 物質材料研究機構 (略称： 物質・材料研究機構) National Institute of Material Science (略称： NIMS) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） | 池田 直樹 / Naoki Ikeda / イケダ ナオキ |
| 第5著者 所属（和/英） | 物質材料研究機構 (略称： 物質・材料研究機構) National Institute of Material Science (略称： NIMS) |
| 第6著者 氏名（和/英/ヨミ） | Liwen Sang / Liwen Sang / サン リウエン |
| 第6著者 所属（和/英） | 物質材料研究機構 (略称： 物質・材料研究機構) National Institute of Material Science (略称： NIMS) |
| 第7著者 氏名（和/英/ヨミ） | 小出 康夫 / Yasuo Koide / コイデ ヤスオ |
| 第7著者 所属（和/英） | 物質材料研究機構 (略称： 物質・材料研究機構) National Institute of Material Science (略称： NIMS) |
| 第8著者 氏名（和/英/ヨミ） | 大石 知司 / Tomoji Ohishi / オオイシ トモジ |
| 第8著者 所属（和/英） | 芝浦工業大学 (略称： 芝浦工大) Shibaura Institute of Technology (略称： SIT) |
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| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2018-06-25 12:00:00 |
| 発表時間 | 20分 |
| 申込先研究会 | SDM |
| 資料番号 | SDM2018-19 |
| 巻番号（vol） | vol.118 |
| 号番号（no） | no.110 |
| ページ範囲 | pp.15-18 |
| ページ数 | 4 |
| 発行日 | 2018-06-18 (SDM) |
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