| 講演名 | 2004/11/5 窒化物電子デバイスにおけるショットキー界面および絶縁体界面の制御(電子デバイスの信頼性と半導体表面・界面制御・評価) 橋詰 保, 小谷 淳二, 長谷川 英機, |
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| 抄録(和) | GaNおよびAlGaNショットキー接合における漏れ電流の機構とGaN系電子デバイスの高信頼化の鍵となる表面不活性化構造について議論している。ショットキー接合の電流-電圧特性の温度依存性を、Thin Surface Barrier (TSB)モデルにより詳細に検討した結果、GaNあるいはAlGaNの表面に導入された高密度の表面欠陥ドナーのイオン化によりショットキー障壁が薄層化しトンネル輸送成分が増大することが、大きな漏れ電流の主因であることが明らかになった。高温熱処理等のデバイスプロセスは、GaNあるいはAlGaN表面の顕著な窒素空乏を引き起こし、表面近傍に窒素空孔が関与した深いドナー準位を形成する可能性が高いことを指摘した。表面欠陥準位の生成を抑制し、AlGaN/GaNヘテロ構造電界効果トランジスタの動作安定性を向上させる目的で、窒素プラズマ処理とAl_2.O_3膜形成による表面不活性化構造を提案し、電流コラプスの抑制されたデバイス特性を実現した。 |
| 抄録(英) | This paper discusses mechanism of excess leakage currents through GaN and AlGaN Schottky interfaces and surface passivation structures for GaN-based electron devices. The I-V-T experiments were compared to the calculations based on the thin surface barrier (TSB) model that the effects of surface defects were taken into account. Our simulation results indicated that the barrier thinning caused by unintentionally introduced surface defect donors could enhance the tunneling transport processes, leading to large leakage currents through GaN and AlGaN Schottky interfaces. The XPS analysis showed serious deterioration such as stoichiometry disorder and N-deficiency at the AlGaN surfaces processed by high-temperature annealing, H_2-plasma cleaning, dry etching in CH_4/H_2/Ar plasma and deposition of SiO_2. The N-deficiency could introduce a localized deep donor level related to N vacancy near AlGaN surface. An Al_2O_3-based surface passivation scheme including the N_2-plasma surface treatment was proposed and applied to an insulated-gate type AlGaN/GaN HFET. A large conduction-band offset of 2.1 eV was achieved at the Al_2O_3/Al_<0.3>Ga_<0.7>N interface. No current collapse was observed in the fabricated Al_2O_3 insulated-gate HFETs under both drain stress and gate stress. |
| キーワード(和) | GaN / AlGaN / ショットキー / リーク電流 / HFET / 表面 / 窒素空孔 / 表面準位 / 電流コラプス |
| キーワード(英) | GaN / AlGaN / Schottky / leakage current / HFET / surface / nitrogen vacancy / surface states / current collapse |
| 資料番号 | R2004-43,ED2004-156 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | ED |
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| 開催期間 | 2004/11/5(から1日開催) |
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| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
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| 幹事氏名（和） | |
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| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Electron Devices (ED) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 窒化物電子デバイスにおけるショットキー界面および絶縁体界面の制御(電子デバイスの信頼性と半導体表面・界面制御・評価) |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Control of metal-semiconductor and insulator-semiconductor interfaces in nitride electron devices |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | GaN / GaN |
| キーワード(2)（和/英） | AlGaN / AlGaN |
| キーワード(3)（和/英） | ショットキー / Schottky |
| キーワード(4)（和/英） | リーク電流 / leakage current |
| キーワード(5)（和/英） | HFET / HFET |
| キーワード(6)（和/英） | 表面 / surface |
| キーワード(7)（和/英） | 窒素空孔 / nitrogen vacancy |
| キーワード(8)（和/英） | 表面準位 / surface states |
| キーワード(9)（和/英） | 電流コラプス / current collapse |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 橋詰 保 / Tamotsu Hashizume |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 北海道大学量子集積エレクトロニクス研究センター Research Center for Integrated Quantum Electronics, Hokkaido University |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 小谷 淳二 / Junji Kotani |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 北海道大学量子集積エレクトロニクス研究センター Research Center for Integrated Quantum Electronics, Hokkaido University |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 長谷川 英機 / Hideki Hasegawa |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 北海道大学量子集積エレクトロニクス研究センター Research Center for Integrated Quantum Electronics, Hokkaido University |
| 発表年月日 | 2004/11/5 |
| 資料番号 | R2004-43,ED2004-156 |
| 巻番号（vol） | vol.104 |
| 号番号（no） | 428 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | |