GaN およびAlGaN／GaN構造への絶縁ゲート形成と評価

摘要

We investigated the interface and electrical properties of insulated gates fabricated on GaN and AlGaN/GaN structures using atomic layer deposited Al_2O_3 and electrochemical oxide films. The annealing process at 800 ℃ brought a large number of microcrystallization regions into the Al_2O_3 layer, causing a marked leakage in the current-voltage characteristics of the Al_2O_3-GaN structure. The "ohmic-first" process with a SiN protection layer suppressed leakage current and realized low electronic state densities at the Al_2O_3-GaN interface. The electrochemical oxidation process was applied to AlGaN/GaN HEMT structure. The formation of the recessed oxide gate structure realized a low gate leakage current and a normally-off operation.%GaNおよびAlGaN／GaN構造に対し、原子層堆積法で形成したAl_2O_3膜、および電気化学酸化法で形成した酸化膜による絶縁ゲート形成を行い、その界面特性、絶縁特性の評価を行った。Al_2O_3／n-GaN構造において、Al_2O_3膜堆積後の高温熱処理によりAl_2O_3層に微結晶化が生じ、結晶粒界を通じた漏れ電流が著しくなることを明らかにした。この対策として、SiN 表面保護膜を用いた「オーミックファースト」プロセスを適用し、漏れ電流の抑制と低界面準位密度を実現した。また、AlGaN／GaNHEMT構造に対し電気化学酸化プロセスを適用することで埋め込み型MOSゲートHEMTを作製し、ゲートリーク電流の抑制とノーマリオフ動作を実現した。