GaN-HEMTの400Vでの動的挙動とトラップ特性の相関

摘要

窒化ガリウム（GaN）高電子移動度トランジスタ（HEMT：High Electron Mobility Transistor）の動的な挙動を決定するトラップを特定する手法について報告する。この測定手法は、そのトラップが基板に対して水平方向の位置情報を得ることが可能なものである。まず、HEMTに高電圧オフストレスを印加した後、トランジスタをオンにし、コンダクタンスの時間変化を測定し、時定数を抽出して動的挙動の活性化エネルギーを求める。次に、同じエピウェハ上に作製した櫛形ショットキーバリアダイオードに逆方向電気ストレスを印加した後、キャパシタンスもしくは直列コンダクタンスの時間変化によりトラップ挙動を測定し、やはり時定数を抽出して活性化エネルギーを求める。得られたトラップの水平方向の位置の検知は、空乏層端のバイアス依存性を利用して行った。この手法を用いて、パッシベーション膜を有さないデバイスを評価した。トランジスタのオフストレスは400V、ショットキーバリアダイオードの逆方向ストレスは-5Vとした。この結果、ドレイン側のゲート端に発生している0.18eV のトラップ現象がHEMTの動的な挙動を決定していることが示された。以上の結果から、本手法を用いることで、デバイスプロセスを改善するのに非常に有用な情報を得られることがわかった。