HfO_2/AlGaN/GaN MOSFETの過渡応答解析

摘要

時間を考慮したデバイスシミュレーションを行うことで、HfO_2/AlGaN/GaN MOSFETにおいてHfO_2/AlGaN界面のトラップがデバイス特性に与える影響について考察を行い、実験結果の説明を行った。実験では、ゲートに正のバイアスストレスを印加するとしきい値電圧が正の方向にシフトし、そのシフト量は、バイアスストレス印加後の待機時間が長くなると小さくなる傾向がみられた。この振る舞いを解析的に考察し、E_C-E_T＝0.4、0.765、1.65eVの3つのトラップをHfO_2/AlGaN界面に導入して、これを基にシミュレーションを行うことで実験結果を説明することができた。すなわち各測定時のg_m-V_(GS)特性におけるg_m低下の原因は浅いトラップ（E_C-E_T＝0.4eV程度）であること、また、深いトラップ（E_C-E_T＝0.765、1.65eV）はバイアスストレス後のしきい値電圧の待機時間依存性の原因であることを明らかにした。%Analysis of transient response of HfO_2/AlGaN/GaN MOSFETs was performed by using the two-dimensional device simulation to investigate the effect of interface traps at the HfO_2/AlGaN interface. In experiment, the threshold voltage shifted toward the positive direction after the positive gate bias stress. The amount of threshold voltage shift was dependent on waiting time after the gate bias stress. The simulation results assuming three trap levels of E_C - E_T = 0.4, 0.765, 1.65 eV which were obtained based on the analytical consideration of this experimental result explained the experimental results well. The shallow traps at E_C - E_T = 0.4 eV caused the g_m decrease at large V_(GS) and the deep traps at E_C - E_T = 0.765, 1.65 eV caused threshold voltage shift after the bias stress.