AlGaN／GaN HFETの表面バリア高さに対するデバイスプロセス中表面酸化の影響

摘要

We investigated effects of surface oxidation by annealing during device process on AlGaN surface barrier height of AlGaN/GaN heterostructures by Hall measurement and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Prom AlGaN thickness dependence of two-dimensional electron gas density and XPS analysis, a constant surface barrier height regardless of AlGaN thickness was obtained for the samples annealed at 800℃. On the other hand, the samples annealed at 400℃ showed a proportional increase in the height with the thickness. Moreover, XPS peak intensity related to Al-O bonding significantly increased after annealing at 800℃ regardless of atmosphere and saturated in a short time, even though it changed little after annealing at 400℃ compared with before annealing. We consider from the experimental results and their correlation that Al oxide structure formed on the AlGaN surface significantly affects energy distribution and density of surface donors.%AlGaN/GaNヘテロ構造のAlGaN表面バリアハイトに対するアニールプロセス中に起こる表面酸化の影響を、ホール測定およびX線光電子分光（XPS）により調べた。二次元電子ガス濃度のAlGaN膜厚依存性およびXPSスペクトルの両方の実験結果から、800℃でアニールしたサンプルにおいては、AlGaN障壁層厚によらず一定の表面バリアハイトが得られた。一方、ノンアニールおよび400℃でアニールしたサンプルでは障壁層厚に比例して表面バリアハイトが増大した。また、Al-O結合に起因するXPSピーク強度が、400℃ではアニール前とほとんど変わらないが、800℃アニール後では雰囲気ガスの種類によらず増大し、また短時間で飽和した。これらの実験結果およびその相関から、AlGaN表面に形成されるAl酸化物の構造が表面ドナーのエネルギー分布、密度に大きな影響を与えていることが考えられる。