Si基板上AlGaN／GaN HEMTの高耐圧化

摘要

Si基板上AlGaN/GaN HEMTについて厚膜サンプルの特性評価を行った。耐圧測定を行ったところ、成長層膜厚の増加に伴い耐圧は向上することが分かり、総膜厚5.5μmにおいて1089Vと良好な耐圧を得られた。また、GaN層と多層膜のどちらの膜厚を厚くしても、耐圧が向上することを確認できた。一方、厚膜サンプルでも表面に1μm程度の大きさのピットが存在する場合、耐圧は改善されず、このピット密度の増加に伴い、耐圧や電子移動度は低下することがわかった。このピットの発生原因を調べるためにピット断面観察を行ったところ、Si基板がエッチングされており、そこからピットが発生していることを確認した。これはリアクタ内の残留GaがSi基板をエッチングしていることが原因と考えられる。よって、厚膜化による耐圧向上では、このピットをなくすことが重要である。%We have studied the breakdown characteristics of thick AlGaN/GaN HEMTs on Si substrate with multilayer structure. The breakdown voltage shows a linear increase with the total thickness of epitaxial layer and a breakdown as high as 1089 V is achieved for the thickness of 5.5 μm. However, the breakdown value decreases when pits appear at surface even for thick epilayers. For a certain thickness, the breakdown values decreased as the density of pit increased. The TEM and SEM cross-section images revealed that the pits originated from silicon substrate induced by Ga etching Si substrate at high growth temperatures. The three terminal-off breakdown voltage and electron mobility of the HEMTs decreased rapidly as the density of the pit increased.