ALDにより成膜したSiO_2/Al_2O_3 2層絶縁膜を用いたAlGaN/GaN MIS-HEMTのデバイス特性評価

摘要

SiO_2はバンドギャップが約9 eVと大きいため、原子層堆積（ALD）によってAl_2O_3とSiO_2との2層絶縁膜を形成することにより、絶縁体／半導体の界面特性が良く、ゲートリーク電流（L_g）の低い、GaN系半導体に対するMIS構造を作製することができる。我々は、まず、ALD-SiO_2に対して絶縁膜形成後のアニール（PDA）を種々のアニール雰囲気で行い、ALD-SiO_2/AlGaN/GaN MIS-HEMTのデバイス特性に及ぼすアニール雰囲気の効果について評価を行った。この際、SiO_2/AlGaN界面における化学状態をXPS、SIMSにより評価した。O_2-PDAでは、N_2-PDAよりも低温のPDAでH不純物の減少が生じることを確認した。次に、ALDにより作製したSiO_2/Al_2O_3/AlGaN/GaN MIS-HEMTのデバイス特性を評価した。この結果、SiO_2成膜後にO_2プラズマ処理を施したものが最も良好なI-V特性を示した。