ノーマリオフ型GaN MOS-HFETにおけるバイアスアニールの効果

摘要

GaN系半導体は、高周波デバイスだけではなく、高出力スイッチングデバイスに用いる半導体材料として近年注目を集めており、ノーマリオフ動作するための多くの絶縁ゲート型のトランジスタが提案されている。本研究では、薄いAlNバリア層とGaNチャネル層からなるヘテロ接合を用いたノーマリオフ型のMOS-HFET（Metal-Oxide-Semiconductor Heterojunction-Field-Effect-Transistors）において、MOS界面準位を低減する目的で、バイアスアニールの効果を調査した。その結果、+8Vの正のゲートバイアスにて300℃でアニールすることによってC-V特性の周波数依存性が大幅に改善し、周波数分散のない理想的なC-V特性が得られることがわかった。また、作製したトランジスタにて、しきい値電圧が+3Vでドレイン電流が0.7A／mmのノーマリオフ動作を実現した。さらに、ゲート酸化膜堆積後のアニールやゲート電極形成後のアニールとの比較も行ない、特性改善の効果はバイアスアニールが最も高いことを実証した。