新形成技術で薄膜p型GaNとの低抵抗接触を実現：幅広い電子・光デバイスに応用（2/2 ページ）

名古屋大学らによるASPIRE（先端国際共同研究推進事業）国際共同研究グループは、薄膜p型窒化ガリウム（p型GaN）表面の平たんさを維持しつつ、低抵抗のオーミック接触を形成する技術を開発した。LEDやp型GaNゲートHEMT、HBTなど、薄膜p型GaN層を用いる電子・光デバイスへの応用に期待する。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

P型GaN表面を原子間力顕微鏡（AFM）で観察

　P型GaN表面を原子間力顕微鏡（AFM）で観察した。ドライエッチング後の二乗平均平方根（RMS）粗さは1.59nmであった。超薄膜Mgによるソフトアニール後も1.56nmで、表面平たん性が維持されていることを確認した。Mg膜厚が50nmになると、RMSは18.22まで増えた。表面粗化を抑制するにはMg膜の厚みが重要になることが判明した。

AFMによる表面携帯の比較［クリックで拡大］ 出所：名古屋大学

非エッチングおよび薄膜p-GaN試料の伝送長法（TLM法）評価［クリックで拡大］ 出所：名古屋大学

　膜厚50nmのp型GaN層に10nm未満のMg膜を用いてソフトアニールした試料は、高い正孔移動度を保った。膜厚50nmのMgを用いる従来のアニールでは、シート抵抗が30倍に増えた。MgとGaNが反応しp型GaN層の表面が粗面化するとともに、電気特性が大きく劣化したためだという。

　準縦型p-i-nダイオードでも、ソフトアニールによって順方向の正孔注入特性は大幅に改善された。逆方向特性では、推定ピーク電界約2MV/cmに相当する800V超の耐圧を実現し、逆方向漏れ電流の増加も認められなかった。

エッチングp型GaN試料のホール輸送特性［クリックで拡大］ 出所：名古屋大学

準縦型p-i-nダイオードによるデバイス検証の結果［クリックで拡大］ 出所：名古屋大学

　これらの結果から、開発した手法は薄膜p型GaN層の表面平たん性やキャリア輸送特性、高耐圧・低漏れ電流特性を維持しつつ、低抵抗のオーミック接触が形成できることを実証した。