Gate Leakage in AlGaN/GaN Heterostructure Field Effect Transistors and Its Suppression by Novel Al_2O_3 Insulated Gate(<Special Issue>Heterostructure Microelectronics with TWHM2003)
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概要
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In order to clarify the mechanism of gate leakage in AlGaN/GaN heterostructure field effect transistors (HFETs), temperature (T)-dependent current-voltage (J-V) characteristics of Ni/n-AlGaN Schottky contact were measured in detail Large deviations from the thermionic emission transport were observed in I-V-T behavior with anomalously large reverse leakage currents. An analysis based on the thin surface harrier (TSB) model showed that the nitrogen-vacancy-related near-surface donors play a dominant role in the leakage through the AlGaN Schottky interface. As a practical scheme for suppressing the leakage currents, use of an insulated gate (IC) structure was investigated. As the insulator, Al_2O_3 was selected, and an Al_2O_3 IG structure was formed on the AlGaN/GaN heterostructure surface after an ECR-N2 plasma treatment An in-situ XPS analysis exhihited successful formation of an ultrathin stoichiometric Al2 03 layer which has a large conduction hand offset of 2.1 eV at the Al_2O_3/Al_<0.3>Ga_<0.7>N interface. The fabricated Al_2O_3 IG HFET achieved pronounced reduction of gate leakage, resulting in the good gate control of drain currents up to V_<GS> = +3 V. The maximum drain saturation current and transconductance were 0.8 A/mm and 120 mS/mm, respectively. No current collapse was observed in the Al_2O_3 IG-HEETs, indicating a remarkable advantage of the present Al_2O_3-based insulated gate and passivation structure.
- 社団法人電子情報通信学会の論文
- 2003-10-01
著者
-
長谷川 英機
北海道大学量子集積エレクトロニクス研究センター
-
HASEGAWA Hideki
Research Center for Integrated Quantum Electronics (RCIQE), Hokkaido University
-
Ootomo Shinya
Research Center For Integrated Quantum Electronics And Graduate School Of Electronics And Informatio
-
Ootomo Shin-ya
Research Center For Integrated Quantum Electronics (rciqe) And Graduate School Of Electronics And In
-
Hashizume Tamotsu
Research Center For Integrated Quantum Electronics Hokkaido University
-
Hashizume T
Advanced Research Laboratory Hitachi Ltd.:department Of Physics Tokyo Institute Of Technology
-
Hashizume Tamotsu
Research Center For Integrated Quantum Electronics (rciqe) And Graduate School Of Information Scienc
-
Hasegawa Hideki
Research Center For Integrated Quantum Electronics And Graduate School Of Electronics And Informatio
-
Hasegawa Hideki
Research Center for Integrated Quantum Electronics (RCIQE) and Graduate School of Information Science and Technology, Hokkaido University, North 13, West 8, Kita-ku, Sapporo 060-8628, Japan
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