2019 Fiscal Year Annual Research Report
Low-damage Processing of Nitride Semiconductors Based on Self-stoping Oxdization and Transistor Applications
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17H03224
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
佐藤 威友 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 准教授 (50343009)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本久 順一 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (60212263)
橋詰 保 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (80149898)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 窒化ガリウム / 電気化学プロセス / 低損傷エッチング / トランジスタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに開発した光電気化学エッチング法をAlGaN/GaN HEMTのゲートリセス加工に用いる新しい「トランジスタ作製プロセス」を開発した。はじめに光電気化学電流を供給する電極をチップ外周に形成し、全体に絶縁保護膜を堆積したのち、トランジスタのゲート部となる領域のみを窓空けする。光電気化学エッチングによるゲートリセスの深さは、光照射強度と印加電圧で制御され、反応の自己停止機構によりチップ面内で一定の値に決定される。その後、ICP-RIEによる素子間分離エッチングと、ソースドレイン電極およびゲート金属を形成する。
光電気化学エッチングプロセスにより作製したトランジスタのゲートリーク電流は、従来素子と比べて１桁以上減少し、エッチングによる加工損傷が抑制されることが示唆された。また、リセス加工によりしきい値電圧（Vth）は正側にシフトし、ノーマリーオフ動作（Vth>0）を達成した。同一チップ面内に作製したトランジスタのVthは均一性が高く、標準偏差は約20mVであった。これらの結果より、光電気化学エッチングの自己停止機構が加工深さ面内分布を良好に保ち、デバイス特性の均一性向上に有望であることを明らかにした。
さらに、本課題で開発した光電気化学エッチングプロセスを、より広いバンドギャップを持つAlGaInN/AlGaN構造へ適用し、バンド吸収端に調整した短波長の光源を用いて光電気化学条件を最適化した。AlGaN/GaN構造と同様に反応の自己停止が観測され、原子間力顕微鏡による評価から、従来のドライエッチング法と比べ反応面の平坦性が優れていることを明らかにした。また同評価から、エッチング深さの面内分布にも優れていること示し、バンド構造の多様な設計にも対応したエッチングプロセスの開発に成功した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] GaN Wet Etching Process2019
Author(s)
F. Horikiri, N. Fukuhara, H. Ohta, N. Asai, Y. Narita, T. Yoshida, T. Mishima, M. Toguchi, K. Miwa, and T. Sato
Organizer
13th Topical Workshop on Heterostructure Microelectronics
Int'l Joint Research / Invited
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