2022 Fiscal Year Annual Research Report
GaN transited having 3-dimensional channels with various operation modes using selectively grown Fin structures
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19H02192
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
筒井 一生 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60188589)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 三聡 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, ラボ長 (10357212)
星井 拓也 東京工業大学, 工学院, 助教 (20611049)
角嶋 邦之 東京工業大学, 工学院, 准教授 (50401568)
山田 永 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (60644432)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | Fin FET / 選択成長 / GaN / 立体チャネル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
窒化ガリウム（GaN）系半導体において、従来の平面型の高電子移動度トランジスタ（HEMT）にかわり、Fin形電界効果トランジスタ（FinFET）と呼ばれるチャネルを立体的に立てた横型トランジスタを試作するとともに、デバイスシミュレーションを併用して種々のチャネル伝導形態の利害得失を比較議論し、HEMTの特性を凌駕するGaN FinFETの可能性を実証的に明らかにしてゆく。試作においては、GaNのFin構造を従来のエッチング法ではなく、選択成長法を用いて高特性を目指すところに特徴がある。これにより、多様なデバイス形態に対応した結晶品質の高いGaN系Fin構造を実現し、GaN FinFETの可能性と方向性を示して行く。
令和4年度は、デバイス作製プロセスで課題が残っていたGaN選択成長のためのマスク層への成長窓形成プロセスおよびFin型チャネル幅制御プロセスの最適化を進めた。成長窓形成プロセスでは、マスク層エッチングにおける加工損傷の低減を、基板側の低抵抗領域生成の抑制、エッチング後の露出基板表面の清浄化、選択成長GaN構造側壁の平坦性の観点から、SF6, BCl3およびC4F8のエッチングガスの比較を行い、C4F8ガスによるプロセスが最適であることを明らかにした。また、Fin型チャネル幅制御プロセスについては、選択成長後のGaN Fin構造に異方性の大きい水酸化テトラメチルアンモニウム（TMAH）によるウェットエッチングが適用できることを示し、トランジスタの閾値制御に有効であることを示唆した。
以上、作製面では面内均一性等に課題が残ったものの、良好な GaN Fin FETを作製するプロセスはほぼ確立でき、昨年度以前に進めたチャネル伝導形態の検討結果と合わせて、選択成長法によるGaN FinFETが有望なデバイス技術になり得ると結論した。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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