2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of wet etching technology for nitride semiconductors using strong oxidizing agents and application to transistors
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20H02175
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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) |
三好 実人 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30635199)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 窒化物半導体 / ウェットエッチング / 電気化学反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)電気化学反応を利用したAlGaN/GaN HEFTのゲートリセス加工と素子間分離エッチングへの応用
光電気化学エッチング手法を窒化物半導体ヘテロ構造（AlGaN/GaN）に適用し、そのエッチング深さを精密に制御することに成功した。溶液/半導体界面の接触電位差と光起電力を精密に測定し、エッチングレートに与える影響を明らかにした。さらに、開発したエッチング手法を同材料で構成されるヘテロ構造電界効果トランジスタ（HFET）のゲートリセス加工に適用し、上層AlGaNのエッチング深さに応じて閾値電圧が正方向にシフトすることを確認した。また、エッチング前後でチャネル伝導特性は劣化せず、本手法の低損傷性が確認された。一方、下層GaNまで深くエッチングすると、エッチング領域を隔てた電極間で電気抵抗が極めて高くなり、HFETの電気的絶縁（素子間分離）に利用できることを明らかにした。
(2)電気化学エッチングによるp-GaN表面のダメージ層除去と電気化学評価
p-GaN表面に残るプロセスダメージ（ドライエッチング後表面）に対して、電気化学エッチングを適用することで、ダメージ層を除去することに成功した。溶液中での電気化学測定の結果、ドライエッチング後に溶液／GaN界面の接触電位差は増大し、実行キャリア密度は低下した。これらは、表面欠陥に由来すると考えられる。一方、電気化学エッチング後には、それらの値はプロセス前とほぼ同等まで回復し、表面欠陥を含むダメージ層が除去されたことが示唆された。また、電気化学エッチングを、深さ10nm刻みで制御することに成功した。精密な電気化学エッチングとその場の電気化学測定により、ドライエッチングによるp-GaN表面のダメージ層の厚さを定量することに成功した。
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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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