Development of wet etching technology for nitride semiconductors using strong oxidizing agents and application to transistors

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02175
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Sato Taketomo 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)
• 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) ; 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, 特任教授 (80149898)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 窒化物半導体 / ウェットエッチング / 電気化学反応

Outline of Final Research Achievements

A simple, low-damage, and highly controllable wet etching technique for GaN using sulfuric acid radicals (SO4*-), which have strong oxidizing power, has been developed by finding conditions to stably generate and supply SO4*-. Furthermore, the technique was applied to the gate-recess etching of AlGaN/GaN heterostructure field effect transistors, and precise control of the threshold voltage and suppression of its in-plane variation were simultaneously achieved. It was also shown that the etching rate (chemical reaction rate) can be controlled by light irradiation intensity, and that the technique can be applied to a wider range of nitride semiconductor materials.

Free Research Field

電気電子工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

化学的に強固な窒化物半導体の加工を簡便に行うウェットエッチング法を開発した。薬液に試料を浸し紫外線を照射するだけというシンプルなセットアップであると同時に、これまで問題となっていた加工損傷を大幅に抑制することに成功した。さらに、高周波パワーデバイス応用が期待されるGaN系トランジスタのゲートリセス加工に適用し、しきい値電圧の精密制御を達成した。エッチングの自己停止現象を利用した高い加工精度を示し、性能バラツキの抑制と低コスト加工が可能であることから、産業応用にも有望である。