2013 Fiscal Year Research-status Report
窒化物半導体集積デバイスとSi-CMOS集積回路のウェハレベル融合とセンサ応用
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25420330
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
岡田 浩 豊橋技術科学大学, エレクトロニクス先端融合研究所, 准教授 (30324495)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 窒化物半導体 / シリコン集積回路 / 窒化物半導体におけるダメージ評価 / 表面パッシベーション |
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| Research Abstract |
研究初年度は、窒化物半導体とシリコン集積回路の一体化にむけた要素技術の開発を中心に検討を行った。ウェハ接合に関する検討については、研究開始後に専用の接合装置が利用できる見通しがたったため、一体化に向けた課題解決にむけた技術開発を進めた。
(1)窒化物半導体への低温オーミック接合形成について、イオン注入技術の導入について検討した。イオン注入時の基板温度加熱効果および、注入角度の依存性を評価し、注入ダメージの低減ならびにイオン注入プロファイルの新しい制御技術を開発した。
(2)窒化物半導体とシリコン集積回路の一体化回路の実現には、窒化物半導体におけるダメージが及ぼす影響の理解が重要であるが、伝導型による特性の違い等，詳細は分かっていない。そこで高エネルギー陽子線照射を行って電気的特性を評価し、ここからp型窒化物半導体はn型よりも陽子線照射による劣化が生じ易く、抵抗値で６ケタ以上の差異がでることを見出だした。これはシリコン回路との一体化の際に、p型層へのプロセスダメージを回避することが重要であることを示唆している。
(3)半導体表面を保護し、デバイスの安定動作のためのパッシベーション技術として、表面波プラズマを応用した新しい化学気相堆積技術を開発した。従来、窒化物半導体の表面パッシベーションにはプラズマ励起化学気相堆積(PECVD)法が用いられているが、ここで考案した方法は、プラズマ中の高エネルギーのイオンなどを用いず、窒化物半導体へのプラズマダメージを回避できると期待される。窒化物半導体上にシリコン窒化膜を形成する装置ならびにプロセスを開発し、AlGaN/GaNのトランジスタ構造に適用して電気的特性を評価し、パッシベーション後の素子で電流値の10%以上の増加、素子の不安定性を表すヒステリシス特性が大幅に現象するなど、表面パッシベーション技術としての有用性の端緒を掴むことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度はでは研究全体が目標とするシリコン/窒化物半導体の一体化に向けた要素技術の検討を目指しており、そのために欠くことのできない材料物性の理解や、新規プロセスの開発などで大きな進捗があった。ウェハーの接合については、当初、接合方法の模索を考えていたが、代替え技術の利用の見通しがたったので、他の検討すべき課題の取り組みを進めた。低抵抗電極形成はまだ検討の余地があるが、最終的なデバイス作製の根本的な問題にはなっていない。表面パッシベーション技術の開発は、一体化の際の接合面保護などでも重要な課題であったが、独自に有効な技術が開発できた点は大きな成果であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究構想時の計画に沿って計画を推進する。ただし、研究開始後に導入および開発した技術は、研究構想時点でのプロセス温度制限などを大幅に緩和することができるなど、最終的なデバイス実現に有用性が極めて高いため、積極的に検討を進める。これら要素技術の開発のみならず、具体的な一体化デバイスの開発ならびに特性評価にむけた検討を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
初年度に研究を進める上で、構想時に想定されなかった代替え技術の利用見通しがたったことや、新規に開発した技術の導入が可能となるなど、研究を進め易い環境が整備されてきた。同時に、これらの技術の検証を進めることが、研究全体のプラスになると判断し、予算の有効な執行を行うために予算を次年度へ繰り越すことにした。
概ね、当初計画に沿う執行を行うものとし、新規開発技術の検討を含め、繰り越し分については研究に必要な消耗品の購入を行う。
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