2016 Fiscal Year Annual Research Report
Generation and migration of plasma-induced defects in III-nitride semiconductors
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26390056
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
中村 成志 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (70336519)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | Ⅲ族窒化物半導体 / プラズマ照射誘起欠陥 / プラズマダメージ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は，GaN中のプラズマ照射誘起欠陥の導入・拡散・消滅過程を，欠陥の荷電状態および光照射の影響の有無を変えて解析するために，欠陥導入後にショットキーバリア・ダイオードを作製し，バイアス電圧により欠陥の荷電状態を制御してアニール実験を行った．また，これまで得られた研究結果に基づき，欠陥の導入・移動・消滅過程をモデル化し，シミュレーションによりプラズマ照射誘起欠陥の挙動を解析した．プラズマ照射誘起欠陥の起源には構成元素である窒素の変位が関与しており，窒素空孔または格子間原子位置の窒素を候補として検証してきた．n型GaNショットキーバリア・ダイオードの逆バイアスアニール実験より，正の荷電状態の欠陥が表面に集まり蓄積されることでダイオード特性が劣化すること，紫外線照射実験より，表面付近に形成された正の荷電状態の欠陥が減少することでダイオード特性が改善することがわかっており，表面付近の欠陥は窒素空孔であると考えられる．また，結晶内部のドナーを不活性化させる欠陥についても，n型およびp型GaN中の欠陥分布，バイアスアニール実験結果，シミュレーション結果より，表面と同じ窒素空孔が起源と考えられ，フェルミ準位との位置関係により荷電状態が変化することでn型とp型中での振る舞いが異なっていることを示した．
半導体デバイスの作製プロセスで多く利用される酸素プラズマアッシングについても，GaNに対しては容易に多くのプラズマ照射誘起欠陥が導入されてしまうことが分かり， GaNのプラズマプロセスにおいて，プラズマ照射誘起欠陥導入を減少させるためには，N原子の変位を選択的に引き起こす軽元素ガスの使用を避け，Ga原子とN原子の両方の変位を同等もしくはGa原子の変位を選択的に引き起こす元素を用いたガスの使用をすることが重要であるといえる．
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