| 研究課題/領域番号 |
20H02175
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
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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| 研究分担者 |
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)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
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| キーワード | 窒化物半導体 / ウェットエッチング / 電気化学反応 / 窒化物半導 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
窒化物半導体はパワーデバイス材料として期待されているが、エッチング時に導入される加工ダメージにより素子の信頼性・安定性が劣化し実用化の障害となっている。本研究では、窒化物半導体と溶液界面における酸化反応を電気化学的に進行させ精密に制御することにより、低損傷で制御性の良いエッチング法を開発する。特に、硫酸ラジカルの強い酸化力に着目し、より簡便で真に実用的な窒化物半導体ウェットエッチング技術の確立を目指す。
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| 研究成果の概要 |
強力な酸化力を持つ硫酸ラジカル（SO4*-）を前駆体のペルオキソ二硫酸イオン（S2O82-）から安定に生成・供給する条件を見出し、簡便で低損傷かつ高い制御性を有するGaNのウェットエッチング技術を開発した。さらに、AlGaN/GaNヘテロ構造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な制御およびその面内バラツキの抑制を同時に達成した。また、エッチング速度（化学反応速度）は光照射強度により制御可能であることを示すとともに、より広範囲の窒化物半導体材料へ適用可能であることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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。
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