【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.01】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24AT0009

利用課題名 / Title

化合物半導体のプロセス開発

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所 / AIST

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

リフトオフ/Lift-off,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,ALD,CVD,スパッタリング/ Sputtering,リソグラフィ/ Lithography,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,ワイドギャップ半導体/ Wide gap semiconductor,パワーエレクトロニクス/ Power electronics

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

藤田 高吉

所属名 / Affiliation

京セラ株式会社

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

礒山 和基,和田 竜垂,清水 悦郎,小松 直佳,澤田 達郎

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

川又 彰夫

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術代行/Technology Substitution

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AT-092：高圧ジェットリフトオフ装置
AT-095：RF-DCスパッタ成膜装置（芝浦）
AT-099：サムコ原子層堆積装置_2[AD-100LP]
NM-609：電子銃型蒸着装置 [ADS-E86]
NM-660：マスクレス露光装置 [MLA150]

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　化合物半導体GaNはその高い絶縁破壊強度から高効率なパワー半導体デバイスの材料として注目されており、中でもGaN/AlGaN界面に生じる2次元電子ガスを用いたトランジスタであるGaN高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor、HEMT）は、世界中で精力的に研究されている。GaN-HEMTにおいてはフィールドプレート（Field Plate、FP）と呼ばれる電極構造によってゲート電極端などへの電界集中を緩和させることが重要であることが知られており、今回我々はARIMの装置群を利用してGaN-HEMTのFPの試作検討を行った。

実験 / Experimental

　まずGaN-HEMTエピ基板上にFPなしのGaN-HEMTトランジスタを作成した。工程は以下の通りである：
1. 基板を洗浄後、【NM-660】マスクレス露光機によってデバイス領域をパターニングし、【NM-618】原子層エッチング装置を用いてドライエッチングによる素子分離を行った。
2. 【AT-099】サムコ原子層堆積装置を用いてSiN絶縁膜を成膜した（技術代行利用）。成膜条件はNPF標準である（プラズマ法、350℃）。
3. 続いてソース電極およびドレイン電極を形成した。パターニング、バッファードフッ酸（LAL1000）による絶縁膜の除去の後、【NM-660】マスクレス露光機・【NM-609】電子ビーム真空蒸着装置・【AT-092】高圧ジェットリフトオフ装置を用いてソース電極およびドレイン電極を形成した。その後【NM-619】赤外線ランプ加熱装置で熱処理を行い、オーミック接触を得た。
4. 最後に【NM-660】マスクレス露光機、【NM-609】電子ビーム真空蒸着装置および【AT-092】高圧ジェットリフトオフ装置を用いてゲート電極を形成した。図のaに作成したHEMTデバイスの上面からの顕微鏡写真を示す。
　続いて、作成したGaN-HEMTトランジスタの上に、【NM-612】プラズマCVD装置を用いてSiN絶縁膜を成膜したのち、【NM-660】マスクレス露光機を用いてパターニングし、バッファードフッ酸（LAL200）を用いてゲート電極上のSiN絶縁膜を除去した。有機洗浄でレジストを除去後、【NM-660】マスクレス露光機・【AT-095】RF-DCスパッタ成膜装置・【AT-092】高圧ジェットリフトオフ装置を用いてFP電極を形成した。図のbにFP形成工程を3回繰り返して作成したHEMTデバイスの上面からの顕微鏡写真を示す。

結果と考察 / Results and Discussion

　今回作成したデバイスはゲート長を2 μm、またFP長を1段目3 μm、2段目5 μm、3段目8 μmで設計している。【NM-660】マスクレス露光機・【AT-095】RF-DCスパッタ成膜装置・【AT-092】高圧ジェットリフトオフ装置の組み合わせにより、このような微細なパターンの電極でも問題なく形成出来ることが確認できた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図. 作成したGaN-HEMTデバイスの上面からの顕微鏡写真。a FP形成前、b FP形成後。

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

なし。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件