【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.21】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24AT0127

利用課題名 / Title

原子層堆積装置を用いたALD成膜実験

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）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

光デバイス/ Optical Device,ALD,高周波デバイス/ High frequency device,高品質プロセス材料/技術/ High quality process materials/technique,エレクトロデバイス/ Electronic device

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)

水谷 文一

所属名 / Affiliation

（株）高純度化学研究所

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

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

山崎 将嗣

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

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

AT-031：原子層堆積装置_1[FlexAL]

報告書データ / Report

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

GaCp*（ペンタメチルシクロペンタジエニルガリウム、GaC₅ (CH₃ )₅）とH₂プラズマおよびN₂プラズマを用いて、GaN薄膜の原子層堆積（ALD）を行った。2022年度～2023年度の実験（原料温度60℃、Vapor draw type、キャリアガス流量250sccm）では、NH₃ /H₂プラズマおよびN₂プラズマを用いたALDについて調べたが、基板のエッチングやチャンバー由来の汚染のような現象が観察されていた。これは、NH₃プラズマの影響と推定して、今回はNH₃/H₂プラズマのかわりにH₂プラズマを用いたALDを検討した。

実験 / Experimental

FlexALを用いて、GaCp*を原料とし、基板温度200℃で、プラズマ支援ALDによって、GaN薄膜を堆積した。ALDは、原料パルス：0.2s、H₂プラズマパルス：20s、N₂プラズマパルス：20sを1サイクルとするABCタイプで行った。比較のため、原料パルス：0.2s、N₂プラズマパルス：90sを1サイクルとするALDも行った。原料は、60℃でArバブリング（Vapor draw type、流量250sccm）によって供給し、H₂プラズマ（H2流量：50sccm）は300W、N₂プラズマ（N₂流量：100sccm）は400Wとした。膜の成長の様子は、in-situエリプソメーターで膜厚を測定することによって調べた。

結果と考察 / Results and Discussion

Fig. 1に、（a）原料 → H₂プラズマ → N₂プラズマのALDおよび、（b）原料 → N₂プラズマのALDのサイクル数と膜厚の関係を示す。100サイクルまでは(a)、(b)のGPCはほぼ同じで、0.02nm/cycleとなっており、基板のエッチングは起こっていないと考えられる。200サイクル以降のGPCは、(a)＜(b)となっており、これは、(b)では長時間のN₂プラズマによって、表面荒れが起こったためと考えられる。なお、2023年度までの実験の結果から、原料パルスの飽和時間を0.2sとみなしていたが、確認実験の結果、0.2sでは飽和に達していないことが判明した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1. GaN film thickness as a function of number of ALD cycles. The process conditions for ALD were a GaCp* pulse time of 0.2 s, a H₂ plasma pulse time of 20 s, a N₂ plasma pulse time of 20 s (a) and a GaCp* pulse time of 0.2 s, a N₂ plasma pulse time of 90 s (b).

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

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