【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.24】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24BA0001
利用課題名 / Title
高耐圧デバイス向け絶縁膜の電気的特性評価
利用した実施機関 / Support Institute
筑波大学 / Tsukuba Univ.
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）計測・分析/Advanced Characterization（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
ALD（原子層堆積法：Atomic Layer Deposition）, GaN,パワーエレクトロニクス/ Power electronics,ワイドギャップ半導体/ Wide gap semiconductor
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)
澤田 達郎
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
清水 悦朗,和田 竜垂,礒山 和基
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
野木 広光,岡野 彩子,俵 妙
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
BA-016：パワーデバイス特性評価装置
BA-017：IRエミッション顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
広いバンドギャップを持つ窒化ガリウム（GaN）は、従来の半導体材料であるシリコンに比べて高い絶縁破壊強度を有するため、高効率パワー半導体デバイスの材料として期待されており、GaN を用いた電子デバイス（トランジスタやショットキーバリアダイオード）の研究が盛んにおこなわれている。現在、600 V系のGaN HEMTデバイスが各メーカより市販されている。高出力のアプリケーション機器に対応するためにはより高耐圧のデバイスが必要となるが、基板材料だけでなく、デバイスを構成する絶縁膜にもより高耐圧、高品質な膜が求められる。近年高品質な絶縁膜を成膜する一つの手法として、ALD（原子層堆積法：Atomic Layer Deposition）が用いられている。今回、ALD SiN絶縁膜の絶縁破壊電圧を評価したので報告する。
実験 / Experimental
市販のGaN基板を有機洗浄、バッファードフッ酸による洗浄を行った後、ALD成膜装置にてSiN膜を20 nm成膜した。次にSiN膜の膜質向上を目的として、成膜後アニール（PDA：Post Deposition Anneal）処理を行った。その後、SiN絶縁膜上に蒸着、及びリフトオフ法を用いて電極形成を行った。尚、電極サイズはΦ＝100～200 umとした。
最後に基板裏面側にも電極を形成し、筑波大学の半導体特性評価システム（BA-013）、及びIRエミッション顕微鏡（BA-017）を用いて絶縁膜の絶縁破壊電圧を評価した。
結果と考察 / Results and Discussion
図1に、熱処理条件ごとのALD SiN絶縁膜の絶縁破壊電圧をプロットした。各条件でのSiN絶縁膜の絶縁破壊電圧に差は見られず、13.7 Vであった。SiN絶縁膜の膜厚が20 nmであるので、絶縁破壊電界強度は6.85 MV/cmであった。
今回の結果は、一般的なSiN膜（CVD法）の絶縁破壊電界強度（約8.0 MV/cm）に比べて低い値となった。今後は、ALD成膜条件やPDA条件の最適化等を行ってゆく予定である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 ALD SiN成膜後の熱処理条件と絶縁破壊電圧
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