【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.07】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NU0241
利用課題名 / Title
先進プラズマを活用した高機能窒化ガリウムデバイスの製造プロセスの開発
利用した実施機関 / Support Institute
名古屋大学 / Nagoya 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）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【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
p-GaN HEMTデバイス,プラズマエッチング,エレクトロデバイス/ Electronic device,走査プローブ顕微鏡/ Scanning probe microscope,膜加工・エッチング/ Film processing/etching
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)
谷出 敦
所属名 / Affiliation
株式会社SCREENホールディングス
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
中村 昭平
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
石川 健治
利用形態 / Support Type
（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NU-239：表面解析プラズマビーム装置
NU-204：原子間力顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
次世代の低損失なスイッチング素子として、ノーマリーオフ特性のp-GaN HEMTデバイスの実現は急務である。本デバイスの製造には低ダメージ加工可能なp-GaNの選択エッチング技術が必要である。我々グループでは、高温下での選択エッチング技術により、エッチングの選択性とダメージ低減を両立したが、実デバイスの製造プロセスに応用できるかが不明確であった。本報告では、プラズマエッチング装置(NU-238)を用いて高温下で選択エッチングしたGaN表面の粗さを原子間力顕微鏡(NU-204)で計測し、デバイス製造プロセスに耐えうる表面平坦性を得られるかを究明した。
実験 / Experimental
サンプルにはフッ酸(5%,1min)洗浄後のGaN/Si基板を使用した。基板は高温プロセス用誘導結合型プラズマエッチング装置(NU-238)を使用し、温度200℃で圧力1Pa下の酸素を9vol%添加した塩素プラズマ照射によりエッチングを行った。エッチング促進のため基板へ2MHzで2Wのバイアス印加を行った。エッチング後の基板は原子間力顕微鏡(NU-204)で測定し、表面粗さがエッチング前より増加したかを確認した。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig. 1 にエッチング前後のGaN表面のAFM像を示す。エッチング前の表面粗さ(RMS)0.27nmに比べ、エッチング後では0.48nmとデバイス形成可能な表面平坦性が得られることを明確化した。エッチングによりGaN成膜時のステップフローに起因するテラス構造は消失するものの、表面粗さの発達が抑制されたのは、基板加熱によるダメージ低減が要因と考えられる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 GaN基板表面のAFM像 (a)エッチング前, (b)エッチング後
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