【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22AT0036
利用課題名 / Title
GaNへのMgイオン注入と常圧熱処理で形成したp型層のHall効果測定
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
次世代パワーデバイス,縦型MOSFET,、p型領域,Mgイオン注入
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)
田中 亮
所属名 / Affiliation
富士電機株式会社
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
稲本 拓朗,辻 英徳,近藤 剣,吉原 泰葉
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
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-023：電子ビーム真空蒸着装置
AT-082：化合物半導体エッチング装置（ICP-RIE）
AT-009：コンタクトマスクアライナー[MJB4]
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
次世代パワーデバイスとしてGaN基板上のホモエピを用いた縦型MOSFETが期待されている。この実用化に向けては、p型領域をイオン注入により選択形成し、実用的な熱処理条件で活性化する必要があるが、常圧熱処理で活性化したp型層の電気特性に関する報告はこれまでほとんどされていない。そこで今回、Mgイオン注入と常圧熱処理により形成したp型層のHall効果測定用構造を形成し、評価を行った。
実験 / Experimental
◎利用した主な装置
【NPF008】スピンコーター（フォト）
【NPF009】コンタクトマスクアライナー[MJB4]
【NPF023】電子ビーム真空蒸着装置
【NPF082】化合物半導体エッチング装置(ICP-RIE)
◎実験方法
p+エピ層/n-エピ層/n+GaN構造のGaNエピ基板にフォトリソグラフィを用いてレジストパターンを形成し、ドライエッチングによりn-エピ層を一部露出させた。再度レジストパターンを形成し、n-エピ層露出領域と、p+エピ層に少し重なるようにMgとNをイオン注入した。その後、常圧のN2雰囲気中で1300℃5分の活性化熱処理を実施した(外注にて実施)。
上記サンプルにNi/Auを全面蒸着し、レジストパターンを形成してウェットエッチングすることでp+層とのコンタクト電極を形成し、Hall効果測定用構造を作製した。Hall効果測定は名古屋大学にて実施した。
結果と考察 / Results and Discussion
Hall効果測定により算出したホール密度の温度依存性をFig. 1に示す。Fig. 1には比較のため、Mg濃度の異なるp型エピ層のHall効果測定結果も併せて示した。
イオン注入で、Mg濃度3.9E17cm-3のp型エピ層と同等のホール濃度の温度依存性が得られた。注入領域のMg濃度から、14%程度が活性化していると考えられる。今後のGaNデバイス開発、プロセス技術開発に役立てる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 Temperature dependence of hole concentration.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
引用文献
[1] M. Horita et al., Jpn. J. Appl. Phys. 56 (2017) 031001.
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.
- R. Tanaka et. al., "Successful p-type activation of Mg-implanted GaN combined with sequential N implantation and atmospheric pressure anneal with AlN cap", International Workshop on Nitride Semiconductors (IWN2022)（ベルリン）, 2022年10月14日
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