【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.26】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22AT0272
利用課題名 / Title
XPSを用いるAlGaN基板表面欠陥分析
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）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）その他/Others（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
AlGaN,再結合中心,AlGaNパワーデバイス,ダングリングボンド
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)
潘 テン
所属名 / Affiliation
日産自動車株式会社
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
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
AlGaN表面にある自然酸化膜やGaダングリングボンドに由来する欠陥がキャリアの再結合中心として存在し、AlGaNパワーデバイスの効率を下げる。そのため、AlGaN表面のダングリングボンドの終端が必要である。本報告書では終端前後のAlGaN基板の表面欠陥に関するXPS評価結果を紹介する。
実験 / Experimental
終端実験用の試料としてAl0.15GaN基板を用いた。HF処理によって基板表面の自然酸化膜を除去した後、基板を硫黄系有機物溶液に投入し、反応させた。終端前後のAlGaN表面欠陥を評価、比較するため、【NPF074】エックス線光電子分光分析装置(XPS)を利用した。
結果と考察 / Results and Discussion
Fiｇ.1、Fiｇ.2、Fiｇ.3はそれぞれ終端処理前後のAlGaN試料表面のS、Ga、C状態分析結果を示す。
以前の実験結果により、AlGaN表面に存在する未結合のGaダングリングボンドが硫黄系有機物と反応し、終端される場合、S2s軌道の227 eV近傍[1]Ga-Sxの結合ピークが現れる。しかし、Fiｇ.1より今回終端前後のAlGaN基板いずれも227 eVにピーク検出されなかった。その理由としてGa-S結合が検出限より低いのと、今回の実験条件はAlGaN基板の欠陥終端には適しないのが考えられる。
Fig.2、Fiｇ.3に示されるGa2p3軌道の検出結果よりGaピークは未検出となり、終端後のAlGaN基板表面のC1s強度が約2倍に増大した。こちらの結果により、今回基板終端用の硫黄系有機物がAlGaN基板表面に厚い絶縁膜として堆積しており、終端反応進みやGa検出の妨害となっている可能性が高い。そのため、次回の実験では基板表面に堆積しづらい分子鎖長の短い硫黄系有機物を試す必要がある。また、終端用薬品の反応濃度にも最適化するのが重要である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig.1 終端処理前後のAlGaN試料表面のS状態
Fig.2 終端処理前後のAlGaN試料表面のGa状態
Fig.3 終端処理前後のAlGaN試料表面のC状態
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
今後の課題
Al0.15GaN基板表面のダングリングボンドの終端化品質を向上できる終端実験条件（終端用薬品、反応濃度等）を探す。
参考文献
［1］ Thomas J.M et al., J. Chem. Soc. Faraday Trans. II, 1972, 68, 755
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