【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.07.01】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23NR0028
利用課題名 / Title
Pulsed ICP放電によるGaNエッチングダメージの低減効果の検証
利用した実施機関 / Support Institute
奈良先端科学技術大学院大学 / NAIST
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）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis
【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）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions
キーワード / Keywords
化合物半導体/ Compound semiconductor、プラズマエッチング/ Plasma etching、走査型電子顕微鏡/ Scanning electron microscopy、カソードルミネッセンス (CL),エレクトロデバイス/ Electronic device,量子効果デバイス/ Quantum effect device,電子顕微鏡/ Electronic microscope,量子効果/ Quantum effect
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)
土居 謙太
所属名 / Affiliation
株式会社アルバック
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
小池徳貴
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
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
GaN HEMTは低オン抵抗と高い破壊耐圧、高いスイッチング性能という特徴を持ち、小型かつ高効率なパワー半導体として幅広い利用が期待されるデバイスである。デバイス製造時のドライエッチング工程においてプラズマによるダメージがデバイスの電気特性を劣化させることがあり、低ダメージなドライエッチング手法の確立が望まれる。パルス放電/CW放電を含む異なるエッチング条件とGaNの結晶ダメージの相関を調査することを目的に、カソードルミネッセンス (CL) 測定を実施した。
実験 / Experimental
チップ形態のGaN-on-silicon評価用サンプルに異なる条件のドライエッチング処理を施すことで、放電条件とダメージの相関を評価した。ドライエッチング処理は、アルバック製ドライエッチング装置NE-550EXを用いて塩素系プロセスガスの低圧誘導結合プラズマを生成、サンプルに高周波バイアス電圧を印加することで行った。処理後のサンプルにカソードルミネッセンス (CL) 測定を実施し、バンド端発光スペクトル (波長: 356 nm) のCL強度を比較した。
結果と考察 / Results and Discussion
バンド端発光スペクトル (波長: 356 nm) のCL強度は、高周波バイアス電力が増加すると減少する傾向が観察された。プラズマからGaNへの入射イオンのエネルギーは高周波バイアス電力に依存する。したがって、高いバイアス電力ではイオン入射による結晶格子の破壊が引き起こされたと推測される。 また、誘導結合プラズマ放電のパルス化によって、バンド端発光スペクトルのCL強度がCW (Continuous wave, 非パルス化) 条件と比較して増加することが確認された。放電のパルス化によりプラズマ中で発生する真空紫外光の線量が減少し、それにより真空紫外光起因のダメージが低減したと考えられる。ただし、今回の評価はCl2/BCl3ガスを用いた一部の条件のみでの実施であり、放電パルス化のダメージ低減への効果を結論付けるには更に幅広い条件においても同様に評価が必要である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
謝辞: 本研究を進めるにあたり、NR-201（多機能分析走査電子顕微鏡）の使用において、小池様のご協力に深く感謝申し上げます。
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