【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.25】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23KT1011
利用課題名 / Title
半導体異種材料接合の研究
利用した実施機関 / Support Institute
京都大学 / Kyoto 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）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
GaN,分極反転接合,熱処理,電気特性,バリア障壁,ダイシング/ Dicing,異種材料接着・接合技術/ Dissimilar material adhesion/bonding technology
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)
重川 直輝
所属名 / Affiliation
大阪公立大学 大学院工学研究科
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）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自立基板のGa極性面同士、N極性面同士を直接接合し、自発分極が反転された接合界面を形成した。熱処理と電気特性の測定により、接合界面にポテンシャル障壁が形成され、熱処理によってその高さが減少することを示した。
実験 / Experimental
両面研磨されたGaN(0001)自立基板をダイシングした後で裏面（非接合面）にコンタクト電極を形成した。表面同士を直接接合し、Ga極性面/Ga極性面接合、N極性面/N極性面接合を作製した。接合試料の電流-電圧特性を試料温度を変えて測定し、0 Vにおけるコンダクタンス（G）の温度（T）依存性から接合界面に形成されるポテンシャル障壁を求めた。最高温度800 ℃の熱処理によりポテンシャル障壁の熱処理に依る変化を調べた。
結果と考察 / Results and Discussion
異なる条件で熱処理されたGa極性面/Ga極性面接合のG/Tを図1(a)に、N極性面/N極性面接合のG/Tを図1(b)に示す。熱電子放出（TE）モデルを適用して求めたポテンシャル障壁の熱処理による変化を図2に示す。熱処理前ではN極性面/N極性面接合におけるポテンシャル障壁高さがGa極性面/Ga極性面接合におけるポテンシャル障壁高さを上回っているが400 ℃における長時間（1時間以上）熱処理によりこれらの大小関係が逆転している。いずれのポテンシャル障壁も、より高温での熱処理により低下し800 ℃における熱処理により消失している。障壁高さの変化の原因としては、熱処理によるＮ極性面における界面準位密度の低下、両接合面における電荷をもつ欠陥の拡散、等が考えられる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Figure 1. G/T-1000/T characteristics of annealed (a) Ga-face/Ga-face and (b) N-face/N-face junctions. Results of fitting using the TE model are also shown.
Figure 2. Change in built-in potential of Ga-face/Ga-face and N-face/N-face junctions due to the post-bonding annealing.
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.
- Kazuki Sawai, Jianbo liang, Yasuo Shimizu, Yutaka Ohno, Yasuyoshi Nagai and Naoteru Shigekawa, “Characterization of GaN/GaN interfaces fabricated by surface-activated bonding,” in 15th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanoparticles (ISPlasma2023), Gifu, Japan, March 5-9, 2023, 07aD03O.
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