利用報告書 / User's Report | ARIM Japan公式ホームページ_マテリアル先端リサーチインフラ

【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.29】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22NU0212

利用課題名 / Title

プラズマを用いたGaN成膜/加工技術の開発

利用した実施機関 / Support Institute

名古屋大学

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）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（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

分析,膜加工・エッチング/Film processing and 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

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

NU-207：X線光電子分光装置
 NU-237：ラジカル計測付多目的プラズマプロセス装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

窒化ガリウム(GaN)の高耐圧ないし高周波デバイスは今後の普及が見込まれる一方、その性能改善のため低ダメージ原子層エッチングは必須の技術である。提唱している基板昇温下でのGaNの低ダメージ原子層エッチングについて、名古屋大学の先進エッチング設備及びXPS設備を利用して、低ダメージ加工の要因解明を進めた。

実験 / Experimental

高温プロセス用誘導結合型プラズマエッチング装置を用いて、GaN表面に対して、圧力１Pa・基板温度25,200,400℃でBCl₃ガス吸着とAr/F₂プラズマ照射を10秒毎に繰返す処理を30回実施し、フォトルミネッセンス法でエッチングダメージを分析した。ダメージの要因分析のため、XPS装置で表面残留物の分析を進めた。なおAr/F₂プラズマ照射時のプラズマのセルフバイアスは23 eVであった。

結果と考察 / Results and Discussion

Fig1. に各温度でALE処理したGaN表面のフォトルミネッセンス(PL)の発光強度を示す。昇温に伴い、発光強度は増加しダメージ低減がみられた。Fig. 2にエッチング後表面の残留物をXPSで評価した結果を示す。昇温に伴い、表面の塩素・フッ素残留は抑制された。これらより、ダメージ抑制は、基板昇温により、基板上の塩素・フッ素表面化合物の揮発が促進したためと考える。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1 The dependency of PL intensity of etched surfaces on the substrate temperature.

Fig. 2 The dependency of remained fluorine and chlorine of etched surfaces on the substrate temperature.

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.

(1) 中村昭平, 谷出敦, 川越理史, 灘原壮一, 石川健治, 小田修, 堀勝, "Damage mitigation in atomic layer etching of GaN by cyclic exposure of BCl3 gas and F2 added Ar plasma at high substrate temperature", “11th International Conference on Reactive Plasmas”, 2022年10月5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