Development of lightly-tilted crystal face trench MOS channels toward the realization of ultra-low resistance GaN power devices

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予算申請時の予備実験環境を活用して、GaNウェットエッチ技術の条件依存性を精査した。研究当初は150度のような高温リン酸液を用いた処理で微傾斜結晶面を作製していたが、本年度の実験によって100度以下の低温でも作製可能であることが明らかになった。実験が容易な低温薬液でGaN微傾斜結晶面を作製可能な条件を見つけられたことにより、実用化のハードルを下げることができた。得られた新規条件を適用しながら、微傾斜結晶面のMOSキャパシタ素子を作製した。本研究用の新規フォトマスクを設計・作製し、評価に最適な素子作製条件を調整するための試作を行った。微細トレンチのフォトリソグラフィ実験では、GaN特有の透明基板に対する適切な露光現像条件の探索に時間を要したが、最終的に、微傾斜結晶面を用いたトレンチ側壁MOSキャパシタの作製に成功した。作製した微傾斜結晶面のMOSキャパシタについて、パワーデバイス要素技術としての特性を評価するため、C-V特性評価を行った。オリジナルのトレンチ側壁構造を適用することで、寄生容量の小さく、従来法より評価に適したC-V特性を得ることができた。この結果をもとに界面欠陥準位密度を評価したところ、目標とした~1011 cm-2eV-1よりもさらに優れた<10^11 cm-2eV-1の界面欠陥準位密度を示す特性が得られた。本研究で作製したGaN微傾斜結晶面が、開口形状であるという構造的な観点だけでなく、電気特性の観点からも、MOSデバイスの要素技術として優れたポテンシャルを有していることを、実験的に初めて明らかにすることができた。