Development of vertical AlGaN high power FET on Si substrate using spontaneous via holes

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本年度は我々の開発した導電性AlNバッファー層を用いたAlGaN縦型素子を実現することを目的にその要素技術の開発並びに実際の縦型AlGaN素子の実現を目指した。具体的には、1.Si基板のオーミック電極形成、2.窒化物半導体のレーザー誘起オーミックコンタクト形成、 3.ビアホールを用いたSi基板上縦型ショットキーダイオードの形成に関する研究を行った。1.我々の素子は将来のシリコンオンチップ素子も視野に入れたSi基板上の縦型素子であるためにSi基板へのオーミックコンタクトも重要な要素技術である。我々は0.0２Ωcmの低抵抗ｎ型Si基板を用いているがそこへのオーミックコンタクト形成条件を明らかにした。その結果、Agを650ｎｍ蒸着し2L/minの窒素雰囲気中で800℃、30秒のシンタリングが良いオーミック条件を与えることがわかった。2.また素子を形成するためにはリソグラフィー技術に頼らないドライなプロセスが望まれる。我々は波長193ｎｍのエキシマーレーザを用いて局所的にMgドープGaNを任意の場所でｐ化できる事を示してきたが同様に355ｎｍのレーザーを用いてオーミックコンタクトが形成できる事が今年度の研究でわかった。これによりレジストプロセスによらない縦型素子形成の可能性が開けた。3.我々は今回の実験で実際に自然形成ビアホールを用いた縦型ショットキー素子の形成を試みた。その結果Si基板上に世界ではじめてMOCVDエピタキシャル成長のみでAlGaNショットキー素子実現に成功した。電極直径は400μm、電極はNi／Tiを用いた。得られた結果は±20Ｖでの順逆方向電流比は約1E4倍、オン抵抗は17Ｖ(5mA）で約1900mΩ・cm2であった。具体的な素子を作ることに成功したことにより、自然形成ビアホールを用いた縦型FETをSi基板上に形成できる可能性が明確になった。