【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.30】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22AT0056

利用課題名 / Title

GaN薄膜の原子層堆積

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所 / AIST

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）その他/Others（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

原子層堆積（ALD）, GaN薄膜, GaCp*（ペンタメチルシクロペンタジエニルガリウム、GaC5(CH3)5）, 成長速度

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)

水谷 文一

所属名 / Affiliation

（株）高純度化学研究所

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）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AT-031：原子層堆積装置_1[FlexAL]

報告書データ / Report

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

　GaCp*（ペンタメチルシクロペンタジエニルガリウム、GaC₅(CH₃)₅）とNH₃/H₂プラズマおよびN₂プラズマを用いて、GaN薄膜の原子層堆積（ALD）を行った。2021年度の実験（原料温度60℃、Vapor draw type、キャリアガス流量250sccm）で、GaCp*パルス時間について、30sで飽和が確認されていたが、2022年度は、NH₃/H₂プラズマパルス時間およびN₂プラズマパルス時間についても飽和が確認できた。次に、成長速度（GPC：Growth Per Cycle）を確認した後、GaN膜の結晶性を調べる予定であったが、原料切れのため実施できていない。

実験 / Experimental

【利用した主な装置】
【NPF031】原子層堆積装置_1[FlexAL]

【実験方法】
　FlexALを用いて、GaCp*を原料とし、基板温度200℃で、プラズマ支援ALDによって、GaN薄膜を堆積した。ALDは、原料パルス、NH₃/H₂プラズマパルス、N₂プラズマパルスを1サイクルとするABCタイプで行った。原料は、60℃でArバブリング（Vapor draw type、流量250sccm）によって供給し、NH₃/H₂プラズマは、（NH₃流量30sccm、H₂流量5sccm）は300W、N₂プラズマ（N₂流量100sccm）は400Wとした。成膜後に、1枚のウエハにつき5点の膜厚をエリプソメーターで測定した。　

結果と考察 / Results and Discussion

　原料パルス時間を30sとして、NH₃/H₂プラズマパルス時間およびN₂プラズマパルス時間の飽和を調べた結果を図1に示す。図1より、NH₃/H₂プラズマパルス時間30-60s、N₂プラズマパルス時間70-110sで飽和が確認できる。
　次に、GPCおよびGaN膜の結晶性を調べる予定であったが、原料切れのため成膜実験を中断した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1  GaN film thickness as a function of (a) NH₃/N₂ plasma pulse time and (b) N₂ plasma pulse time deposited at 200 °C. The number of ALD cycles was 30.

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

・謝辞
これまでの経験を加味してFlexALで成膜していただいた、産業技術総合研究所ナノプロセシング施設 マテリアル先端リサーチインフラ高度専門技術者 山崎将嗣氏に感謝する。

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：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件