パワー半導体の高性能化に伴い、その構造上、ゲート絶縁膜の性能は今後ますます重要な役割を果たす。特にGaN系パワー半導体において、高純度なSiO2絶縁膜の形成が要求され、その膜質は電子移動度、周波数特性、ひいてはスイッチング性能を大きく左右することから、極めて重要な課題となっている。本新技術開発はこうした背景において、高濃度酸素ラジカル源をベースとして、その大面積化を可能とするシステム技術を開発するとともに、それを用いたプロセス技術を確立することにより、急峻な絶縁膜/半導体界面を実現し良好な電気的特性を確保できる絶縁膜堆積技術の完成を目指すものである。
高濃度酸素ラジカルの発生には、誘電体にマイクロ波を照射(図1)して高いエネルギー効率を実現するとともに、そのラジカル源を独自に組み合わせることで大面積化に対応させる。さらに、酸素ラジカルと原料ガスを基板表面で酸化分解することで膜中に残留する炭素濃度を著しく低減できる「吸着脱離制御酸化膜堆積法」(図2)を最適化し、大面積化に耐える絶縁膜の形成に関する技術課題の解決を狙う。
本技術開発により、高性能なパワー半導体デバイスに必要とされる低欠陥、高純度な絶縁膜の形成を可能とし、その低い界面準位によりパワーデバイスに必要とされる性能を達成でき、さらに大面積化を可能とする新しい製造技術を確立することで、増大する広範な社会ニーズに対応できることが期待される。さらに本技術は、パワー半導体の製造工程においてエネルギー効率良く発生した酸素ラジカルを利用するため、省エネ化にも寄与し得ることから、地球環境保護の観点からも将来の普及が期待される。
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