名古屋大学は2018年5月17日、縦型窒化ガリウム(GaN)パワーデバイスの溝(トレンチ)加工技術、およびGaNパワーデバイス用の高性能ゲート絶縁膜を開発したと発表した。GaNパワーデバイスは、従来のシリコンに比べて低損失、高効率を実現できる次世代のパワーデバイスとされる。その社会実装の加速や、デバイス要素技術、およびその低コスト化には、さまざまな課題が存在する。研究グループは今回、縦型GaNパワーデバイスの低抵抗なゲート構造を形成するためのトレンチ加工技術、および高性能ゲート絶縁膜を開発した。縦型GaNパワーデバイスのトレンチゲート加工、特にドライエッチング法を用いる場合には、トレンチ形状の制御と加工途中に形成されるダメージ層の除去が課題だった。それは、トレンチ底部の角度が鋭角であると、デバイスが破壊されるため、丸形状にする必要があり、またこのとき、表面にダメージ層が残るからだ。今回、トレンチ底部の形状を丸形状にすることに成功。形成されたダメージ層を除去する手法も開発した。加工表面にエッチングダメージのないトレンチ加工プロセスまた、GaNパワーデバイス用ゲート絶縁膜は、さまざまな種類の絶縁膜が検討されたものの、要求される条件を高いレベルで満たすものがなかった。用い、1nm以下の原子層レベルのSiO2、Al2O3を交互に積層。最後に高温の熱アニールで焼き締めを行うことで、要求項目を高いレベルで満たす絶縁膜を作製することに成功した。研究グループは、これらの成果により、GaN基板上のGaNデバイスの基礎技術が構築できたとしている。信頼性の高いGaNパワーデバイスの実現が期待されるとしている。