Establishment of gallium oxide manufacturing process for trench

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K04239
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 新海 聡子 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (90374785)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松本 聡 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (10577282)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 酸化ガリウム / ドライエッチング / 表面形態 / エッチングレート

Outline of Annual Research Achievements

2020年度は単結晶β-Ga2O3基板を用いて，Cl2とBCl3ガスによるドライエッチングを行い，β-Ga2O3に及ぼすプラズマダメージの影響を2019年度から継続して明らかにした.
2020年度は，各条件でエッチングを行ったβ-Ga2O3試料のXPS分析を行い，ドライエッチング後の表面結合状態を評価した．その結果，バイアス電力0Wと1Wでは，Siのスペクトルから表面にSi-Oの結合が存在することが確認された，これはICPの天板と台座で使用している石英がエッチングガスのラジカルによってエッチングされ，基板上に堆積したものと思われる．また，バイアス電力2W以降ではSiのスペクトルは観察されなくなった．これは，バイアス電力の増加により，エッチングガスのうち特にイオンの影響が大きくなるため，0Wおよび1Wで見られたSi-0の堆積が起こるよりもイオンによるエッチングが優先的に進行したと思われる．一方，BCl3ガスを用いたエッチングでは，バイアス電力の値に拘わらず一定量のBスペクトルが観察され，表面にはBを含む物質が形成していることが明らかとなった．加えて，Cl2ガスおよびBCl3ガスを用いてエッチングを行った際のエッチングレートも明らかにした．両ガスのエッチングレートを比較すると，BCl3ガスの方がCl2より3倍程度早いエッチングレートを持つことがわかった．加えて，レジストとの選択比もBCl3の方が優れているため，より垂直なエッチング断面を得るためにはBCl3を選択することが有利であることを明らかにした．また，β-Ga2O3とGaNのエッチング結果を比較した．その結果，Cl2ガスを用いたエッチングレートはβ-Ga2O3の方が遅く，窒化ガリウム上に酸化膜が形成するとマイクロマスクになることも考えられるが，XPSの結果からその影響は少ないと考えられる．