2022 Fiscal Year Annual Research Report
次世代パワー半導体β型酸化ガリウムの大面積転位検出分類法の開発
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20K05355
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| Research Institution | Japan Fine Ceramics Center |
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Principal Investigator |
姚 永昭 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 主任研究員 (80523935)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石川 由加里 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 主幹研究員 (60416196)
菅原 義弘 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 上級研究員 (70466291)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | Ga2O3 / 結晶欠陥 / X線トポグラフィー / エッチピット / 異常透過 / 転位 / パワーデバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は、放射光X線トポグラフィー（XRT)を用いたβ-Ga2O3の欠陥分類方法を確立した。反射配置と透過配置を併用することで、結晶の表面近傍に存在する欠陥と厚いバルク結晶の内部に存在する欠陥をイメージングし、複数の回折条件を用いることで、格子欠陥（特に転位）のｇｂ解析を行い、転位のバーガースベクトルを一義的に決定する技術を構築した。
３年間の研究を通して、β-Ga2O3の欠陥検出分類手法の開発に取り組み、エッチピット法とＸ線トポグラフィーを中心に、欠陥を高精度に評価する技術を確立した。β-Ga2O3は単斜晶構造であり、複数の滑り面に属する十数種類の可能なバーガースベクトルが理論計算で予言されている。従って、転位をはじめとする欠陥の解析が非常に困難である。この結晶系では六方晶(SiC、GaN)のように成長方向と面内方向の2つのgベクトルで全ての転位種類を同定することはできない。本研究で確立した技術を利用することで、単斜晶構造のβ-Ga2O3に適用可能なバーガースベクトルの判定方法を確立した。更に、産業的な欠陥分類精度の観点からgベクトルの重要度をランキングして観察に必要なgベクトル数を削減し、β-Ga2O3中の転位の検出・分類にルーチンで容易に使用できる手法を開発した。
また、低コストで容易に実施可能なエッチピット法の確立によって、結晶開発へ的確なフィードバックを提供することが可能となり、結晶の高品質化が加速された。様々な製法で成長させた基板・エピタキシャル膜を評価し、β-Ga2O3単結晶に存在する全ての転位種類を明らかにした上で、β-Ga2O3中の転位の特徴と全体像を把握した。
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Research Products
(7 results)
