Analysis of reactive ion etching surface reactions of Ga2O3 for the development of next-generation semiconductor devices

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K03522
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 14030:Applied plasma science-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Ito Tomoko 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (10724784)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 反応性プラズマエッチング / 半導体プロセス / イオンビーム / ガリウムオキサイド

Outline of Final Research Achievements

In this study, reactive ion beam injection experiments using a mass-separated ion beam system were performed to clarify the etching reactions for developing Ga2O3 reactive plasma processes. The etching yields of Ga2O3 by Cl+ and CF3+ ion beam injections were measured, and surface analysis using X-ray photoelectron spectroscopy was also conducted. It was found that Ga2O3 etching by Cl+ ions progressed primarily through physical sputtering rather than chemical etching. As for, CF3+ ion beam injections exhibited a higher etching yield compared to Ar+ ion beam injections. These results provide valuable insights into the etching mechanisms of Ga2O3, contributing to the advancement of Ga2O3 reactive plasma processes.

Free Research Field

プラズマ応用

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

酸化ガリウム(Ga2O3)は、次世代パワーデバイス用ワイドギャップ半導体材料として、近年、非常に注目を集めている材料である。将来、Ga2O3パワーデバイスの実用化にあたっては、従来の半導体材料で用いられてきた反応性プラズマエッチングプロセスの適用が必要不可欠である。本課題において質量分離イオンビーム装置を用いて明らかとなった反応性(ハロゲン)イオンとGa2O3表面とのエッチング反応に関する実験結果は、Ga2O3の反応性プラズマエッチングプロセス開発において、高効率なエッチャントを探索するうえで非常に重要な価値があると考えられる。