| 研究課題/領域番号 |
22K04047
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
新海 聡子 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (90374785)
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| 研究分担者 |
松本 聡 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (10577282)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 酸化ガリウム / ドライエッチング / ウエットエッチング / トレンチ / コーナー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
モータ駆動用のインバータにはパワーデバイスの損失が約80%含まれるため，パワーデバイス材料をワイドバンドギャップ化させること は全体の損失低減に直結する．本研究では，バンドギャップが5.3eVと大きい酸化ガリウム を用いて理論限界に迫るトレンチ型デバイスの実現を目的とする.この際，絶縁破壊電圧の 向上にはトレンチ側壁と底面の平坦化，そして，トレンチ底部に曲率半径を付加することが 重要となる.そこで，ドライエッチングにより形成したトレンチ内のダメージの除去と，曲 率半径制御が可能な表面および界面処理プロセスを開発する.
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| 研究実績の概要 |
2022年度はドライエッチング後の酸化ガリウム（Ga2O3）試料に水酸化テトラメチルアンモニウム（TMAH）を用いてウエットエッチングを施し，表面平坦化に効果があるか走査電子顕微鏡（SEM）および走査プローブ顕微鏡（SPM）を用いて調べることを予定していた．しかしながら，走査プローブ顕微鏡（SPM）の故障により表面平坦性効果を評価することができなくなってしまったため，2023年度に実施予定であったトレンチ構造の作製を前倒しして行った．
はじめに，プラズマCVD（P-CVD）法で酸化ガリウム上にSiO2膜を堆積した．そして，リソグラフィーによるパターニングを施し，ドライエッチングを施すことでSiO2マスクを作製した．次に，Cl2ガスおよびBCl3ガスを用いた誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング（ICP-RIE）にて酸化ガリウムにトレンチ構造を作製した．ドライエッチング条件はガス種，ICP電力，そしてBias電力を変化させた．その結果，酸化ガリウムはICP電力に大きく影響を受け，いずれのガスにおいても高いICP電力値ではサブトレンチ（マイクロトレンチ）が形成されることが明らかになった．サブトレンチが形成したトレンチではトレンチ底部で電解集中が発生する．そのため，ドライエッチングにてトレンチ構造を作製する段階で，ドライエッチングの条件を最適化させる必要があることがわかった．また，Cl2ガスはエッチングレートが遅く，選択比も悪いため，Cl2ガスで深いトレンチ構造を作製することは困難であることが明らかとなった．
今年度は走査プローブ顕微鏡（SPM）の使用が可能となったため，昨年度実施する予定であった表面平坦性効果を明らかにしながら，トレンチ形状の変化に及ぼすウエットエッチングの効果を明らかにする予定である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
走査プローブ顕微鏡（SPM）の故障により2022年度に予定していた表面平坦性効果を評価することができなくなってしまったため，研究計画の変更を余儀なくされた．
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| 今後の研究の推進方策 |
現在は走査プローブ顕微鏡（SPM）の使用が可能となったため，2022年度に行うことができなかった研究計画を2023年度にスライドさせて実施する．なお，2023年度に実施予定であった研究内容を2022年度に前倒しして実施したため，2023年度以降は進捗状況の遅れを継承することなく，研究を進めることができる予定である．
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