2023 年度研究成果報告書

ビーム実験による次世代半導体Ga2O3のプラズマエッチング表面反応機構の解明

研究課題

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研究課題/領域番号	21K03522
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分14030:プラズマ応用科学関連
研究機関	大阪大学
研究代表者	伊藤智子大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (10724784)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	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
研究成果の概要	本課題は、質量分離イオンビーム装置を用いた反応性イオンビーム照射実験によりGa2O3のエッチング特性の評価を行うことで、Ga2O3の反応性プラズマエッチングプロセス開発の支援の目的とした。反応性イオンとしてCl＋およびCF3＋イオンビームをGa2O3表面に照射しエッチングイールド測定及びＸ線光電子分光装置による表面分析を行った結果、Cl+イオンでは、ほとんど物理的スパッタにより、エッチングが進行することが判明した。CF3＋イオンに関しては、Ar＋より高いエッチングイールドを示していることが明らかとなり、イオン反応おいては、CF3＋イオンの方が高効率なエッチングが可能であるという知見が得られた。
自由記述の分野	プラズマ応用
研究成果の学術的意義や社会的意義	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。