R-23
2019

次世代パワー半導体材料酸化ガリウム単結晶の転位評価

次世代パワー半導体β-Ga₂O₃は対称性の低い単斜晶構造をとるため、多様な転位が高密度(10⁵cm^-2台)に存在し、転位分類が困難である。パワーデバイスの高性能・高信頼性の実現に向け、単結晶の転位評価技術が強く求められている。

β-Ga₂O₃の転位を非破壊で分類するX線トポグラフィ法、転位を簡易かつ短時間で大面積評価可能なエッチング法の開発

・	単斜晶構造における転位のバーガースベクトルを正確に特定できる回折条件を決定し、転位種類を高精度で判定可能なX線トポグラフィ観察法を確立
・	低温アルカリ性腐食液を用い、転位を検出するエッチング法を確立

実験方法： X線トポグラフィ(XRT)：KEK PF、エッチング処理：KOH＋NaOH溶融液

X線トポグラフィ撮影方法（上）と13の
回折条件で撮影した同一場所のXRT像（下）

エッチングで形成されたヒロック形状例（上）
とヒロックファセット面の結晶方位（下）

Ga₂O₃結晶の転位低減とGa₂O₃パワーデバイスの故障原因同定

謝辞

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本研究は、JSPS科研費(16K17516)、および高エネルギー加速器研究機構・放射光共同利用実験(課題2016G567・2018G501)で実施されたものである。

新時代の扉を開く革新的・材料開発／解析技術