酸化ガリウム単結晶・ウェハ・薄膜とパワーデバイス研究・開発最前線

SiC、GaNと比較して高耐圧・低消費電力、低コスト化が期待される酸化ガリウムパワーデバイスについて、その材料とデバイスの基礎から最先端の開発状況を、当該技術を主導する2名の講師が解説します。

第1部 酸化ガリウムパワーデバイスの研究・開発動向

(2017年12月8日 12:30～15:30)

　酸化ガリウム (Ga2O3) は、次世代パワーデバイス用途の新半導体材料として期待されるに足る、優れた材料物性を有する。また、原理的に大口径かつ高品質な単結晶基板を、融液成長法により安価かつ簡便に作製することができるという、産業上の大きな魅力も合わせ持つ。 　本講演では、Ga2O3パワーデバイスの位置づけ、魅力、現在までの研究開発状況、課題などについて解説する。

1. はじめに
   1. Ga2O3の材料的特徴 (SiC, GaNとの比較から)
   2. 将来的なGa2O3デバイスの用途
2. Ga2O3バルク融液成長技術、ウェハー製造
   1. 単結晶バルク融液成長
   2. 単結晶Ga2O3ウェハー
3. Ga2O3エピタキシャル薄膜成長技術
   1. オゾンMBE成長
   2. プラズマMBE成長
   3. HVPE成長
4. Ga2O3トランジスタ開発
   1. 横型MESFET
   2. 横型DモードMOSFET
   3. 横型フィールドプレートMOSFET
   4. 横型EモードMOSFET
   5. 縦型DモードMOSFET (CAVET)
   6. 海外のGa2O3トランジスタ開発動向
5. Ga2O3ショットキーバリアダイオード (SBD) 開発
   1. HVPE成長したドリフト層を有する縦型SBD
   2. 縦型フィールドプレートSBD
6. まとめ、今後の課題
• 質疑応答

第2部 コランダム構造酸化ガリウム (α-Ga2O3) 半導体の特性とデバイス応用

(2017年12月8日 15:40～16:40)

　本講座は、新しいパワーデバイス材料として注目を浴びている酸化ガリウム、特に最近目覚ましく開発が進んでいるα-Ga2O3の物性とデバイス開発について講義する。α-Ga2O3 SBDは世界最小のオン抵抗値を示すだけでなく、デバイス作製のコストがSi SBD並みに低い。さらにp型半導体α-Ir2O3と良好な半導体接合を形成出来、次世代のバイポーラトランジスタとしても大変ホットな材料である。

1. コランダム構造酸化ガリウム (α-Ga2O3) の基礎
   1. α-Ga2O3 研究の歴史 (最初の発見から作製の歴史)
   2. α-Ga2O3の物性と特徴
   3. パワーデバイス材料としてのα-Ga2O3の利点
2. α-Ga2O3の作製方法
   1. 粉体作製
   2. 薄膜作製 (ミストCVD法)
   3. バルク (自立膜) 作製 (MIST EPITAXY ® 法)
3. α-Ga2O3を用いたパワーデバイス応用
   1. 高品質α-Ga2O3 薄膜の作製
      1. α-Ga2O3の構造評価
      2. α-Ga2O3の導電性制御
      3. コランダム構造酸化物混晶 α-(Al,Ga,In) 2O3による積層構造の作製
   2. コランダム構造 α-Ga2O3 自立基板を用いたSBDの作製
      1. MIST EPITAXYR法によるα-Ga2O3自立膜の作製と構造評価
      2. α-Ga2O3-SBDのデバイス特性
   3. 新しいp型半導体酸化ロジウム (α-Rh2O3) と酸化イリジウム (α-Ir2O3)
      1. α-Rh2O3のキャリア密度低減手法
      2. α-Ir2O3の構造評価と電気特性