酸化ガリウムの基板製造・薄膜結晶成長技術およびパワーデバイスの開発動向

第1部 「酸化ガリウムの基礎とパワーデバイスの開発動向」

(2022年9月30日 10:30〜14:20) ※12:00~12:50は昼食休憩

　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します。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ちます。こういった特徴から、SiC、GaNに続く次世代パワーデバイス材料候補として現在注目を集めております。 　本講演では、Ga2O3パワーデバイスの位置づけ・魅力、現在までのエピタキシャル薄膜成長、デバイス (トランジスタ、ショットキーバリアダイオード) の研究開発状況、今後に向けた課題および展望などについて、講師グループおよび講師共同研究グループの開発成果を中心に解説いたします。

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エピタキシャル薄膜成長技術
   1. MBE成長
   2. HVPE成長
   3. MOCVD成長
3. Ga2O3トランジスタ開発
   1. 横型フィールドプレートMOSFET
   2. 横型ノーマリーオフMOSFET
   3. 横型高周波MOSFET
   4. 縦型MOSFET
   5. 海外機関のGa2O3トランジスタ開発動向
4. 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
   3. 海外機関のGa2O3ダイオード開発動向
5. まとめ、今後の課題

第2部 「ノベルクリスタルテクノロジー社における開発の現状と今後」

(2022年9月30日 14:30〜15:30)

　酸化ガリウム (β-Ga2O3) は、その大きな絶縁破壊電界強度と、高品質な単結晶基板を安価に製造できるという特徴から、次世代のパワーデバイス材料として注目が集まっている。 　本講演では、当社が開発を進めるβ-Ga2O3単結晶基板、エピタキシャル成長、ショットキーバリアダイオード、トランジスタの最新状況を紹介する。

1. ノベルクリスタルテクノロジーについて
2. β-Ga2O3パワーデバイスの魅力
3. 単結晶基板、エピタキシャル成長技術
   1. 4インチ単結晶基板
   2. 4インチエピタキシャルウェハ
4. パワーデバイス応用
   1. ショットキーバリアダイオード
   2. トランジスタ
5. まとめ

第3部 「酸化ガリウムの弱点克服と、新しい材料:二酸化ゲルマニウム (GeO2) 」

(2022年9月30日 15:40〜16:40)

酸化ガリウムには主に以下の弱点がありました。

• 熱伝導率がきわめて小さい
• 市販化のためのコストがかかる
• p型が作製出来ない

前半は、これらのの克服過程についてお話をします。後半はこれらの欠点を克服し、さらに大きな可能性を秘めた新材料である二酸化ゲルマニウム (GeO2) の開発状況のお話をします。

1. 前半: 酸化ガリウムの欠点と、その克服
   • 株式会社FLOSFIAによるデバイス市販化 (評価用ボード)
   • 低熱伝導率、高コストの克服
   • 酸化ガリウム (Ga2O3) のp型が実験的理論的に不可能な理由
   • p型酸化イリジウムを用いたpn接合デバイスの作製
2. 後半: 新しいパワーデバイス材料、二酸化ゲルマニウム (GeO2) の可能性
   • 二酸化ゲルマニウム (GeO2) の可能性
     • バンドギャップ4.6 eV
     • p型とn型が作製可能
     • 理論予測
     • 高い移動度
     • 安価に基板作製可能
     • 酸化ガリウムの2倍の熱伝導率
• なぜ、二酸化ゲルマニウム (GeO2) の薄膜合成はきわめて困難なのか?
• 世界初の二酸化ゲルマニウム (GeO2) 厚膜の合成と高速成長
• 二酸化ゲルマニウム (GeO2) のバンドギャップ変調

※本講演は公開情報のみの発表となります。予めご了承ください。