酸化ガリウムの基礎とパワーデバイスの開発動向

喫緊の課題である地球温暖化を防ぐために世界中で低炭素社会実現を目指した取り組みが行われています。エレクトロニクス分野では、電力変換の高効率化が必要不可欠であり、そのためにはシリコンデバイスを超える高性能なパワーデバイスが必須です。 　日本発のパワーデバイス材料である酸化ガリウムは、その材料特性の持つ利点から炭化ケイ素デバイスや窒化ガリウムデバイスを凌ぐ高効率パワーデバイスの実現が期待されています。また、シリコン同様に融液成長法によりバルク製造が可能なため、安価に大口径単結晶基板を得られる可能性があり、コスト面においても大きなアドバンテージを持つと考えられます。 　さらに、酸化ガリウムデバイスは、高温、放射線、腐食性ガス環境にも耐えうる物性から極限環境におけるIoTを実現するデバイスとしての応用へも期待されています。 　本講演では、酸化ガリウムのバルク製造技術、エピタキシャル膜成長技術、デバイス開発の進展について解説します。

1. パワーデバイスとそれを取り巻く背景
   1. パワーデバイスの役割
   2. なぜワイドバンドギャップ半導体?
   3. パワーデバイスの世界市場予測
   4. 酸化ガリウムとその他パワーデバイス材料の比較
   5. 酸化ガリウムデバイスの応用分野
2. 単結晶バルク製造技術
   1. 融液成長技術の紹介
   2. Edge-defined Film – fed Growth (EFG) 法
   3. 単結晶バルク育成の新しい試みの紹介
      (Oxide Crystal growth from Cold Crucible (OCCC) 法)
3. エピタキシャル薄膜成長技術
   1. 分子線エピタキシー法 (MBE法)
   2. ハライド気相成長法 (HVPE法)
   3. 有機金属化学気相成長法 (MOCVD法)
4. デバイス作製プロセスと要素技術
   1. ショットキーコンタクト
   2. イオン注入
   3. ドライ、ウェットエッチング
   4. ウエハボンディング
5. パワーデバイス開発
   1. ショットキーバリアダイオード (SBD) の動作原理
   2. 高耐圧化技術
   3. 電界効果トランジスタ (MOSFET) の動作原理
   4. 横型MOSFET
   5. 縦型MOSFET
   6. エンハンスメントモードMOSFET
6. 極限環境デバイス開発
   1. 極限環境とは?
   2. ガンマ線耐性
   3. 高周波MOSFET
7. まとめ
   1. 2012年からこれまでの酸化ガリウム研究開発
   2. 実用化への道筋
• 質疑応答