利用報告書 / User's Reports


【公開日:2024.07.25】【最終更新日:2024.03.25】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23KT1254

利用課題名 / Title

ScAlMgO4基板のダイシング

利用した実施機関 / Support Institute

京都大学 / Kyoto Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】(主 / Main)加工・デバイスプロセス/Nanofabrication(副 / Sub)-

【重要技術領域 / Important Technology Area】(主 / Main)高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed(副 / Sub)マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials

キーワード / Keywords

半導体ウェハ,Ga2O3,パワーデバイス,ミストCVD法,ショットキーバリアダイオード,ScAlMgO4基板,ダイシング/ Dicing,3D積層技術/ 3D lamination technology


利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名(課題申請者)/ User Name (Project Applicant)

荒木 努

所属名 / Affiliation

立命館大学 理工学部電気電子工学科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

赤松孝義

利用形態 / Support Type

(主 / Main)技術代行/Technology Substitution(副 / Sub)-


利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

KT-219:ダイシングソー
KT-220:真空マウンター
KT-221:紫外線照射装置
KT-222:エキスパンド装置


報告書データ / Report

概要(目的・用途・実施内容)/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

Ga2O3はパワーデバイスへの応用が期待されており、近年では、ミストCVD法でサファイア基板上に成長したα-Ga2O3を用いたショットキーバリアダイオードが実現されている。一方、Ga2O3は熱伝導率が極めて小さく、Ga2O3デバイスの放熱に課題がある。そこで、強いc面劈開性をもち、基板剥離が容易なScAlMgO4(SAM)基板上にGa2O3薄膜が成長できれば、この問題を改善できると期待される。我々はこれまでに、ミストCVD法を用いてSAM基板上にGa2O3薄膜を成長し、成長温度500~700 ℃でε-Ga2O3が支配的に成長すること、成長後に800~900 ℃でアニール処理するとε-Ga2O3からβ-Ga2O3に相転移することを見出した。今回は、アニール処理によって安定なβ-Ga2O3が得られたことから、より高温でSAM基板上にGa2O3をミストCVD法で成長し、成長のみでβ-Ga2O3が得られるかを調べた。

実験 / Experimental

本課題を利用して2インチウェハからダイシングを行った10 mm角のc面SAM基板を用いた。Ga2O3成長は温度900、1000、1100 ℃と変化させ、時間は20分で固定した。Ga原料溶液は、原料前駆体のGa(acac)3とHClを超純水に加え、Gaイオン濃度が0.05 mol/Lとなるように調製した。得られた薄膜をSEM、XRD、TEM(図1)により評価した。

結果と考察 / Results and Discussion

図2に示す断面TEM観察結果から、SAM 基板上に 1.5µm 程度の β-Ga2O3が平坦に成長していることが分かる。図2 中の(1)~(3)で示した箇所から得られた制限視野回折像を図3に示す。電子線を同じ方向から入射させた状態で、各領域から得られた回折パターンを調べることで、結晶がどのような方位関係で成長しているのかを判断できる。これらの評価から、基板と薄膜がどのような方位関係で成長しているかが明らかになった。[0-10] β-Ga2O3 // [11-20] SAM , [1-32] β-Ga2O3 // [11-2] SAM.β-Ga2O3が単結晶であれば、SAMの[11-20]から観察した状態で、β-Ga2O3の回折像は1つしか得られない。したがって、成長した薄膜は単結晶ではない。結晶が面内で異なる方向を向いて成長しているといえる。成長面の原子配列を2次元的に考えると、β-Ga2O3はSAM上に3通りの配置で成長できると推察される。つまり、結晶が面内で回転しうることが考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations


図1 TEM装置図



図2 断面観察像



図3 制限視野解析像


その他・特記事項(参考文献・謝辞等) / Remarks(References and Acknowledgements)

著者らは、SAM基板を提供していただいたオキサイド株式会社に感謝する。


成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング(DOIのあるもの) / DOI (Publication and Proceedings)
  1. Tsutomu Araki, Direct growth of GaN film on ScAlMgO4 substrate by radio-frequency plasma-excited molecular beam epitaxy, Applied Physics Express, 16, 025504(2023).
    DOI: https://doi.org/10.35848/1882-0786/acb894
  2. Yuichi Wada, Substrate Terrace Width Dependence of Direct Growth of GaN on ScAlMgO4 by Radio‐Frequency Molecular Beam Epitaxy, physica status solidi (b), 260, (2023).
    DOI: https://doi.org/10.1002/pssb.202300029
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
  1. Ga2O3 growth on ScAlMgO4 substrate by mist CVD、S. Kato, S. Yamashita, Y. Wada, H. Takane, Y. Yamafuji, J. Kikawa, M. Matsukura, T. Kojima, T. Shinohe, M. Deura, K. Kaneko, and T. Araki,第 42 回電子材料シンポジウム(EMS-42)、奈良県橿原 2023.11
  2. ScAlMgO4基板上RF-MBE成長InGaN薄膜の極微構造評価、山田泰弘, 久保祐太, 和田邑一, 出浦桃子, 藤井高志, 荒木努、2023年秋季第84回応用物理学会学術講演会、熊本 2023.9
  3. ScAlMgO4基板上InGaNのRF-MBE成長におけるIn組成制御、出浦 桃子, 久保 祐太, 山田 泰弘, 藤井 高志, 荒木 努、2023年秋季第84回応用物理学会学術講演会、熊本 2023.9
特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications:1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents:0件

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