【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.11】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23KT1284

利用課題名 / Title

α型酸化ガリウムデバイス作製と特性評価

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

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

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

α型酸化ガリウム, パワーデバイス, 電界効果トランジスタ, 半導体パラメータアナライザ,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,膜加工・エッチング/ Film processing/etching

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)

村井 俊介

所属名 / Affiliation

京都大学　大学院工学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

若松岳,高根倫史,磯部優貴,高橋由依

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

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

KT-236：誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング装置
KT-203：電子線蒸着装置
KT-329：半導体パラメータアナライザ
KT-332：触針式段差計（CR）

報告書データ / Report

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

非常に大きなバンドギャップ(5.3 eV)および絶縁破壊電界(>9 MV/cm)を有するα型酸化ガリウム(α-Ga₂O₃)は、高耐圧かつ低損失なパワーデバイスを実現可能な次世代パワー半導体材料として注目されている。一方で、これまで本材料を用いたデバイスの動作実証の報告例は限られており、社会実装に向けてデバイス開発のさらなる発展が強く望まれる。本研究では、金属半導体電界効果トランジスタ(MESFET)の作製および電気測定を実施した。

実験 / Experimental

サファイア基板上α-Ga₂O₃に対して、レジスト塗布、フォトリソグラフィによるパターニング、KT-236：誘導結合プラズマエッチングによるメサ形成、電子線蒸着による電極形成などを行い、MESFET(図1)を作製した。その後、KT-329：半導体パラメータアナライザを用いて作製したデバイスの電気測定(出力特性、伝達特性など)を実施した。

結果と考察 / Results and Discussion

図2にMESFETの出力特性および伝達特性を示す。図よりMESFETが動作していることがわかる。出力特性からオン抵抗はゲート電圧が-2 Vにおいて587 Ωmmであった。伝達特性からゲート電圧が20Vにおいてオンオフ比は109程度であった。耐圧は364 Vであった。以上からα-Ga₂O₃を用いた先行研究と比較して優れた特性を示すことがわかる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1　α-Ga2O3MESFETの構造

図2 α-Ga2O3MESFETの(a)出力特性

図2 α-Ga2O3MESFETの(b)伝達特性

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

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)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. T. Wakamatsu, Y. Isobe, H. Takane, K. Kaneko, K. Tanaka, “Schottky barrier diode and MESFET based on Ge-doped α-Ga2O3 thin film grown by mist-CVD”, 2023 MRS Fall meeting, EL.11.12.09, Boston, US, 2023/9/30

特許 / Patents

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