ビーム実験による次世代半導体Ga2O3のプラズマエッチング表面反応機構の解明

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酸化ガリウム(Ga2O3)は、次世代パワーデバイス用ワイドギャップ半導体材料として注目を集めている材料であり、将来、Ga2O3パワーデバイスの実用化にあたって反応性プラズマエッチングプロセスの開発が必至である。Ga2O3に対する反応性プラズマプロセスの開発には、どのようなプラズマ活性種が、どのようなエネルギーを持って表面に入射し、どのような反応を、どのような割合で起こすのかといったプラズマ活性種毎の反応素過程を定量化し、プラズマ固体表面反応を理解した上でプラズマプロセスを構築する必要がある。本課題では、反応性プラズマ中の多様な活性種(イオン、ラジカル、分子等)とGa2O3表面との反応について、活性種ビーム照射実験によりプラズマ中の活性種毎の反応素過程を明らかにすることでプラズマ固体表面反応機構の解明を目的とする。反応性プラズマ活性種の中でエネルギーを持って基板に入射する反応性イオンが最もエッチング反応に寄与すると考えられることから、所望の質量のイオンのエネルギーを精細に制御してイオンビームを照射可能な質量分離イオンビーム装置を用いて、イオンビーム照射によるGa2O3のエッチング特性の評価を行った。Ga2O3のエッチングには、BCl3等の塩素を含んだ反応性ガスが用いられることから、22年度は、質量分離イオンビーム装置を用いて、2keV-4keVのCl+(塩素)イオンビーム照射し、Ga2O3のエッチングイールド測定を行った。また、前年度の得られているAr+(アルゴン)イオンによるエッチングイールドとの結果と比較を行い、Cl+イオンによる反応性を評価した。