SiCへのルチル構造二酸化ゲルマニウム製膜に成功：研究開発の最前線

立命館大学とPatentixは、PhantomSVD法を用いて、ルチル構造二酸化ゲルマニウムをSiC上に製膜することに成功した。酸化物半導体パワーデバイス開発の課題となる、基板の低熱伝導率の解決に向けて前進した。

[MONOist]

　立命館大学は2023年9月20日、同大学発のベンチャー企業Patentixと共同で、PhantomSVD（ファントム局所的気相成長）法を用いて、次世代半導体材料のルチル構造二酸化ゲルマニウム（r-GeO₂）を炭化ケイ素（SiC）上に製膜することに成功したと発表した。

　Patentix独自製法のPhantomSVD法は、霧状にした溶液を使用する化学気相成長（CVD）法とは違った原理で結晶成長ができ、より安全性の高い薄膜合成が可能だ。安全かつ安価な原料を活用するため、費用対効果も高い。

左：Si（111）／3C-SiC（111）上に成長したルチル構造r-GeO₂の写真。左端の未成長部は膜厚測定のためにマスキングした跡。右：Si（111）基板上に製膜した<111>配向 3C-SiC 薄膜の上にr-GeO₂の製膜を行った［クリックで拡大］ 出所：立命館大学

　r-GeO₂は、SiCや窒化ガリウム（GaN）に比べてバンドギャップが大きい。そのため、r-GeO₂を使用したトランジスタやダイオードは、高耐圧、高出力、高効率（低損失）というパワーデバイス特性を備える可能性がある。

　一方で、酸化物半導体パワーデバイスの開発では、基板の熱伝導率が低いという課題があった。今回、放熱性に優れたSiCを利用することで、この課題解決の可能性が示された。今後は、r-GeO₂薄膜の電気特性評価や膜中の欠陥評価などを実施し、品質の高いr-GeO₂エピ製膜技術の開発を進めていく。

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