イオン注入によりr-GeO2半導体にn型導電性を付与することに成功：研究開発の最前線

Patentixは、イオン注入により、r-GeO2に対してn型導電性を付与することに成功した。r-GeO2は、p型、n型の両方の導電制御を可能とする次世代パワー半導体材料だ。

[MONOist]

　Patentixは2025年7月23日、ルチル型二酸化ゲルマニウム（r-GeO₂）に対し、イオン注入によってn型導電性を付与することに成功したと発表した。r-GeO₂はバンドギャップが4.68eVと広く、p型、n型の両方の導電制御を可能とする次世代パワー半導体材料だ。

　同社はこれまでに、成膜中にアンチモン（Sb）を添加することで電子密度約10²⁰cm⁻³のr-GeO₂のn型制御に成功している。この技術を応用してショットキーバリアダイオードを試作し、ダイオード動作も確認している。一方で、複雑な構造を持つMOSFETなどのパワーデバイスには、表面ごとの不純物濃度を精密に制御する技術が求められていた。

　今回の成果では、同社の成膜技術「Phantom SVD法」により作製したアンドープr-GeO₂薄膜にSbをイオン注入。膜厚や結晶構造に大きな変化はなく、ルチル構造も維持されていることをX線回折で確認した。シート抵抗の低下やC-V測定の結果から、n型の導電性が付与されたことが確認されている。

イオン注入の前後におけるr-GeO2薄膜の表面の外観写真と面内における各箇所での膜厚の変化（左：イオン注入前、右：イオン注入後）［クリックで拡大］ 出所：Patentix

　また、C-V特性から得られたドナー不純物密度分布は、ドーピングが成膜時ではなくイオン注入によるものであることを示している。今後はI-V測定や質量分析法（SIMS）による分析を通じて、注入された元素がSbであるかを含めた評価を進めていく予定だ。

C-V特性から算出されたSbイオン注入領域における r-GeO2薄膜中のドナー不純物密度の深さ方向の依存性 出所：Patentix

　同社は今後、イオン注入条件の最適化とパワーデバイス試作を通じて、r-GeO₂の実用化を推進していく。

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