立命館大学など、ルチル構造二酸化ゲルマニウムのSiC上への製膜に成功

立命館大学総合科学技術研究機構の金子健太郎研究室と、同大学発ベンチャーのPatentixは9月20日、次世代半導体材料として注目される「ルチル構造二酸化ゲルマニウム(r-GeO₂)」を、PhantomSVD(ファントム局所的気相成長)法によって、SiC(炭化ケイ素)上に製膜することに成功したと共同で発表した。

同成果は、2023年9月18日～21日にポーランド・ワルシャワで開催されたヨーロッパ最大級の材料学会「Europian Materials Research Society(E-MRS)」のFall Meetingにて、立命館大大学院理工学研究科の清水悠吏氏(Patentix取締役兼任)によって発表された。

r-GeO₂は、SiCやGaN(窒化ガリウム)と比べてさらに大きなバンドギャップを持つことから、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)という優れたパワーデバイス特性を備えることが期待されている。なお立命館大学は、r-GeO₂パワーデバイスの開発では日本が世界をリードしているとする。

2022年11月に設立されたPatentixは、超ワイドバンドギャップ半導体材料としてGeO₂を用いた半導体基板・パワーデバイスの研究開発を進めるほか、r-GeO₂エピウェハの研究開発も推進している。また同社では、独自に開発したPhantomSVD法を用いた成膜を行っているとのこと。同手法は、安全安価な原料を用いることができるためコストパフォーマンスがに優れるうえ、霧状にした溶液を用いる従来のCVD法とは異なる原理で結晶成長が可能であるため、より安全かつ安心な薄膜合成が可能になるとしている。

そして今回両者は、Phantom SVD法によってr-GeO₂をSiC上に製膜することに成功。酸化物半導体パワーデバイスの開発課題となっていた、基板の低い熱伝導率という課題に対し、放熱性に優れたSiCを用いることで解決できる可能性を示す成果になったとする。

なお両者は今後、r-GeO₂薄膜の電気特性評価や膜中に存在する欠陥評価などを行い、高品質なr-GeO₂エピ成膜技術の開発を進めるとしている。