2023 Fiscal Year Final Research Report
Mechanism of Crystal Growth of Single Crystalline Diamond on Inch-sized Wafers
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21H01832
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 30010:Crystal engineering-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
Hideaki Yamada 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究チーム長 (90443233)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大曲 新矢 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (40712211)
嶋岡 毅紘 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (80650241)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド / 結晶成長 / 熱フィラメントＣＶＤ / シミュレーション / 超ワイドバンドギャップ半導体材料 |
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| Outline of Final Research Achievements |
By using the hot-filament chemical vapor deposition, crystal growth of boron-doped single crystalline layers on inch-sized mosaic diamond was conducted. Concentrations of boron and tungsten atoms, which is the metal of the filament, is evaluated. This suggests importance of the millimeter scale control of the distance between the substrate top surface and the filament. Combining with the fluid simulation, it was also found that the condition to enhance the growth rate, like shortening the distance and inclement of the filament temperature, could degrade the uniformity. In addition, incorporation of tungsten might have suppressing effect of the growth, which results in suppressing incorporation of boron as well. These findings would be crucially important to determine direction of wafer-scale processing control.
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| Free Research Field |
ダイヤモンドウェハ作製技術開発、及びその応用開発
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究成果で得られた知見は、特にダイヤモンド単結晶の電気的応用において重要となる、熱フィラメントＣＶＤを用いたインチサイズでの結晶成長におけるプロセスパラメータを決定する上で基盤となる結果と言える。熱フィラメントＣＶＤは結晶成長速度が比較的遅いものの、高い一様性を実現できると認識されているが、半導体デバイスなどで要求される様な一様性を実現するには、更なる高度な制御が必要であることが分かった。また、結晶成長速度を向上することと一様性を担保することがトレードオフの関係にあることも分かった。これらの知見はウェハスケールでのプロセスを構築する上でその決定指針の一つとなると考えられる。
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