2013 Fiscal Year Annual Research Report
高品質半導体ダイヤモンドを用いた高温動作パワースイッチングデバイスの研究
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24360113
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
梅沢 仁 独立行政法人産業技術総合研究所, ユビキタスエネルギー研究部門, 主任研究員 (80329135)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド / パワーデバイス / 電界効果型トランジスタ / エピタキシャル成長 |
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| Research Abstract |
高温動作可能なダイヤモンド高出力FETを目標とした４か年計画の第２年目である平成２５年度は、以下の研究を行った。
（１）ダイヤモンドスイッチングデバイス性能予測：平成２４年度に行った材料基本パラメータを用いて、ダイヤモンドディープディプレション動作プレーナ型ＭＥＳＦＥＴの動作モデルを構築した。動作モデルにはグラジュアルチャネル近似、ロングチャネル近似、移動度一定近似を組み込み、さらに寄生抵抗成分の影響を組み込んで解析モデルを構築した。閾値電圧を１０、２０Ｖとした場合のＦＥＴ最大電流値を求め、それぞれ１０、１００Ａ動作を必要とした場合の必要ゲート幅について設計を行った。
また、横型デバイスにおけるセルピッチからチップ面積を求め、必要欠陥密度やウェハ面積、ウェハ単価について検討を行った。
（２）ダイヤモンドスイッチングデバイス要素技術開発：要素技術開発のため、設備拡充を行った。エピ成長時の不純物制御（窒素取り込み低減）を行うため、エピタキシャル成長用マイクロ波プラズマＣＶＤ装置に高真空ゲートバルブを導入した。エピ成長時の不純物取り込み、成長レートを計算し、平成２４年度に行ったチャネルへの必要ドーピング濃度に対して成長条件を確定した。エピタキシャル成長膜の欠陥について検討を行い、デバイスとエッチピット欠陥の相関を評価した。本研究による成果は学会および論文で報告した。
（３）ダイヤモンド高温パワーデバイス試作：プレーナ型ＭＥＳＦＥＴ試作のためのプロセスフローを構築した。リフトオフによるＴｉ／Ａｕオーミック接合（ＥＢ蒸着）、リフトオフによるＰｔショットキー接合の形成を行い、構造を試作した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
２年目の目標を達成し、計画通りに成果達成している。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画どおり、デバイス性能評価モデルの改善を行う。またプレーナ型素子の大電力化に向けた要素技術開発を進める。特にゲート幅１０ｍｍ以上の素子の作製技術を確立する。ｐｎ接合を用いた電界緩和構造や埋め込みｐｎ接合について基礎的な検討を行う。試作素子を評価し、モデルとの対比解析を通じてデバイス改善技術の再検討を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成２５年度に予定していたダイヤモンドＣＶＤ合成膜のドーピング濃度評価が予定より少ない量で完了したため。また年度途中にあった設備不良のために、平成２６年度に同様の作業を実施する必要があり、平成２６年度分として請求した。
マイクロ波ＣＶＤ装置の補修（持出予算）を実施し、装置復旧後に速やかにドーピング濃度評価を行い、条件変動が無いことを確認する。復旧は４月末までに行う予定。
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