2014 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, 先進パワーエレクトロニクス研究センター, 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 / 電界効果型トランジスタ / 寄生抵抗成分 / 低抵抗コンタクト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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３年目である平成２６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、２５年度に行った材料基本パラメータを用いた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の動作モデルをベースに、高温動作時の性能限界と特性の温度依存性を求めた。また、高温での応用を前提に、２００～３００℃の範囲で動作が一定となる素子構造の理論設計値を求めた。また、試作ＭＥＳＦＥＴの寄生抵抗成分を評価し、設計との誤差を評価した。
（２）ダイヤモンドスイッチングデバイス要素技術開発：上記試作素子の寄生抵抗解析により、６００Ｖ級素子ではコンタクト抵抗が大きな寄生抵抗成分となることを解析し、コンタクト抵抗の低減に向けて取り組みを行った。低抵抗化にはｐ－層上にイオン注入もしくは選択成長により局所的に極薄のｐ＋層を形成する方法を用いた。評価にはｃＴＬＭ法を用い、接触抵抗を評価した。選択成長、イオン注入のいずれにおいても、ｐ－層上に形成したソース・ドレインオーミックコンタクトよりも低抵抗であることを示したが、ｐ－／ｐ＋界面にも接触抵抗が存在することが分かった。本研究による成果は学会および論文で報告する予定である。
（３）ダイヤモンド高温パワーデバイス試作：縦型ダイヤモンドＦＥＴ構造を作製するプロセスを完成させるため、エッチング手法とエッチング後のＣＶＤ成長について試験を行った。エッチング時には円形もしくは角丸型構造とした設計がＣＶＤ成長による安定面形成により（１００）もしくは（１１１）面が優先的に形成されることがわかった。またＳＥＭ観察により、接合界面において異常成長が発生していることがわかった。
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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
ＦＥＴの試作に成功し、トップデータを実現し、ＩＥＥＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｌｅｔｔｅｒ誌への論文発表および応用物理学会、ダイヤモンドシンポジウム、ＳＢＤＤへの学会発表を行った。これにより、２０１４年度内に２件の招待講演を受け、さらに２０１５年度における招待講演依頼を受けている。
また、本成果により国内外にて研究が活発化し、各機関での情報共有や共同研究によるプロセス開発の促進、国家プロジェクトがスタートするなどの波及効果があった。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２６年度における要素技術開発で、選択成長、低抵抗コンタクト、などにおいてプロセス上の問題が明らかになった。今後は国内外の機関と協力して研究展開を進めていく。
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