| 研究課題/領域番号 |
21H01363
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
松本 翼 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 准教授 (00739568)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2021年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
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| キーワード | ダイヤモンド / 半導体 / MOSFET / エッチング / CVD / パワーデバイス / 炭素固溶反応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
極めて高いチャネル移動度・耐圧が期待できる反転層ダイヤモンドMOSFETによる省エネ社会構築を目指し、ダイヤモンド半導体の新規デバイス作製プロセスの開発により、構造最適化を行い、SiCを超える移動度と耐圧を達成する。具体的には、チャネル部における原子レベルのダイヤモンド表面荒れという高性能化を阻害する課題を解決するため、Si半導体等の従来からあるデバイス作製プロセスと、独自のCVD（化学気相成長）によるラテラル成長技術、CVDのノウハウ、Ni触媒エッチングによるダイヤモンド加工技術を組み合わせることで、新規デバイス作製プロセスの開発に取り組み、SiC-MOSFETを超える特性を達成する。
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| 研究成果の概要 |
ダイヤモンドMOSFETにおいて、現行のメタルマスクを介した選択成長技術を用いたソース・ドレイン領域の形成では、チャネル部に微細な荒れが生じるというプロセス課題があった。これに対し、本研究では、下地基板による成長速度差を用いた方法、面内方向にのみ成長するラテラル成長法、Niが炭素を固溶する性質を用いたダマシンライクな方法を提案し、その実証を進めた。その結果、いずれの方法でもMOSFETの動作実証に成功し、従来の特性よりも一桁近く、移動度を改善することに成功した。一方で、それぞれの手法の課題も見えてきた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究によって、デバイス作製プロセスに幅を持たせることができた。開発した各デバイス作製プロセスは、課題も多く抽出された。それでも「ダイヤモンド半導体をSiと同等以上に構造を加工・制御することは可能なのか」という最初に立てた問いに対する答えとして、「ダイヤモンド半導体もSiと同等の構造を加工することはでき、各プロセスを高度化することで、Si以上に制御することも可能」という解が得られたと考えている。開発したデバイス作製プロセスは、目指すパワーデバイスだけではなく、量子デバイスや光デバイスにも広く応用され、ダイヤモンドエレクトロニクス産業創出に寄与すると期待している。
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