ダイヤモンド・ヘテロエピタキシャル層による高耐圧、高周波電界効果トランジスタ

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450127
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 川原田 洋 早稲田大学, 理工学部, 教授 (90161380)
• 研究分担者: 長澤 弘幸 HOYA(株)R&Dセンター, グループリーダー
• キーワード: ダイヤモンド / 高耐圧FET / 高周波FET / 水素終端表面伝導層

研究概要

1. ダイヤモンドホモエピタキシャル成長層での高耐圧FETの作製
AlおよびCuゲート電極、ゲート長5-7μmのMESFETにおいて、耐圧200V,ドレイン電流密度60mA/mmの動作が可能となった。この場合、相互コンダクタンスは10mS/mm程度である。デバイスシミュレーションの結果、ドレインーゲート間に200Vが印可された上記のデバイスのドレイン近傍で2x10^7V/cmの電界強度が予想され、この値はダイヤモンドの降伏電界以上となっており、上記の耐圧値を説明している。今後、電界集中が生じないようなデバイス構造を検討し、耐圧向上をはかる。
2. セルファライン法による1μmゲートFETによる高性能MESFETの開発
Cuゲートを使用したセルファライン法により、ゲート長1μm、ソース・ゲート間およびドレイン・ゲート間0.2μm以下のMESFETが作製された。相互コンダクタンスは100mS/mm以上となり、現在ダイヤモンドFETで最高の値であり、同ゲート長のSinMOSFETのそれを上回っている。遮断周波数は10GHz程度が期待される。ゲート長1μmまではゲート長の逆数に相互コンダクタンスが比例した値が観測された。ゲート長サブミクロン以下でこの傾向を維持するためには、さらにソース・ゲート間およびドレイン・ゲート間を縮小したデバイス構造を作製するプロセスを開発する必要がある。あるいは、表面伝導層の正孔移動度を上昇させ、相互コンダクタンス向上をはかる。

研究成果

• [文献書誌] H.Kawarada,C.Wild,N.Herres,P.Koidl: "Surface Morphology and Surface p-channel Field Effect Transistor on the Heteroepitaxial Diamond Deposited on Inclined B-SiC(001)Surfaces" Appl.Phys.Lett.72・15. 1878-1880 (1998)
• [文献書誌] K.Tsugawa,K.Kitatani,H.Kawarada: "High-performance diamond surface channel FETs and their operation mechanism" Diamond Rel.Mat.8. (1999)
• [文献書誌] K.Kitatani,K.Tsugawa,H.Umezawa,H.Kawarada: "FETs Fablication on Hydrogen-Terminated Polycrystalline Diamond Surfaces" Diamond Rel.Mat.8. (1999)
• [文献書誌] A.Hokazono,K.Tsugawa,K.Kitatani,H.Kawarada: "Surface p-channel metal-oxide-semiconductor field effect transistors fablicaced on hydrogen terminated(001)surfaces of diamond" Solid-State Electronics. 43. (1999)
• [文献書誌] H.Kawarada: "LowPressure Synthetic Diamond:Manufacturing and Applications Chapter 8:Hetero-Epitaxy and Highly Oriented Diamond Deposition" Springer-Verlag, 25 (1998)