2023 年度研究成果報告書

原子レベルの構造制御技術開発によるダイヤモンドMOSFETの高移動度・高耐圧化

研究課題

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研究課題/領域番号	21H01363
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	小区分21050:電気電子材料工学関連
研究機関	金沢大学
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)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	ダイヤモンド / 半導体 / MOSFET / エッチング / CVD
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。
自由記述の分野	電子工学
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。