【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.22】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22KT1282
利用課題名 / Title
ダイヤモンドを利用したSBDの作成と評価
利用した実施機関 / Support Institute
京都大学 / Kyoto Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed
キーワード / Keywords
ワイドギャップ半導体,パワーデバイス,ダイヤモンド,リソグラフィ/Lithography,蒸着・成膜/Evaporation and Deposition,EB,3D積層技術/ 3D lamination technology,パワーエレクトロニクス/ Power electronics
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
鹿田 真一
所属名 / Affiliation
関西学院大学大学院理工学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
安岡幹貴,畑下昂平,中野真梨,青野柊弥
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
赤松孝義
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KT-110：レジスト現像装置
KT-203：電子線蒸着装置
KT-104：高速マスクレス露光装置
KT-107：厚膜フォトレジスト用スピンコーティング装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
ワイドギャップ半導体を用いた低損失パワーデバイス応用が鋭意進められている。Siと異なり、SiCにおいては、デバイス特性に影響を与えるのは貫通転位そのものではなく、ナノピットに電界が集中し、リーク電流が増加することが分かっている[1]。ダイヤモンドでは、成長丘に形成された転位を用いて検討した結果、表面に凹凸があるもので逆方向特性に大きく劣化が見られる事を明らかにした[2]。本研究では、さらにエピタキシャル動作層の転位に関して、基板転位引継ぎや基板/エピ層界面からの発生転位などに注目し、ショットキーバリアダイオードの順方向特性との関連を調べるため、デバイス作成を実施し、ナノピットの影響が見られる事を明らかにした。
実験 / Experimental
高温高圧ダイヤモンド基板を用い、周波数2.45GHzを用いたマイクロ波プラズマCVD法により、Bをドーパントとしたp-ダイヤモンド層3μmのエピタキシャル成長を行った。その後、本施設のマスクレス露光装置を用いて、基板のエッジ部分に幅250μmのオーミック電極、中心部分に直径100~150μmのMo/Tiショットキー電極を作製し、評価した。
結果と考察 / Results and Discussion
エピタキシャル膜成長時に、[110]方向に沿って段差部が発生する箇所があり、ショットキー電極部を上部から詳細観察する事により、その部分にナノピットが形成される場合とされない場合が存在した。その部分のショットキーバリアダイオード順方向特性を計測した。その結果、例を図１に示すように5nm程度の深さのナノピットがあるデバイスでは順方向で漏れ電流が大きく機能していないことが計測された。現在詳細解析中である。これらは、基板表面の研磨処理や、エピタキシャル層成長初期の基板状態に起因するものと推測される。今後、処理法との関連詳細を調査する必要がある。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１. ナノピットの有無のSBD順方向特性への影響
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
参考文献：[1]H.Fujiwara et al., Appl. Phys. Lett., 100 (2012) 242102、[2] N.Mikata et al.,Diam. Relat. Mat., 127 (2022) 109188
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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K. Hatashita, High electro-mechanical coupling coefficient SAW device with ScAlN on diamond, Japanese Journal of Applied Physics, 62, 021003(2023).
DOI: 10.35848/1347-4065/acb627
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件