【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22AT0201
利用課題名 / Title
ダイヤモンド半導体デバイスの開発
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
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）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（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
ダイヤモンド,熱伝導率,絶縁破壊電界,移動度,パワーデバイス,高周波高出力デバイス,耐放射線・耐熱性デバイス,ダイヤモンド半導体素子
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)
梅沢 仁
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
川島 宏幸,若井 知子,桝村 匡史,高橋 正樹
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
AT-006：マスクレス露光装置
AT-023：電子ビーム真空蒸着装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
ダイヤモンドは究極の半導体として期待され、高い熱伝導率や絶縁破壊電界、移動度、などにより、高温動作が可能なパワーデバイス、高周波高出力デバイス、耐放射線・耐熱性デバイスとして期待されている。しかし、試作された半導体素子の性能は材料性能から予想される性能と比較して低い。ダイヤモンド半導体素子を実用化するには高性能化プロセスの開発が必要である。本課題でダイヤモンド半導体素子を実用化するためのプロセス開発を行う。
実験 / Experimental
【NPF006】マスクレス露光装置
【NPF008】スピンコーター（フォト）
【NPF012】ドラフトチャンバー(右)
【NPF013】ドラフトチャンバー(左)
【NPF021】プラズマアッシャー
【NPF023】電子ビーム真空蒸着装置
結果と考察 / Results and Discussion
まず単結晶ダイヤモンドにマイクロ波プラズマCVD法を用いてドリフト層をエピ成長させた。続いて選択成長法を用いて高濃度不純物ドープ層を形成しオーミックコンタクトとした。続いてソース、ゲート、ドレイン電極を形成してトランジスタ構造とした。試作したダイヤモンド電界効果型トランジスタの電流電圧特性を図1に示す。ニー電圧が小さく急峻な立ち上がりが得られている。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 MESFETの電流電圧特性
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究の一部は令和4年度「原子力システム研究開発事業」（文科省）の助成により行われた。
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)
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