【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.13】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23AT0406
利用課題名 / Title
ダイヤモンド半導体デバイスプロセスの検討
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）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）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（副 / Sub）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion
キーワード / Keywords
耐環境半導体,エレクトロデバイス/ Electronic device,ワイドギャップ半導体/ Wide gap semiconductor,電子顕微鏡/ Electronic microscope,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,リソグラフィ/ Lithography
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,米津彩,三好洋紀,秦信宏
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
増田 賢一
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（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
AT-050：四探針プローブ抵抗測定装置
AT-109：６インチ電子ビーム真空蒸着装置（アールデック）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
ダイヤモンドは高温や放射線環境下で長期安定性が得られることが知られており、250℃で1500時間、500℃で250時間のほか10MGyまでのX線・ガンマ線耐性が得られており、耐環境半導体として次世代原子炉や福島廃炉工程への利用が期待されている。ただしウェハサイズの制限や材料特有のプロセスにより、素子性能はダイヤモンドのもつ材料性能に達しておらず、また歩留まりが低いことが問題として挙げられている。
本研究課題ではダイヤモンド半導体の社会実装を最終目的とし、素子製造プロセスの高精度化、高歩留まり化が可能であるかを調査する。
実験 / Experimental
耐環境ダイヤモンド半導体素子の性能評価、高歩留まり化が可能であるかを確認するため、素子試作を行った。オーミックコンタクトには選択成長によるp+ダイヤモンド層を用い、またゲート絶縁膜にはALDを用いたRADDFETとすることとした(1)。
産業技術総合研究所ナノプロセシング施設では、ダイヤモンドデバイスのプロセスにおいて、マスクレス露光装置（AT-006）を用いたフォトリソグラフィー、電子ビーム真空蒸着装置（AT-023）や６インチ電子ビーム真空蒸着装置（AT-109）を用いた電極成膜、四探針プローブ抵抗測定装置（AT-050）を用いた抵抗測定、原子層堆積装置_1[FlexAL]（AT-031）を用いたゲート絶縁膜形成を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
4mm基板にはソース・ドレイン・ゲート各端子を備えたRADDFETを50個以上試作した。アライメント誤差による素子不良を避けるため、ソース・ゲート・ドレイン電極の間隔はマスクレスリソグラフィーの性能限界よりも十分に大きくとったため、顕微鏡による観察では電極のオーバーラップなどの不良個所は見受けられなかった。素子試作の結果を図1に示す。今後、素子の電気特性評価を行う。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１．試作したダイヤモンドRADDFET
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
参考文献
(1) Takahiro Yamaguchi, Hitoshi Umezawa, Shinya Ohmagari, Hitoshi Koizumi, Junichi H. Kaneko; Radiation hardened H-diamond MOSFET (RADDFET) operating after 1 MGy irradiation. Appl. Phys. Lett. 19 April 2021; 118 (16): 162105. https://doi.org/10.1063/5.0040645
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