【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.04】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23AT0101
利用課題名 / Title
ダイヤモンド半導体デバイスの研究開発_1
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）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
カーボン系材料,エレクトロデバイス/ Electronic device,ワイドギャップ半導体/ Wide gap semiconductor,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,CVD,光リソグラフィ/ Photolithgraphy
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)
牧野 俊晴
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
佐久間 裕美,長井 雅嗣
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
杉山 和義,郭 哲維,山崎 将嗣
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（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-030：プラズマCVD薄膜堆積装置
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、高い絶縁破壊電界、高い熱伝導率、高い移動度、等の優れた材料物性を持っている一方で、不純物（ドナー、アクセプター）レベルが深く、活性化率が低い。したがってSchottky接合やpn接合ダイオード構造を形成した場合、p型・n型層のキャリア濃度が低く,順方向での電流密度を上げられなかった。これらの欠点を克服するために、n型Schottky接合とp+n接合を組み合わせた新規な構造の「ダイヤモンド縦型Shottky-pnダイオード」を作製し、これまでに順方向での電流密度を室温において104 A/cm2まで増加させることに成功した。また昨年度はダイオードの構造を縦型から横型へと改良を試みた。本研究では、昨年作製した横型Shottky-pnダイオードの構造をさらに改良した。
実験 / Experimental
マイクロ波プラズマCVD装置でダイヤモンド基板上にn層を成膜し、さらにその上にフォトリソグラフィ（AT-006）・メタルデポ（AT-023）・リフトオフ工程でメタルマスクパターンを作製し、500nm程度ドライエッチングを行った後、このメタルマスクをそのまま用いた選択成長法によりp+層を形成した。次に表面にSiO2パッシベーション膜（AT-030）を形成し、電極形成領域のみSiO2パッシベーション膜をウェットエッチングで除去した。最後にフォトリソグラフィ（AT-006）・メタルデポ（AT-023）・リフトオフ工程でp+層上にオーミック電極を、n層上にSchottky電極を形成した。
結果と考察 / Results and Discussion
図1にダイヤモンド横型Schottky-pnダイオードの模式図を示す。p+層がn層中に埋まった構造になっているのが、主に昨年度から改良した部分である。図２に実際に作製したダイヤモンド横型Shottky-pnダイオードの光学顕微鏡写真を示す。p+層の選択成長、オーミック電極およびSchottky電極の形成は問題なくできているが、syottoky電極とp+層間の距離は設計値通りには形成できておらず、課題が残った。今後はリソグラフィーの精度をさらに向上させる必要がある。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１ ダイヤモンド横型Schottky-pn ダイオードの模式図
図２ ダイヤモンド横型Shottky-pnダイオードの光学顕微鏡像
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
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