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

通过原子级结构控制技术的发展提高金刚石MOSFET的迁移率和耐压能力

基本信息

批准号：
21H01363
负责人：
松本翼
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01363/
关键词：
ダイヤモンド MOSFET エッチング炭素固溶反応 CVD パワーデバイス

项目摘要

本研究では、極めて高いチャネル移動度・耐圧が期待できる反転層ダイヤモンドMOSFETによる省エネ社会構築を目指し、ダイヤモンド半導体の新規デバイス作製プロセスの開発により、構造最適化を行い、SiCを超えるチャネル移動度と耐圧を達成する。具体的には、ソースおよびドレイン領域の埋込構造を形成するプロセス開発を行い、ソース・ドレインとチャネル層の間の接触抵抗を低減することによりチャネル移動度を向上させる。また、同プロセスを用いることでドリフト層の形成も行い、耐圧の評価を行う。当該年度は、ダイヤモンド下地基板の伝導型による成長速度差を用いて作製した埋込ソース・ドレイン型のMOSFETの評価を進め、ソース・ドレイン領域にあるホウ素の再取り込みという課題が浮き彫りになった。これにより、ボディがp型化し、オフが取りづらいことがわかった。また、CVD法のラテラル成長技術を用いた高濃度層の埋込構造に関しては、プロセス側の問題から、さらなる大面積化が求められ、転位フリー基板を用いることで、昨年度得られた50 μmを超える100 μm角の平坦化に成功した。現在、この試料を用いてMOSFETを作製中である。Ni触媒エッチング法を用いた高濃度層の埋込構造の作製においては、基板の湾曲歪やエッチングレートの高さが課題として見えてきた。現在は、全面エッチングと低速エッチング技術の開発を進めている。縦型MOSFETに関しては、積層構造の形成を開始した。

在这项研究中，我们旨在使用倒层钻石MOSFET创建一个节能的社会，可以预期，该钻石的移动性和电压可以承受电压，并且通过为钻石半导体开发新的设备制造工艺，我们将优化结构以实现通道移动性和电压可承受超过SIC的电压。具体而言，开发了一个过程以形成源和排水区域的嵌入式结构，并通过降低源和排水和通道层之间的接触电阻来提高通道迁移率。此外，通过使用此过程，形成了漂移层，并评估了压力电阻。在这个财政年度，我们开始评估使用钻石底物的传导类型引起的增长速度差异的嵌入式源/排水MOSFET，这突出了在源/排水区域中重新结合硼的问题。这使身体变成了P型形状，因此很难将其除去。此外，关于使用CVD方法的横向生长技术的高浓度层的埋入结构，由于过程方面的问题，需要进一步增加该面积，并且通过使用无脱位底物，我们成功地扁平了100μM平方，超过了50μm，超过了50μm，该平方是去年获得的。当前，使用此样品正在准备MOSFET。当使用NI催化剂蚀刻方法制造具有高浓度层的埋入结构时，底物的曲率失真和高蚀刻速率已成为挑战。目前，我们正在开发全地面蚀刻和慢速蚀刻技术。关于垂直MOSFET，层压结构的形成已经开始。

项目成果

期刊论文数量（20）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Fabrication of inversion p-channel MOSFET with a nitrogen-doped diamond body

DOI：
10.1063/5.0075964
发表时间：
2021-12-13
期刊：
APPLIED PHYSICS LETTERS
影响因子：
4
作者：
Matsumoto, Tsubasa;Yamakawa, Tomoya;Tokuda, Norio
通讯作者：
Tokuda, Norio

佐藤　解, 市川　公善, 林寛, 小倉政彦, 牧野俊晴, 加藤宙光, 竹内大輔，猪熊孝夫, 山崎聡, 徳田規夫, 松本翼

佐藤聪、市川公吉、林浩、小仓正彦、牧野俊晴、加藤中光、竹内大辅、猪熊隆夫、山崎聪、德田则夫、松本翼

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
表面終端処理;酸化膜堆積の連続プロセスによるダイヤモンドMOSFETのヒステリシス低減
通讯作者：
酸化膜堆積の連続プロセスによるダイヤモンドMOSFETのヒステリシス低減

松本翼，佐藤解，中村勇斗， Traore Aboulaye，牧野俊晴，加藤宙光，小倉政彦，市川公善，林寛，猪熊孝夫，山崎聡，德田規夫

松本翼、佐藤圭、中村隼人、Traore Aboulaye、牧野敏晴、加藤中光、小仓正彦、市川浩志、林浩、猪熊隆雄、山崎智、德田则夫

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
畠山沙衣子;樋浦諭志;高山純一;村山明宏;ダイヤモンドMOSFETにおけるドリフト抵抗フリー構造の提案
通讯作者：
ダイヤモンドMOSFETにおけるドリフト抵抗フリー構造の提案

チャネル部追成長による反転層ダイヤモンドMOSFETの電気特性改善

通过沟道部分的额外生长改善反型层金刚石MOSFET的电特性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
山河智哉，松本翼，猪熊孝夫，山崎聡，張　旭芳;加藤宙光;小倉政彦;牧野俊晴;C.E.Nebel;徳田規夫
通讯作者：
徳田規夫

Selectively buried growth of heavily B doped diamond layers with step-free surfaces in N doped diamond (1 1 1) by homoepitaxial lateral growth

通过同质外延横向生长在 N 掺杂金刚石 (1 1 1) 中选择性埋入无台阶表面的重 B 掺杂金刚石层

DOI：
10.1016/j.apsusc.2022.153340
发表时间：
2022
期刊：
Applied Surface Science
影响因子：
6.7
作者：
Kobayashi Kazuki;Zhang Xufang;Makino Toshiharu;Matsumoto Tsubasa;Inokuma Takao;Yamasaki Satoshi;Nebel Christoph E.;Tokuda Norio
通讯作者：
Tokuda Norio