ダイヤモンドパワーデバイス実現に向けたイオン注入プロセスに関する研究

实现金刚石功率器件的离子注入工艺研究

基本信息

批准号：
20H02139
负责人：
小倉政彦
金额：
$ 11.23万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ダイヤモンドは低損失で耐環境な次々世代パワーデバイスの材料として嘱望されているが、デバイスプロセスに不可欠なイオン注入技術の適用が、照射欠陥やグラファイト化に起因する問題が解決できていないために難しいとされてきた。イオン注入プロセスは添加する元素の濃度分布を容易に制御することができ、デザインフレキシビリティの点で非常に有利であるため、ダイヤモンドのデバイスプロセスに適用できれば大きなブレークスルーとなる。本研究ではダイヤモンドのデバイスプロセスにイオン注入プロセスを適用させるために必要な技術を構築する。そのためには、Siなどで行われているように、キャリア活性層たる母体層のリンドープn型層にホウ素をイオン注入することで局所的にp型に転換させ、更にそのp型領域とn型領域による接合がpn接合として機能する必要がある。本年度の大きな成果は先ず、母体のn型層（産総研）とこのイオン注入によるp型への転換層（産総研・法政大学）を用いたpn接合ダイオードに於いて、p型転換層と電極金属の接触抵抗を大きく改善したことである。昨年度は10^4～5 Ωcm^2 であったのに対して、今年度は10^-5 Ωcm^2 程度と、９桁改善した。イオン注入を複数エネルギーで行うことにより高濃度領域の深さ範囲を大きくとったことがプロセス上のキーである。また、イオンの抑止または減速を目的とするマスク材は、前年度までの知見を用いて、本年度はフォトリソグラフィーとリフトオフを用いてTiにて選択的にマスクを施し、微小領域（数10μmの領域、領域間の間隙は最小5μm）に注入することに成功した。即ちダイヤモンドに於いてMOSFETを始めとするデバイスを志向した選択的イオン注入プロセスが利用できることが示された。これまでの成果を第70回応用物理学会春季学術講演会にて口頭発表した。

钻石作为下一代电源设备具有低损失和环境抵抗力的材料，但被认为很难应用离子植入技术，这对于设备过程至关重要，因为尚未解决由辐射缺陷和石墨化引起的问题。离子植入过程可以轻松控制要添加的元素的浓度分布，并且在设计灵活性方面非常有利，如果应用于钻石设备工艺，这将是一个重大突破。这项研究将构建用于将离子植入过程应用于钻石装置工艺的必要技术。为此，像SI一样，有必要将硼局部转换为父层的磷掺杂的N型层，即载体是载体活性层，将硼植入P型区域，然后在P型区域和N-type区域之间的连接处必须按照P-N-TYPE区域之间的连接。首先，使用基本N型层（AIST）（AIST）和P型转换层（AIST和Hosei University），通过该离子植入来提高P型转换层与电极金属之间的接触电阻。去年是10^4-5ΩCM^2，而今年的提高到10^-5ωCM^2左右，这是9位的改进。该过程的关键是通过用多个能量进行离子植入来增加高浓度区域的深度范围。此外，使用前一年的知识，掩盖材料以抑制或减速离子的目的是使用Ti使用光刻术和今年的升降来选择性地掩盖，并成功植入了小区域（面积为几十MM的面积，在5μm的区域之间具有最小的间隙）。也就是说，已经表明，针对MOSFET等设备的选择性离子植入过程可用于钻石。到目前为止，结果是在应用物理学协会的第70春季学术演讲中口服的。