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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。

The application of low loss, low temperature and low temperature injection technology to environmental resistant materials is expected to solve the problems of low temperature and low temperature injection. The concentration distribution of the elements added to the injection site is easy to control, and the concentration distribution of the elements added to the injection site is very favorable. This study aims to construct the necessary technology for the application of the injection system. The p-type and n-type junctions of the parent layer are necessary. This year's major achievements include the improvement of the contact resistance of the n-type layer and the p-type transition layer. Last year, it was 10 ^4 ~5 Ωcm^2. This year, it was 10^-5 Ωcm^2. The high concentration area is the highest concentration area in the world. This year, the injection was successful in small areas (several 10μm) with a minimum gap of 5μm between areas. That is to say, the first step in MOSFET selection is to use the first step in MOSFET selection. The results of the 70th session of the Applied Physics Society were presented orally at the Spring Lecture.