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Basic research for creating ultra-low loss diamond power devices

超低损耗金刚石功率器件的基础研究

基本信息

批准号：
19J12733
负责人：
長井雅嗣
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

高温水蒸気雰囲気におけるNiとダイヤモンドの熱化学反応を用いたダイヤモンドエッチングにより、ダイヤモンド(110)面に対し、垂直な側面を持つトレンチの形成に成功した成果が国際会議（NDNC 2020）に採択され、発表が決まっていたが、コロナウイルスの影響により延期となった。ダイヤモンドMOS構造における界面準位の発生メカニズムをより詳細に調査するため、高温水蒸気アニールによるOH終端化処理を施したp型ダイヤモンド(111)表面に酸化膜としてごく薄いアルミナを堆積し、その表面とPtプローブで形成されるMISトンネルダイオードを流れる電流をコンダクティブAFM（C-AFM）を用いて評価した。ダイヤモンド表面のステップテラスとバンチングステップ領域において形成されるMISトンネルダイオードの電流電圧（I-V）特性からn値を見積もることで、その部分の界面準位密度が得られる算段であったが、電流の立ち上がり部分の電流値が非常に小さくC-AFMの検出限界を大きく下回っていたため、n値を見積もることができなかった。より薄いアルミナを堆積することで、電流値が大きくなり、n値の見積もりが可能になると考えられる。トレンチ型反転層チャネルダイヤモンドMOSFETの作製には、ダイヤモンド半導体の積層構造作製、エッチングによるトレンチの形成、酸化膜・電極の形成が必要となる。ダイヤモンドの成膜条件を最適化し、所望のダイヤモンド半導体積層構造を作製することに成功した。また、その積層構造に対し、高温水蒸気雰囲気におけるNiとダイヤモンドの熱化学反応を用いたダイヤモンドエッチングを施し、トレンチの形成にも成功した。残すは、酸化膜と電極の形成のみであるが、その条件出し等の下準備は大方終えており、間もなくトレンチ型反転層チャネルダイヤモンドMOSFETが完成する見込みである

The results of the international conference (NDNC 2020) on the development, development and impact of thermochemical reactions in high temperature water vapor were successfully developed and discussed. The interface alignment and development of MOS structure were investigated in detail. The OH termination treatment was performed on the surface of p-type MOS (111). The acidified film was deposited on the surface of p-type MOS (111). The current flow was evaluated by AFM (C-AFM). The current voltage (I-V) characteristic of MIS production line is the product of n value, and the potential density of interface is the product of n value. The current value of C-AFM detection limit is the product of n value. The current value is high, the n value is high, and the product is possible. The formation of semiconductor multilayer structure, the formation of semiconductor layer, and the formation of acidified film and electrode are necessary for the manufacture of semiconductor MOSFET. The film formation conditions of the semiconductor layer were optimized, and the desired semiconductor layer structure was successfully fabricated. The thermochemical reaction of Ni and Ni in high temperature water vapor was successfully carried out in the multilayer structure. The conditions for the formation of residual and acidified films and electrodes are as follows:

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Conductive-probe atomic force microscopy and Kelvin-probe force microscopy characterization of OH-terminated diamond (111) surfaces with step-terrace structures

具有阶梯平台结构的 OH 封端金刚石 (111) 表面的导电探针原子力显微镜和开尔文探针力显微镜表征

DOI：
10.7567/1347-4065/ab1b5c
发表时间：
2019
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
Nagai Masatsugu;Yoshida Ryo;Yamada Tatsuki;Tabakoya Taira;Nebel Christoph E.;Yamasaki Satoshi;Makino Toshiharu;Matsumoto Tsubasa;Inokuma Takao;Tokuda Norio
通讯作者：
Tokuda Norio

Conductive-Probe AFM and Kelvin-Probe Force Microscopy Characterization of OH-terminated Diamond (111) Surfaces with Step-Terrace Structures through Water Vapor Annealing

通过水蒸气退火对具有阶梯台结构的 OH 封端金刚石 (111) 表面进行导电探针 AFM 和开尔文探针力显微镜表征

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masatsugu Nagai;Ryo Yoshida;Tatsuki Yamada;Taira Tabakoya;Christoph E. Nebel;Satoshi Yamasaki;Toshiharu Makino;Tsubasa Matsumoto;Takao Inokuma and Norio Tokuda
通讯作者：
Takao Inokuma and Norio Tokuda

Formation of U-shaped diamond trenches with vertical {111} sidewalls by anisotropic etching of diamond (110) surfaces

通过金刚石（110）表面的各向异性蚀刻形成具有垂直{111}侧壁的U形金刚石沟槽

DOI：
10.1016/j.diamond.2020.107713
发表时间：
2020
期刊：
Diamond and Related Materials
影响因子：
4.1
作者：
Nagai M.;Nakamura Y.;Yamada T.;Tabakoya T.;Matsumoto T.;Inokuma T.;Nebel C.E.;Makino T.;Yamasaki S.;Tokuda N.
通讯作者：
Tokuda N.

Anisotropic diamond etching using Ni films in high-temperature water vapor for wafer and device processing

在高温水蒸气中使用镍膜进行各向异性金刚石蚀刻，用于晶圆和器件加工

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masatsugu Nagai;Yuto Nakamura;Taira Tabakoya;Hiromitsu Kato;Toshiharu Makino;Satoshi Yamasaki;Christoph E. Nebel;Tsubasa Matsumoto;Takao Inokuma and Norio Tokuda
通讯作者：
Takao Inokuma and Norio Tokuda