課題番号 ：S-16-OS-0003
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：超低損失ダイヤモンドパワーデバイス創製に向けたプロセス開発
Program Title (English)　：Device processing for ultralow-loss diamond power electronics
利用者名（日本語） ：大曲 新矢
Username (English) ：Shinya Ohmagari
所属名（日本語） ：国立研究開発法人 産業技術総合研究所 先進パワーエレクトロニクス研究センター
Affiliation (English) ：Advanced Power Electronics Research Center, AIST

１．概要（Summary）
ダイヤモンドは，高い絶縁破壊電界 (>10 MV/cm)，高速移動度 (電子7300 cm2/Vs，正孔5300 cm2/Vs)，物質中最高の熱伝導率 (22 W/cmK) を有しており，高温・極限環境でも安定動作する次々世代のパワー半導体材料として期待されている．一方で，強固で安定な化学結合を有し難加工材料であることから，デバイスプロセス技術の確立も重要である．本課題では，ダイヤモンド深掘りエッチング技術開発に取り組んだ．
２．実験（Experimental）
【利用した主な装置】
深掘りエッチング装置 SAMCO社製 RIE-400iPB-NP
RFスパッタ装置　サンユー電子社製 SVC-700LRF
【実験方法】
ダイヤモンド深掘りエッチングをおこなった．基板は単結晶ダイヤモンド(100), メタルマスクとして、RFスパッタ装置を用いてアルミニウム又は金を基板上に成膜し，アンテナ電力1000 W, バイアス1000 Wの条件でエッチング処理した．全圧2 Pa条件で，酸素98 sccm, CF4 2 sccmを導入した．この条件でのダイヤモンドとの選択比は，Al, Auでそれぞれ52.3, 10.1であった．
３．結果と考察（Results and Discussion）
上記条件で処理したダイヤモンドのエッチングレートをFig. 1に示す．エッチング膜厚は処理時間と正の相関関係を示しており，エッチングレートは102 nm/minであった．エッチング後の干渉顕微鏡像をFig. 2に示す．円形のマスクパターンを用いて処理し，ピラー構造を形成した．シャープなサイドエッジが得られた．現状数μm厚のエッチングは問題なく得られているが，一方で長時間連続処理に伴うエッチングレートの低下が認められた．デバイス設計に影響することから，今後はこの問題を解決する必要がある．
４．その他・特記事項（Others）
・関連する課題番号：F-16-OS-0003
Fig. 1 Etching rate of single-crystal diamond treated by deep etching system (RIE-400iPB-NP).

Fig. 2 Interference-microscopy image of diamond surface after RIE-ICP etching.
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
“Submicron-scale diamond selective-area growth by hot-filament chemical vapor deposition”
S. Ohmagari, T. Matsumoto, H. Umezawa, and Y. Mokuno, Thin Solid Films 615 (2016) 239. http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2016.07.017
６．関連特許（Patent）
なし