課題番号 ：S-17-OS-0009
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 (II)
Program Title (English)　：Device-fab for next generation ultralow-loss diamond power devices II
利用者名（日本語） ：大曲 新矢
Username (English) ：Shinya Ohmagari
所属名（日本語） ：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
キーワード／Keyword　　　 ：ダイヤモンド，パワーデバイス，ドーピング，ショットキー，オーミック

１．概要（Summary）
5.5 eVのワイドギャップ半導体であるダイヤモンドは，高絶縁破壊電界 (10 MV/cm)，高移動度 (電子4500 cm2/Vs，正孔3800 cm2/Vs)，物質中最高の熱伝導率 (22 W/cmK) を有しており，ポストSiC, GaNを担う究極のパワーデバイス材料として期待されている．半導体デバイス実現には，局所ドーピング技術，キャリア濃度変調，転位制御，結晶大面積化，オーミック，ショットキー形成技術の蓄積が必要不可欠である．本研究では，高出力ダイヤモンドユニポーラデバイスの実現に向け，プロセス技術開発に取り組んだ．ダイヤモンドパワーデバイスの実用化により，軽量コンパクトなインバーターの実現，素子冷却システムの簡素化，電力・放射線耐量の大幅向上が見込まれ，次々世代の高効率エネルギー利用技術に貢献することが期待出来る．

２．実験（Experimental）
【利用した主な装置】
S10 RFスパッタ装置
(サンユー電子 SVC-700LRF)
S19 レーザラマン顕微鏡
(ナノフォトン RAMAN-touch)

【実験方法】
ダイヤモンド基板(100)上にフォトリソグラフィーにてマスクパターンを転写し，RFスパッタ装置にて電極を形成した．その後熱フィラメントCVD装置で厚さ約500 nmのダイヤモンド膜を選択成長した．電極剥離後の結晶性をラマン顕微鏡で評価した．

３．結果と考察（Results and Discussion）

Fig. 1. Raman spectra of selectively-grown diamond surface.

マスク除去部でのラマン分光測定結果を図1に示す．マイクロ波プラズマ (MP) CVD法による選択成長では酸洗浄処理後もメタル不純物が残留し，非ダイヤモンド成分に由来する多数のピークが観測されるが，熱フィラメント (HF) CVD法ではプラズマダメージの軽減によりダイヤモンドに起因する1332 cm1のピークのみ観測された1)．表面荒れやグラファイト層の形成が確認されず，局所ドーピング技術として有望である．
４．その他・特記事項（Others）
本研究の一部は，財団法人村田学術振興財団研究助成，科研費No.15K18043の支援を受けた．

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
1) S. Ohmagari et al., Thin Solid Films 615 (2016) 239.
６．関連特許（Patent）
なし