金沢大ら,ダイヤモンド-on-SiでMOSFETを作製

金沢大学,産業技術総合研究所,独フランホーファー研究機構は共同で,単結晶シリコン上にヘテロエピタキシャル成長によるダイヤモンド膜から作製したダイヤモンド自立基板を用いて反転層チャネルMOSFETを作製し,その動作実証に世界で初めて成功した(ニューリリース)。

半導体デバイスの省エネ化とともにインテリジェント化のコア技術として,次世代ワイドバンドギャップ半導体の開発が期待されている。

その中でも特に高い絶縁破壊電界とキャリア移動度,熱伝導率,長時間の量子情報保持などの特長を有するダイヤモンドは,究極の半導体デバイス材料として期待されているが,基板コストや製造プロセスに関する課題がダイヤモンド半導体の応用を大きく制限している。

これまで,金沢大学の研究グループは単結晶ダイヤモンドを用いた反転層チャネルMOSFETでの動作実証には成功していたが,単結晶ダイヤモンド基板は10mm角程度が最大であり,ダイヤモンドMOSFETの社会実装にはダイヤモンド基板の大面積化が大きな課題の一つだった。

今回研究グループは,単結晶シリコン(111)基板上にヘテロエピタキシャル成長によるダイヤモンド膜(ダイヤモンド-on-シリコン技術)から作製したダイヤモンド自立基板を用いて反転層チャネルMOSFETを作製し,その動作実証に成功した。

反転層チャネルMOSFETは,原理的にノーマリーオフ特性を示し,ゲート電圧制御であるため省エネ性にも優れ,世界で最も広く利用されるパワーデバイス構造でもある。その一方で,反転層チャネルMOSFETは,表面構造など,結晶品質にそのデバイス特性が大きく左右される。

今回,ヘテロエピタキシャルダイヤモンド自立基板上に作製したMOSFETの動作を調べたところ,明確なノーマリーオフ特性を示した。ホモエピタキシャルダイヤモンドと比べると結晶品質が劣るものの,そのデバイス特性としては遜色のないドレイン電流が流れることを確認した。

研究グループは,今後,この研究成果を発展させ,市販されている300mmウェハの単結晶シリコンを使用することにより,単結晶ダイヤモンドウエハーの課題であった大面積化・低コスト化を解決したいとする。従来の大量生産可能なプロセス装置をそのまま利用できるメリットもあるため,ダイヤモンド半導体の実用化に向けて大きく前進することが期待できるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 【解説】北海道発の光電融合パッケージ技術、半導体競争力強化の鍵となるか

    技術研究組合 最先端半導体技術センター(LSTC)が進める光電融合型パッケージ技術の研究開発は、日本の半導体戦略において重要な転換点を示している。ポスト5G時代におけるデータ通信量の爆発的増大と電力消費の課題に対し、電気…

    2026.05.05
  • 浜松ホトニクス、内部加工型レーザダイシング技術で文科大臣表彰を受賞

    浜松ホトニクス、内部加工型レーザダイシング技術で文科大臣表彰を受賞

    浜松ホトニクスは、令和8年度「科学技術分野の文部科学大臣表彰(科学技術賞・開発部門)」において、「内部加工型レーザダイシング技術の開発」で受賞したと発表した(ニュースリリース)。 同表彰は、社会経済や国民生活の発展に寄与…

    2026.04.17
  • LSTC、光電融合を加速する半導体パッケージ技術開発に着手

    技術研究組合 最先端半導体技術センター(LSTC)は、NEDOの「ポスト5G情報通信システム基盤強化研究開発事業」において、「光電融合を加速する半導体パッケージング技術開発と先端後工程拠点形成」が採択されたと発表した(ニ…

    2026.04.14
  • 阪大など、ナノダイヤモンドの高圧選別に成功 高感度センサーへの応用に期待 

    大阪大学、ダイセル、立命館大学は、欲しい波長で光るナノダイヤモンドだけを光の圧力(光圧)で選別することに初めて成功した(ニュースリリース)。 ダイヤモンドの色中心と呼ばれる構造が注目されている。これは透明なダイヤモンドに…

    2026.04.03
  • OFC 2026、AI需要が牽引する光電融合技術の最前線、過熱の中で見える次の課題

    OFC26(会期:2026年3月15日~19日/ロサンゼルス・コンベンションセンター)は会期2日目(現地時間3月18日)を迎え、展示会場とカンファレンスは引き続き強い熱気に包まれていた。初日のレポートでも触れた通り、生成…

    2026.03.19

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア