３．ワイドギャップ半導体のオーム性電極材料開発

３．ワイドギャップ半導体のオーム性電極材料開発３．ワイドギャップ半導体のオーム性電極材料開発 p-Diamond

ダイヤモンド半導体 期待課題 • ワイドギャップ（Eg = 5.2 eV) • 高熱伝導率 • 高耐圧パワー電子デバイス • 遠紫外発光・受光デバイス • 高品質ダイヤモンドの結晶成長 • 高性能オーム性およびショットキー性電極の開発

p型ダイヤモンドへの低抵抗オーム性電極材料開発p型ダイヤモンドへの低抵抗オーム性電極材料開発カーバイド形成金属のDA法 Tachibana et al. (1992) アニールコンタクト抵抗低下金属 p-diamond • オーム性の形成機構？ • オーム性電極の材料設計指針？

目的 p型ダイヤモンドに対する低抵抗オーム性電極の形成機構解明 • オーム性電極の設計指針構築 • ショットキー性電極の設計指針構築カーバイド形成元素：Ti, Mo, Cr 炭素固溶元素：Pd, Co

実験方法

マイクロ波励起プラズマＣＶＤ装置 成長条件 • 反応ガス H2 = 96.5 sccm • CH4 = 3.0 sccm • O2 = 0.5 sccm 反応圧力：45 Torr 基板温度：900〜1100℃ マイクロ波電力：360〜380 W

電極構造 最適なアニール条件 400℃, 5分 600℃, 60分 600℃, 10分

コンタクト抵抗測定

Tiのコンタクト抵抗率の温度特性 T (℃) Ti Specific contact resistnace (W-cm2) fB = 0.52 eV 1000/T (K-1)

コンタクト抵抗率のNA依存性 fB = 0.48 eV Specific contact resistnace (W-cm2)

600℃アニール後のTi/dimaond界面 Ti TiC Diamond

SBHの種々金属の仕事関数依存性 Schottky barrier height, SBH [ eV ] Metal work function (eV)

SBHピンニングのモデル 相変態モデル

DLC層を介した時のas-dep.時のTiコンタクトのI-V特性DLC層を介した時のas-dep.時のTiコンタクトのI-V特性

Tiコンタクトのアニール前後のI-V特性

高耐圧ショットキー電極の開発 材料の選択指針ダイヤモンドと反応しにくい元素（炭化・固溶しにくい） Cu, Al

Cu, AlショットキーコンタクトのI-V特性 900 V

まとめ オーム性電極の形成機構 • 界面反応によりfB〜 0.5 eV • 導電性グラファイト層の生成 • （相変態モデル） In-situオーム性電極高耐圧ショットキー電極 P型ダイヤモンドに対するコンタクト材料設計指針の構築

３．ワイドギャップ半導体の オーム性電極材料開発