酸化シリコン終端構造によるノーマリ・オフ型ダイヤモンドMOSFETを開発

〜　半導体デバイス/プロセス技術に関する世界最大の国際学会IEDMで発表　〜

次世代ダイヤモンド半導体パワーデバイス・高周波デバイスの研究開発を行う、株式会社 Power Diamonds Systems（PDS）（本社：東京都新宿区、代表取締役CEO：藤嶌辰也）は、早稲田大学 川原田 洋 研究室との共同研究で、
酸化シリコン終端（C-Si-O終端）構造によるノーマリ・オフ型ダイヤモンドMOSFETを開発し、その成果を半導体デバイス/プロセス技術に関する世界最大の国際学会IEDM（IEEE International Electron Devices Meeting）で発表いたしました。
Power Diamond Systemsは、ダイヤモンド半導体の普及、実用化に向けて、ダイヤモンドMOSFETの開発を強化していきます。

水素終端構造を用いたダイヤモンドMOSFETの研究開発は世界中で行われていますが、2DHG（2次元ホールガス）の存在により、基本的にノーマリ・オン（ゲート電圧が0Vのときにトランジスタがオン状態）動作に

なります。パワーエレクトロニクス応用を想定した場合、フェールセーフ（正常な動作がしなくなったときに安全な状態で停止させるアプローチ）の観点から、一般的にノーマリ・オフ（ゲート電圧が0Vのときにトランジスタがオフ状態）動作が望まれます。

この課題に対し、Power Diamond Systemsは、パワーエレクトロニクス応用を見据え、酸化シリコン終端構造によるノーマリ・オフ化技術の開発を進めてきました。今回、早稲田大学 川原田 洋 研究室との共同研究で、チャネル移動度（ホール）150 cm2/V·s、閾値電圧3~5V程度の酸化シリコン終端構造によるノーマリ・オフ型ダイヤモンドMOSFETを開発し、その成果を半導体デバイス/プロセス技術に関する世界最大の国際学会IEDM（IEEE International Electron Devices Meeting）で発表いたしました。

横型の酸化シリコン終端構造ダイヤモンドMOSFETの最大ドレイン電流は300 mA/mm以上、縦型の酸化シリコン終端構造ダイヤモンドMOSFETの最大ドレイン電流は200mA/mm以上を達成し、いずれもノーマリ・オフ型ダイヤモンドMOSFETの最高値です（Power Diamond Systems調べ）。

さらに、チャネル移動度（ホール）は、次世代半導体として社会実装が進むSiCに匹敵する値が得られました。

Power Diamond Systemsは、ダイヤモンド半導体の普及、実用化に向けたダイヤモンドMOSFETの研究開発を

強化していきます。

早稲田大学 理工学術院 教授／株式会社Power Diamond Systems CSO＆Co-Founder　川原田 洋

今回、われわれはダイヤモンド表面を酸化シリコン (C-Si-O)で覆う新たなデバイス構造を開発しました。

C-O-Si 結合ではなく、C-Si-O 結合にしたことが鍵です。ダイヤモンドp チャネル型MOSFETのホール移動度が

現在パワー半導体として脚光を浴びているSiCのnチャネル型MOSFETの電子チャネル移動度よりも高くなります。さらに、パワー半導体として必須のノーマリ・オフ動作、その信号の閾値が5V以上で、これは意図しない通電（ショート）が防げる値です。ダイヤモンドではこれまでどこも達成されていなかった技術です。

表面をC-Si-O結合で覆うことで従来のC-H表面に比べて、高温や酸化に強い安定なデバイスとなったと考えて

います。C-Si-O表面は、SiやSiCの表面と同様で、製造工程でSiやSiCと同様の手法が使え、量産性にも適しています。今回の成果で、社会実装しやすいダイヤモンドパワー半導体が実現したと感じています。

■ 株式会社Power Diamond Systems について

Power Diamond Systems（PDS）は、早稲田大学 川原田 洋 教授（Chief Scientific Officer）の研究シーズを

基に設立した、ダイヤモンド半導体デバイスの研究開発を行うスタートアップです。ダイヤモンド半導体デバイスは、電気自動車や再エネなどの次世代パワーエレクトロ二クス分野において期待される次世代パワー半導体です。このダイヤモンド半導体デバイスにより超小型・高効率インバータモジュールを実現し、エネルギー社会における更なる省エネ化に貢献することを目指しています。

会社名：株式会社 Power Diamond Systems

所在地：東京都新宿区西早稲田1-22-3　早稲田大学アントレプレナーシップセンター

代表者：藤嶌 辰也

ホームページ：https://www.powerdiamondsys.com/

本件に関するお問い合わせ先

株式会社 Power Diamond Systems

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