半導体に適した界面材料の提案を可能とする界面物性評価手法、京工繊などが開発

京都工芸繊維大学(京工繊)は3月27日、異なる材料間の界面での接触抵抗を直接比較できる界面物性評価手法を開発し、半導体デバイスの利用条件に適した界面材料を提案できることを明らかにしたと発表した。

同成果は、同大 材料化学系 菅原徹 教授(兼 大阪大学産業科学研究所 招へい教授)、同 桂章皓 研究室生、同 鶴元真妃 研究員、同 廣瀬由紀子 研究員、大阪大学 末武愛士 特任研究員、トリノ工科大学のDaniele Micucci修士課程学生らによる研究グループによるもの。詳細は3月26日付で米国科学誌「AIP Advances」(オンライン)に掲載された。

半導体デバイスは、高性能化や低消費電力化に向けてさまざまな材料が活用されてきたが、半導体や絶縁体、金属導体を積層した際、半導体と金属材料の界面での接触電気抵抗により発熱し、変換効率や信頼性を損失するという問題が指摘されており、各材料の界面での接触抵抗値の低減による発熱の抑制が求められてきた。

この問題の解決には、各デバイス動作環境下での最適な半導体と金属材料の界面での材料構造を明らかにし、堅牢な界面を構築する技術開発が必要とされ、その接触抵抗の計測にはこれまで「Transfer Length Method(TLM)」が用いられてきたものの、同手法は半導体の厚みを考慮したものではなく、得られる接触抵抗値がサンプルのサイズ設計条件によって左右されるという欠点があったという。また、この値はサンプルサイズ、界面材料、温度条件、計測誤差など多くの要素を内包するため、異なる条件のサンプル間で精密に評価しても、デバイスを構成する核材料の界面設計に反映することが難しいという課題もあったという。