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ダイヤモンド電界効果トランジスタ及びその製造方法

国内特許コード P170013925
整理番号 (S2015-1988-N25)
掲載日 2017年3月29日
出願番号 特願2015-168227
公開番号 特開2017-045897
出願日 平成27年8月27日(2015.8.27)
公開日 平成29年3月2日(2017.3.2)
発明者
  • 川原田 洋
  • モフド シャムスル ナシリク ビン サムソル バハリン
  • 稲葉 優文
  • 平岩 篤
  • 山田 哲也
  • 許 徳シン
  • 北林 祐哉
  • 柴田 将暢
出願人
  • 学校法人早稲田大学
発明の名称 ダイヤモンド電界効果トランジスタ及びその製造方法
発明の概要 【課題】より耐圧の高いダイヤモンド電界効果トランジスタ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ダイヤモンド基板11の表面にドレイン電極12とソース電極13とが形成されている。ドレイン電極12とソース電極13と間のダイヤモンド基板11の表面は、水素終端されて水素化層15とされている。水素化層15は、アルミナのゲート絶縁膜16で覆われており、ゲート絶縁膜16上にゲート電極14が形成されている。ダイヤモンド基板10は、黒色の多結晶ダイヤモンドで作製されており、表面は研磨されて平坦化されている。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


ダイヤモンドは、高電圧、大電流動作が必要とされる大電力用の半導体装置に適した半導体材料として期待されており、ダイヤモンド基板を用いた電界効果トランジスタ(FET: Field effect transistor)が種々提案されている。非特許文献1では、単結晶のダイヤモンド基板上に不純物を含む単結晶のダイヤモンド薄膜を形成し、このダイヤモンド薄膜をP型の導電層としてMES型のダイヤモンド電界効果トランジスタを構成することにより、30μmのゲート-ドレイン間隔で、ソース-ドレイン間における耐圧1530Vを達成している。



また、単結晶のダイヤモンドからなるダイヤモンド基板の表面を水素終端することにより、その表面直下にP型の導電層を誘起して、ダイヤモンド電界効果トランジスタとして動作させる技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。

産業上の利用分野


本発明は、ダイヤモンド基板を用いたダイヤモンド電界効果トランジスタ及びその製造方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
多結晶のダイヤモンドからなるダイヤモンド基板と、
前記ダイヤモンド基板の表面に互いに離間して設けられたドレイン電極及びソース電極と、
前記ダイヤモンド基板の表面の前記ドレイン電極と前記ソース電極の間の領域を水素終端した水素化層と、
前記水素化層を覆うゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極と
を備えることを特徴とするダイヤモンド電界効果トランジスタ。

【請求項2】
前記ゲート絶縁膜は、アルミナであることを特徴とする請求項1記載のダイヤモンド電界効果トランジスタ。

【請求項3】
前記ゲート絶縁膜は、膜厚が50nm以上であることを特徴とする請求項2記載のダイヤモンド電界効果トランジスタ。

【請求項4】
多結晶のダイヤモンドからなるダイヤモンド基板の表面にドレイン電極及びソース電極を形成する第1の電極形成工程と、
前記ドレイン電極と前記ソース電極の間のダイヤモンド基板の表面を水素終端して水素化層を形成する水素化層形成工程と、
予め設定された膜厚以上にゲート絶縁膜を形成して前記水素化層を覆うゲート絶縁膜形成工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する第2の電極形成工程と
を有することを特徴とするダイヤモンド電界効果トランジスタの製造方法。

【請求項5】
前記ゲート絶縁膜形成工程は、前記ゲート絶縁膜をアルミナで形成することを特徴とする請求項4記載のダイヤモンド電界効果トランジスタの製造方法。

【請求項6】
前記ゲート絶縁膜形成工程は、膜厚が50nm以上の前記ゲート絶縁膜を形成することを特徴とする請求項5記載のダイヤモンド電界効果トランジスタの製造方法。

【請求項7】
前記第1の電極形成工程の前に、前記ダイヤモンド基板の表面を研磨して平坦化することを特徴とする請求項6記載のダイヤモンド電界効果トランジスタの製造方法。

国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015168227thum.jpg
出願権利状態 公開
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