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電力素子

国内特許コード	P160013495
整理番号	1782
掲載日	2016年11月10日
出願番号	特願2016-025819
公開番号	特開2016-157932
出願日	平成28年2月15日(2016.2.15)
公開日	平成28年9月1日(2016.9.1)
優先権データ	特願2015-035152 (2015.2.25) JP
発明者	小林幹典稲葉優文斎藤俊輝北林祐哉平岩篤川原田洋
出願人	学校法人早稲田大学
発明の名称	電力素子
発明の概要	【課題】高耐圧、低損失で安定に動作し、絶縁耐圧をよりいっそう向上させることができる電力素子を提供する。【解決手段】ダイヤモンド基板３４と、ダイヤモンド基板３４の表面側に形成された凹部１０と、凹部１０を覆う水素化層１６と、水素化層１６を被覆する保護膜２４と、ダイヤモンド基板３４の表面側に形成されたソース電極２２ａと、ダイヤモンド基板３４の裏面に形成されたドレイン電極２２ｂと、凹部１０内の保護膜２４に形成されたゲート電極２６ａを備える。【選択図】図１３
従来技術、競合技術の概要	電力素子は、電気機器の電力制御に不可欠であり、この電力素子の損失を低減することによって、エネルギー消費量を大幅に低減することができる。従来のシリコン素子より優れた特性（高耐圧性、低損失性）を備えた電力素子が得られる物質の一つとして、ダイヤモンドが知られている。ダイヤモンドはバンドギャップが大きく、ダイヤモンドを用いることによって、電力素子の小型化・低消費電力化・高効率化が可能である。ダイヤモンド基板の表面を水素化して水素化層を形成することにより、その水素化層の直下に導電層が誘起される。この導電層は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）動作に必要な高い導電性を有するものであり、将来の高効率電力素子への応用が期待されている。最近では、ダイヤモンド半導体表面の水素化層の上に保護膜を設けることによって、安定して動作する電力素子が提案されている（例えば、特許文献１）。
産業上の利用分野	本発明は、電力素子に関し、特にダイヤモンド半導体を用いた電力素子に関する。
特許請求の範囲	【請求項1】ダイヤモンド基板と、前記ダイヤモンド基板の厚さ方向に形成された水素化層と、前記水素化層を被覆する保護膜とを備えることを特徴とする電力素子。【請求項2】前記ダイヤモンド基板と前記保護膜との間に、エピタキシャル成長させて形成したダイヤモンド膜をさらに備え、前記水素化層は、前記ダイヤモンド膜の表面を水素化することにより形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の電力素子。【請求項3】前記エピタキシャル成長させて形成したダイヤモンド膜の厚さは、５０～１０００ｎｍであることを特徴とする請求項２記載の電力素子。【請求項4】前記保護膜は、酸化アルミニウム膜で形成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項記載の電力素子。【請求項5】前記ダイヤモンド基板は、アンドープダイヤモンド層またはｐ型ダイヤモンド層からなる第１の層と、前記第１の層の上に積層され、ｎ型ダイヤモンド層からなる第２の層とのダイヤモンドの積層体を備えることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項記載の電力素子。
国際特許分類(IPC)	H01L 21/336 絶縁ゲートを有するもの H01L 29/78 絶縁ゲートによって生じる電界効果を有するもの H01L 21/338 ショットキーゲートを有するもの H01L 29/778 二次元電荷担体ガスチャンネルをもつもの，例．ＨＥＭＴ H01L 29/812 ショットキーゲートを有するもの H01L 21/337 ＰＮ接合ゲートを有するもの H01L 29/808 ＰＮ接合ゲートを有するもの H01L 29/12 構成材料に特徴のあるもの H01L 21/20 基板上への半導体材料の析出，例．エピタキシャル成長
Fターム	5F102FA01 高耐圧化 5F102GB01 基板表面に平行（横型ＦＥＴ） 5F102GB04 基板表面に垂直（縦型ＦＥＴ） 5F102GC01 横型ＦＥＴの上部ゲート（図面） 5F102GC08 縦型ＦＥＴの埋込みゲート（図面） 5F102GD10 その他（ＭＯＳ，擬似ＭＩＳ） 5F102GL02 ＩＶ族　＊ 5F102GQ09 キャリアとしてホール（正孔）を利用するも 5F102GV05 表面保護膜を形成したもの 5F102HC16 異方向エッチ，方向性エッチ 5F140AA25 高耐圧化 5F140AC01 Ｐｃｈトランジスタ 5F140BA04 ダイヤモンド 5F140BB06 基板表面から離間したチャネル 5F140BB18 超格子構造，ヘテロ構造 5F140BC12 エピタキシャル成長 5F140BD11 金属酸化膜＊ 5F140BF01 単層 5F140BF05 金属＊ 5F140BF43 溝掘りゲート 5F140BH27 ソース，ドレイン材料＊ 5F140BJ11 ２層以上＊ 5F152LL04 プラズマＣＶＤ 5F152LM03 マスクを利用しない（基板を改質，加工） 5F152MM04 ＭＯＳＦＥＴ 5F152NN02 ４族＊ 5F152NQ02 ４族＊
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出願権利状態	公開

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発明の名称	POWER ELEMENT
発明の概要	PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power element, stably operating with a high breakdown voltage and low loss, capable of further improving a dielectric voltage. SOLUTION: The power element includes: a diamond substrate 34; a recess 10 formed on a front surface side of the diamond substrate 34; a hydrogenation layer 16 covering the recess 10; a protective layer 24 covering the hydrogenation layer 16; a source electrode 22a formed on the front surface side of the diamond substrate 34; a drain electrode 22b formed on the rear surface of the diamond substrate 34; and a gate electrode 26a formed on the protective film 24 within the recess 10.

発明の名称

POWER ELEMENT

発明の概要

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power element, stably operating with a high breakdown voltage and low loss, capable of further improving a dielectric voltage.
SOLUTION: The power element includes: a diamond substrate 34; a recess 10 formed on a front surface side of the diamond substrate 34; a hydrogenation layer 16 covering the recess 10; a protective layer 24 covering the hydrogenation layer 16; a source electrode 22a formed on the front surface side of the diamond substrate 34; a drain electrode 22b formed on the rear surface of the diamond substrate 34; and a gate electrode 26a formed on the protective film 24 within the recess 10.

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