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SiC JUNCTION FIELD EFFECT TRANSISTOR AND SiC COMPLEMENTARY JUNCTION FIELD EFFECT TRANSISTOR

Patent code P180015659
File No. 5407
Posted date Nov 22, 2018
Application number P2016-106386
Publication number P2017-212397A
Date of filing May 27, 2016
Date of publication of application Nov 30, 2017
Inventor
  • (In Japanese)木本 恒暢
  • (In Japanese)藤原 寛朗
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title SiC JUNCTION FIELD EFFECT TRANSISTOR AND SiC COMPLEMENTARY JUNCTION FIELD EFFECT TRANSISTOR
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an easy-to-manufacture normally-off SiC junction field effect transistor capable of operating stably at high temperature, with extremely small power consumption.
SOLUTION: A SiC junction field effect transistor includes a semi-insulating SiC substrate 10, a first conductivity type channel region 11 formed on the principal surface of the semi-insulating SiC substrate, a second conductivity type gate region 14 formed on the principal surface of the channel region, and first conductivity type source region 12 and drain region 13 formed on the principal surface of the channel region on the opposite sides of the gate region. Assuming the impurity density of the channel region is N (cm-3), and the thickness of the channel region below the gate region is D (cm), following relation is satisfied; ND2<3×107 cm-1.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

炭化珪素(SiC)は、絶縁破壊電界強度がシリコン(Si)に比べて約10倍高いため、Siの限界を超える高耐圧パワーデバイスが開発されている。

一方、現在の半導体集積回路は、主にシリコン(Si)で作製されているが、産業分野においては、自動車や航空機のエンジン制御、自動車タイヤのモニター、宇宙用エレクトロニクスなど、Siでは実現不可能な200℃以上の高温において動作する集積回路が渇望されている。

SiCは、バンドギャップがSiに比べて約3倍高いため、500℃以上の高温環境下で動作する集積回路が作製可能である。

SiC基板を用いて作製した集積回路として、例えば、非特許文献1には、相補型MOSFETで構成された集積回路が、非特許文献2には、nチャネルJFETで構成された集積回路が開示されている。また、特許文献1には、nチャネルJFETとpチャネルJFETとを半絶縁性のSiC層で絶縁分離した相補型JFETが開示されている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、炭化珪素(SiC)基板を用いて形成されたノーマリオフ型のSiC接合型電界効果トランジスタ(以下、「SiC JFET」という)、及び、このJFETで構成されたnチャネルJFET及びpチャネルJFETを備えたSiC相補型接合型電界効果トランジスタ(以下、「SiC相補型JFET」という)に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
半絶縁性SiC基板と、
前記半絶縁性SiC基板の主面に形成された第1導電型のチャネル領域と、
前記チャネル領域の主面に形成された第2導電型のゲート領域と、
前記チャネル領域の主面であって、前記ゲート領域を挟んで形成された第1導電型のソース領域及びドレイン領域と
を備えたノーマリオフ型のSiC接合型電界効果トランジスタであって、
前記チャネル領域の不純物濃度をN(cm-3)、前記ゲート領域下における前記チャネル領域の厚さをD(cm)としたとき、ND2<3×107cm-1を満たすことを特徴とするSiC接合型電界効果トランジスタ。

【請求項2】
 
前記チャネル領域、前記ゲート領域、前記ソース領域、及び前記ドレイン領域は、それぞれ、イオン注入層で構成されていることを特徴とする請求項1に記載のSiC接合型電界効果トランジスタ。

【請求項3】
 
半絶縁性SiC基板と、
前記半絶縁性SiC基板の主面側に形成された第1導電型の埋込チャネル領域と、
前記半絶縁性SiC基板の主面であって、前記埋込チャネル領域上に形成された第2導電型のゲート領域と、
前記半絶縁性SiC基板の主面であって、前記埋込チャネル領域上に、前記ゲート領域を挟んで形成された第1導電型のソース領域及びドレイン領域と
を備えたノーマリオフ型のSiC接合型電界効果トランジスタであって、
前記埋込チャネル領域の不純物濃度をN(cm-3)、前記埋込チャネル領域の厚さをL(cm)としたとき、NL2<3×107cm-1を満たすことを特徴とするSiC接合型電界効果トランジスタ。

【請求項4】
 
前記埋込チャネル領域、前記ゲート領域、前記ソース領域、及び前記ドレイン領域は、それぞれ、イオン注入層で構成されていることを特徴とする請求項3に記載のSiC接合型電界効果トランジスタ。

【請求項5】
 
半絶縁性SiC基板に、nチャネル接合型電界効果トランジスタと、pチャネル接合型電界効果トランジスタとが形成されたSiC相補型接合型電界効果トランジスタであって、
前記nチャネル接合型電界効果トランジスタ及びpチャネル接合型電界効果トランジスタは、それぞれ、請求項1~4の何れかに記載のノーマリオフ型のSiC接合型電界効果トランジスタで構成されており、
前記nチャネル接合型電界効果トランジスタのチャネル領域または埋込チャネル領域と、前記pチャネル接合型電界効果トランジスタのチャネル領域または埋込チャネル領域とは、前記半絶縁性SiC基板内において、互いに離間して形成されていることを特徴とするSiC相補型接合型電界効果トランジスタ。

【請求項6】
 
SiC基板と、
前記SiC基板上に形成された第1導電型の低濃度エピタキシャル層と、
前記低濃度エピタキシャル層の主面に形成された第2導電型のウェル領域と、
前記ウェル領域内に形成された第1導電型のチャネル領域と、
前記チャネル領域の主面に形成された第2導電型のゲート領域と、
前記チャネル領域の主面であって、前記ゲート領域を挟んで形成された第1導電型のソース領域及びドレイン領域と
を備えたノーマリオフ型のSiC接合型電界効果トランジスタであって、
前記チャネル領域の不純物濃度をN(cm-3)、前記ゲート領域下における前記チャネル領域の厚さをL(cm)としたとき、NL2<3×107cm-1を満たすことを特徴とするSiC接合型電界効果トランジスタ。

【請求項7】
 
前記ウェル領域、前記チャネル領域、前記ゲート領域、前記ソース領域、及び前記ドレイン領域は、それぞれ、イオン注入層で構成されていることを特徴とする請求項6に記載のSiC接合型電界効果トランジスタ。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2016106386thum.jpg
State of application right Published
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