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SiC接合型電界効果トランジスタ及びSiC相補型接合型電界効果トランジスタ NEW

国内特許コード P180015659
整理番号 5407
掲載日 2018年11月22日
出願番号 特願2016-106386
公開番号 特開2017-212397
出願日 平成28年5月27日(2016.5.27)
公開日 平成29年11月30日(2017.11.30)
発明者
  • 木本 恒暢
  • 藤原 寛朗
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 SiC接合型電界効果トランジスタ及びSiC相補型接合型電界効果トランジスタ NEW
発明の概要 【課題】高温で安定に動作可能で、消費電力が極めて小さく、かつ作製が容易な、ノーマリオフ型のSiC接合型電界効果トランジスタを提供する。
【解決手段】SiC接合型電界効果トランジスタは、半絶縁性SiC基板10と、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11と、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14と、チャネル領域の主面であって、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12及びドレイン領域13とを備え、チャネル領域の不純物濃度をN(cm-3)、ゲート領域下におけるチャネル領域の厚さをD(cm)としたとき、ND<3×10cm-1を満たす。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


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。

産業上の利用分野


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。

特許請求の範囲 【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、ND<3×10cm-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、NL<3×10cm-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、NL<3×10cm-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。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016106386thum.jpg
出願権利状態 公開
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