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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 UPDATE

国内特許コード P200016746
整理番号 2093
掲載日 2020年4月8日
出願番号 特願2018-161761
公開番号 特開2020-035917
出願日 平成30年8月30日(2018.8.30)
公開日 令和2年3月5日(2020.3.5)
発明者
  • 川原田 洋
  • 矢部 太一
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 UPDATE
発明の概要 【課題】ノーマリオフの電気特性を有するダイヤモンド電界効果トランジスタを提供する。
【解決手段】ダイヤモンド基板10と、ダイヤモンド基板10の上に形成されたソース電極20及びドレイン電極22と、ソース電極20とドレイン電極22との間のダイヤモンド基板10の領域に形成された水素化層30と、水素化層30の上面に接して形成された補助絶縁層51と、補助絶縁層51の上に形成されたゲート絶縁層40と、ゲート絶縁層40の上に形成され、平面視で補助絶縁層51に重なって配置されたゲート電極60とを含む。
【選択図】図1
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)が開発されている。

ダイヤモンド基板を用いた電界効果トランジスタでは、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、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)。

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。

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上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の前記ダイヤモンド基板の領域に形成された水素化層と、
前記水素化層の上面に接して形成された補助絶縁層と、
前記補助絶縁層の上に形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層の上に形成され、平面視で前記補助絶縁層に重なって配置されたゲート電極と
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。

【請求項2】
前記補助絶縁層は、シリコン酸化層であることを特徴とする請求項1に記載のダイヤモンド電界効果トランジスタ。

【請求項3】
前記補助絶縁層は前記水素化層上の一部の領域に配置され、平面視で前記ゲート電極は前記補助絶縁層の全体に重なって配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のダイヤモンド電界効果トランジスタ。

【請求項4】
前記ゲート絶縁層は、前記水素化層上の一部の領域に開口部が配置された第1ゲート絶縁層と、前記開口部を埋め込んで前記第1ゲート絶縁層の上に配置された第2ゲート絶縁層とから形成され、
前記補助絶縁層は、前記第1ゲート絶縁層の開口部の底に配置されていることを特徴とする請求項3に記載のダイヤモンド電界効果トランジスタ。

【請求項5】
前記補助絶縁層は、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を除く前記ダイヤモンド基板の領域に形成されることで、前記水素化層上の全体に配置され、
前記ゲート電極は平面視で前記水素化層上の全体に重なって配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のダイヤモンド電界効果トランジスタ。

【請求項6】
ダイヤモンド基板の上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極の間の前記ダイヤモンド基板の領域を水素終端して水素化層を形成する工程と、
前記水素化層の上面に接する補助絶縁層を形成する工程と、
前記補助絶縁層の上にゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層の上に、平面視で前記補助絶縁層に重なるようにゲート電極を形成する工程と
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7】
前記補助絶縁層を形成する工程は、
前記水素化層の上にシリコン層を形成し、前記シリコン層を酸化することを含むことを特徴とする請求項6に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8】
前記補助絶縁層を形成する工程の前に、前記水素化層上の一部の領域に開口部が設けられた第1ゲート絶縁層を形成する工程を有し、
前記補助絶縁層を形成する工程において、前記第1ゲート絶縁層の開口部に前記補助絶縁層を形成し、
前記補助絶縁層を形成する工程の後に、前記補助絶縁層及び前記第1ゲート絶縁層の上に第2ゲート絶縁層を形成する工程を有し、
前記ゲート絶縁層は、前記第1ゲート絶縁層と前記第2ゲート絶縁層とから形成されることを特徴とする請求項6又は7に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9】
前記補助絶縁層を形成する工程において、
前記補助絶縁層は、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を除く前記ダイヤモンド基板の領域に形成されることで、前記水素化層上の全体に配置され、
前記ゲート電極を形成する工程において、
前記ゲート電極は平面視で前記水素化層上の全体に重なって配置されることを特徴とする請求項6又は7に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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JP2018161761thum.jpg
出願権利状態 公開
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