JP3123127B2 - 電界効果型トランジスタ - Google Patents
電界効果型トランジスタInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイヤモンドを使用し
た電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）に関する。
た電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは高温下、放射線下などの
環境下で安定に動作するデバイスとしておよび高出力・
高周波での動作にも耐え得るデバイスとして応用が注目
されている。ダイヤモンドが高温下でも動作可能な理由
として、バンドギャップが５.５eＶと大きいことが挙げ
られている。このことは、半導体のキャリアが制御され
なくなる温度範囲(真性領域)が１４００℃以下には存在
しないことを示している。さらに、破壊電界が大きく、
飽和易動度が大きいことに加え、熱伝導率が非常に良く
Ｓiの１０倍以上で放熱に大きな寄与を期待できること
などの特徴は高出力のデバイスを作製可能であることを
示している。
環境下で安定に動作するデバイスとしておよび高出力・
高周波での動作にも耐え得るデバイスとして応用が注目
されている。ダイヤモンドが高温下でも動作可能な理由
として、バンドギャップが５.５eＶと大きいことが挙げ
られている。このことは、半導体のキャリアが制御され
なくなる温度範囲(真性領域)が１４００℃以下には存在
しないことを示している。さらに、破壊電界が大きく、
飽和易動度が大きいことに加え、熱伝導率が非常に良く
Ｓiの１０倍以上で放熱に大きな寄与を期待できること
などの特徴は高出力のデバイスを作製可能であることを
示している。
【０００３】安定した高温での動作はノンドープダイヤ
モンド層をゲート電極の下に形成したＦＥＴによって実
現できる(例えば、特開平１−１４３３２３号公報)。し
かし、ノンドープダイヤモンド層を形成する際、下地の
ボロンドープダイヤモンド層を若干エッチングしながら
形成するためそのプロファイルがだれる可能性を持って
いた。実際、ノンドープダイヤモンド層が薄い、例え
ば、２０００Åである場合、ゲートへのリーク電流が大
きいと言う問題点を有している。このことは高出力素子
とするときに問題であった。
モンド層をゲート電極の下に形成したＦＥＴによって実
現できる(例えば、特開平１−１４３３２３号公報)。し
かし、ノンドープダイヤモンド層を形成する際、下地の
ボロンドープダイヤモンド層を若干エッチングしながら
形成するためそのプロファイルがだれる可能性を持って
いた。実際、ノンドープダイヤモンド層が薄い、例え
ば、２０００Åである場合、ゲートへのリーク電流が大
きいと言う問題点を有している。このことは高出力素子
とするときに問題であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、特性
を向上するために、ゲート電極と動作層の間の介在層が
薄くてもリーク電流の少ないＦＥＴを提供することにあ
る。
を向上するために、ゲート電極と動作層の間の介在層が
薄くてもリーク電流の少ないＦＥＴを提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、動作層
がp型の半導体ダイヤモンドからできており、窒素、リ
ン、硫黄および塩素からなる群から選択された少なくと
も１種の元素を１０15〜１０21cm-3の量で含有している
ダイヤモンドからなる介在層をゲート電極と動作層の間
に挟んだ構造を有することを特徴とする電界効果型トラ
ンジスタによって達成される。
がp型の半導体ダイヤモンドからできており、窒素、リ
ン、硫黄および塩素からなる群から選択された少なくと
も１種の元素を１０15〜１０21cm-3の量で含有している
ダイヤモンドからなる介在層をゲート電極と動作層の間
に挟んだ構造を有することを特徴とする電界効果型トラ
ンジスタによって達成される。
【０００６】本発明は、ダイヤモンドＦＥＴを高温、高
出力、高周波に適するように、ゲート電極と動作層の間
に窒素、リン等をドーピングしたダイヤモンド層(介在
層)を形成した構造によって、ＦＥＴの特性、特にゲー
ト・ドレインあるいはソース・ゲートのダイオード特性
を向上させるものである。介在層におけるドーピングの
濃度は、１０15〜１０21cm-3の量である。１０15cm-3未
満または１０21cm-3を越えると、ゲート電極のリーク電
流が大きくなり、トランジスタ特性となりにくいためで
ある。１０15cm-3未満では、下部のｐ型層からくるボロ
ンを補償できなくなって、ゲート層のリーク電流が増加
すると考えられる。また、１０21cm-3を越えると、不純
物が多量にはいることにより、膜の結晶性が保てなくな
り、非ダイヤ成分に起因するリーク電流が大きくなると
考えられる。
出力、高周波に適するように、ゲート電極と動作層の間
に窒素、リン等をドーピングしたダイヤモンド層(介在
層)を形成した構造によって、ＦＥＴの特性、特にゲー
ト・ドレインあるいはソース・ゲートのダイオード特性
を向上させるものである。介在層におけるドーピングの
濃度は、１０15〜１０21cm-3の量である。１０15cm-3未
満または１０21cm-3を越えると、ゲート電極のリーク電
流が大きくなり、トランジスタ特性となりにくいためで
ある。１０15cm-3未満では、下部のｐ型層からくるボロ
ンを補償できなくなって、ゲート層のリーク電流が増加
すると考えられる。また、１０21cm-3を越えると、不純
物が多量にはいることにより、膜の結晶性が保てなくな
り、非ダイヤ成分に起因するリーク電流が大きくなると
考えられる。
【０００７】ダイヤモンドは、バンドギャップが５．５
eＶと大きいため、真性領域に相当する温度領域は、ダ
イヤモンドが熱的に安定な１４００℃以下には存在しな
い。また化学的にも非常に安定である。また、ダイヤモ
ンドの熱伝導率は２０(Ｗ／cm・Ｋ)とＳiの１０倍以上
であり、放熱性にも優れている。さらに、ダイヤモンド
は、キャリアの移動度が大きい(電子移動度:２０００(c
m2／Ｖ・秒)、ホール移動度:２１００(cm2／Ｖ・秒)、
３００Ｋ)、誘電率が小さい(Ｋ＝５.５)、破壊電界が大
きい(Ｅ＝５×１０6Ｖ／cm)などの特徴を有しており、
高周波で大電力用のデバイスを作製することができる。
eＶと大きいため、真性領域に相当する温度領域は、ダ
イヤモンドが熱的に安定な１４００℃以下には存在しな
い。また化学的にも非常に安定である。また、ダイヤモ
ンドの熱伝導率は２０(Ｗ／cm・Ｋ)とＳiの１０倍以上
であり、放熱性にも優れている。さらに、ダイヤモンド
は、キャリアの移動度が大きい(電子移動度:２０００(c
m2／Ｖ・秒)、ホール移動度:２１００(cm2／Ｖ・秒)、
３００Ｋ)、誘電率が小さい(Ｋ＝５.５)、破壊電界が大
きい(Ｅ＝５×１０6Ｖ／cm)などの特徴を有しており、
高周波で大電力用のデバイスを作製することができる。
【０００８】従来、ゲート電極からのリーク電流が発生
することがあったが、これは、ノンドープダイヤモンド
を形成する際に下地のボロンドープダイヤモンド層から
ボロンがノンドープダイヤモンド層に混入することが原
因であると思われる。そこで、ダイヤモンドに窒素を混
入させた介在層は、界面から急峻にボロンを補償し、電
気的に高抵抗である。従って、窒素ドープダイヤモンド
からなる介在層が薄くても、リーク電流を低く抑えるこ
とができる。介在層は、リン、硫黄、ヒ素、塩素等の周
期律表のＶ、ＶＩ、ＶII族元素をドーパントとして含有
してよい。また、ケイ素（Ｓi）、ゲルマニウム（Ｇe）
等のＩＶ族元素を含有してもよい。また、リチウム等の
Ｉ族元素を含有してもよい。その中でもリンやＳiは原
子半径が小さく、結晶を壊し過ぎないことから、窒素、
リチウムに次いで特に好ましい。
することがあったが、これは、ノンドープダイヤモンド
を形成する際に下地のボロンドープダイヤモンド層から
ボロンがノンドープダイヤモンド層に混入することが原
因であると思われる。そこで、ダイヤモンドに窒素を混
入させた介在層は、界面から急峻にボロンを補償し、電
気的に高抵抗である。従って、窒素ドープダイヤモンド
からなる介在層が薄くても、リーク電流を低く抑えるこ
とができる。介在層は、リン、硫黄、ヒ素、塩素等の周
期律表のＶ、ＶＩ、ＶII族元素をドーパントとして含有
してよい。また、ケイ素（Ｓi）、ゲルマニウム（Ｇe）
等のＩＶ族元素を含有してもよい。また、リチウム等の
Ｉ族元素を含有してもよい。その中でもリンやＳiは原
子半径が小さく、結晶を壊し過ぎないことから、窒素、
リチウムに次いで特に好ましい。
【０００９】本発明のＦＥＴの一例を、図１に示す。こ
のＦＥＴは、基板１１、半導体ダイヤモンド層（動作
層）１２、介在層１３、ソース電極１４、ドレイン電極
１４'およびゲート電極１５を有する。基板１１は、絶
縁性であることが好ましい。基板は、例えば、天然また
は人工(高圧合成)のバルク単結晶ダイヤモンド、気相合
成された多結晶または単結晶ダイヤモンド、ＢＮ、Ｓ
ｉ、ＳｉＣなどであってよい。多結晶ダイヤモンド基板
を用いる場合、研磨して平坦な面を形成しておくことが
好ましい。半導体ダイヤモンド層１２は、ｐ型半導体で
あり、ドーパントとしてボロンなどを含む。半導体ダイ
ヤモンド層の厚さは、通常、０．０１μｍ〜１μｍであ
る。
のＦＥＴは、基板１１、半導体ダイヤモンド層（動作
層）１２、介在層１３、ソース電極１４、ドレイン電極
１４'およびゲート電極１５を有する。基板１１は、絶
縁性であることが好ましい。基板は、例えば、天然また
は人工(高圧合成)のバルク単結晶ダイヤモンド、気相合
成された多結晶または単結晶ダイヤモンド、ＢＮ、Ｓ
ｉ、ＳｉＣなどであってよい。多結晶ダイヤモンド基板
を用いる場合、研磨して平坦な面を形成しておくことが
好ましい。半導体ダイヤモンド層１２は、ｐ型半導体で
あり、ドーパントとしてボロンなどを含む。半導体ダイ
ヤモンド層の厚さは、通常、０．０１μｍ〜１μｍであ
る。
【００１０】介在層１３は、半導体のように低抵抗であ
る必要がない。介在層は高抵抗であることが好ましく、
介在層の抵抗率は好ましくは１００Ω・cm以上、より好
ましくは１０4Ω・cm以上である。したがって、本発明
のＦＥＴは通常、ＭＩＳ型である。ダイヤモンドは、窒
素などを添加しても高抵抗を保持できる。介在層の厚さ
は、ソース電極１４およびドレイン電極１４'の厚さよ
りも（例えば、５００Å以上で）厚いことが好ましく、
通常は５００〜５０００Åである。ソース電極１４およ
びドレイン電極１４'を形成する金属は、タングステン
（Ｗ）、モリブデン（Ｍo）、タンタル（Ｔa）、チタン
（Ｔi）等の９００℃以上の融点を有する金属であるこ
とが好ましい。タングステンおよびチタンが特に好まし
い。ソース・ドレイン電極の厚さは、通常３００〜３０
００Åである。ゲート電極１５を形成する金属は、ソー
ス・ドレイン電極と異なった金属であることが好まし
く、例えば、金、アルミニウム、マグネシウム、ニッケ
ルである。ゲート電極の厚さは、通常、３００〜３００
０Åである。
る必要がない。介在層は高抵抗であることが好ましく、
介在層の抵抗率は好ましくは１００Ω・cm以上、より好
ましくは１０4Ω・cm以上である。したがって、本発明
のＦＥＴは通常、ＭＩＳ型である。ダイヤモンドは、窒
素などを添加しても高抵抗を保持できる。介在層の厚さ
は、ソース電極１４およびドレイン電極１４'の厚さよ
りも（例えば、５００Å以上で）厚いことが好ましく、
通常は５００〜５０００Åである。ソース電極１４およ
びドレイン電極１４'を形成する金属は、タングステン
（Ｗ）、モリブデン（Ｍo）、タンタル（Ｔa）、チタン
（Ｔi）等の９００℃以上の融点を有する金属であるこ
とが好ましい。タングステンおよびチタンが特に好まし
い。ソース・ドレイン電極の厚さは、通常３００〜３０
００Åである。ゲート電極１５を形成する金属は、ソー
ス・ドレイン電極と異なった金属であることが好まし
く、例えば、金、アルミニウム、マグネシウム、ニッケ
ルである。ゲート電極の厚さは、通常、３００〜３００
０Åである。
【００１１】本発明のＦＥＴは、例えば、図２に示すよ
うな工程によって製造することができる。 (a) 基板２１の上に、半導体ダイヤモンド層２２を形
成する。半導体ダイヤモンド層は、例えば、気相合成に
よって形成することができる。 (b) ソース・ドレイン電極の金属を蒸着させる。この
際、メタルマスク２９を用いて、ソース・ドレインの形
状にパターニングする。
うな工程によって製造することができる。 (a) 基板２１の上に、半導体ダイヤモンド層２２を形
成する。半導体ダイヤモンド層は、例えば、気相合成に
よって形成することができる。 (b) ソース・ドレイン電極の金属を蒸着させる。この
際、メタルマスク２９を用いて、ソース・ドレインの形
状にパターニングする。
【００１２】(c) ソース・ドレイン電極をマスクとし
て介在層をソース・ドレイン電極以外の部分に選択的に
成長させる。マスクの電極の上には介在層は形成されな
い。介在層は、気相合成によって形成することができ
る。次いで、酸素分子または酸素プラズマを含む雰囲気
中で熱処理する。大気中で加熱処理することが好まし
い。大気中での加熱処理は、例えば、３５０〜５００℃
の温度で行う。処理時間は、通常、０．１分〜５時間、
例えば１〜３０分である。このような酸素を含んだ処理
によって、ゲート電極として、種々の金属を使用するこ
とが可能になる。
て介在層をソース・ドレイン電極以外の部分に選択的に
成長させる。マスクの電極の上には介在層は形成されな
い。介在層は、気相合成によって形成することができ
る。次いで、酸素分子または酸素プラズマを含む雰囲気
中で熱処理する。大気中で加熱処理することが好まし
い。大気中での加熱処理は、例えば、３５０〜５００℃
の温度で行う。処理時間は、通常、０．１分〜５時間、
例えば１〜３０分である。このような酸素を含んだ処理
によって、ゲート電極として、種々の金属を使用するこ
とが可能になる。
【００１３】(d) ゲート電極の金属を全面に蒸着す
る。 (e) ゲート電極の形状にパターニングする。パターニ
ングは、例えば、フォトリソグラフィーなどによって行
える。パターニングには、ソース・ドレイン電極とのエ
ッチング差を利用できるエッチャントを用いることがで
きる。
る。 (e) ゲート電極の形状にパターニングする。パターニ
ングは、例えば、フォトリソグラフィーなどによって行
える。パターニングには、ソース・ドレイン電極とのエ
ッチング差を利用できるエッチャントを用いることがで
きる。
【００１４】気相合成ダイヤモンド膜を形成する方法と
しては、 (１)直流または交流電界により放電を起こし、原料ガス
を活性化する方法、 (２)熱電子放射材を加熱し、原料ガスを活性化する方
法、 (３)ダイヤモンドを成長させる表面をイオンで衝撃する
方法、 (４)レーザーや紫外線などの光で原料ガスを励起する方
法、及び (５)原料ガスを燃焼させる方法 等各種の方法があるが、いずれの方法も本発明に用いる
ことができ、発明の効果は変わらない。
しては、 (１)直流または交流電界により放電を起こし、原料ガス
を活性化する方法、 (２)熱電子放射材を加熱し、原料ガスを活性化する方
法、 (３)ダイヤモンドを成長させる表面をイオンで衝撃する
方法、 (４)レーザーや紫外線などの光で原料ガスを励起する方
法、及び (５)原料ガスを燃焼させる方法 等各種の方法があるが、いずれの方法も本発明に用いる
ことができ、発明の効果は変わらない。
【００１５】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明
する。
する。
【００１６】実施例１ 図２にしたがってＦＥＴを作製した。 (a) まず、人工の単結晶ダイヤモンド基板(Ｉb)２１上
にマイクロ波プラズマＣＶＤ法によって厚さ約２５００
Åのボロンドープダイヤモンド層２２を次のような条件
で形成した。 Ｈ2流量:１００ＳＣＣＭ、ＣＨ4流量:６ＳＣＣＭ、Ｂ2
Ｈ6(１０ppm)流量:１ＳＣＣＭ、圧力:４０Ｔorr、パワ
ー:３００Ｗ、基板温度：約８３０℃、反応時間：２０
分。 (b) メタルマスク２９を用いて、ソース・ドレイン電
極２４としてタングステンをソース・ドレインの形状に
蒸着した。
にマイクロ波プラズマＣＶＤ法によって厚さ約２５００
Åのボロンドープダイヤモンド層２２を次のような条件
で形成した。 Ｈ2流量:１００ＳＣＣＭ、ＣＨ4流量:６ＳＣＣＭ、Ｂ2
Ｈ6(１０ppm)流量:１ＳＣＣＭ、圧力:４０Ｔorr、パワ
ー:３００Ｗ、基板温度：約８３０℃、反応時間：２０
分。 (b) メタルマスク２９を用いて、ソース・ドレイン電
極２４としてタングステンをソース・ドレインの形状に
蒸着した。
【００１７】(c) ソース・ドレイン電極をマスクとし
て厚さ約２０００Åの窒素ドープダイヤモンド層２３を
ソース・ドレイン電極以外の部分に選択的に成長させ
た。この時、選択的に成長した部分は単結晶が成長して
おり、マスクの電極の上にはダイヤモンドは形成されて
いなかった。窒素ドープダイヤモンド層の窒素含有量
は、５×１０19ｃｍ-3であった。窒素ドープダイヤモン
ド層は次のような条件で形成した。 Ｈ2流量:１００ＳＣＣＭ、ＣＨ4流量:６ＳＣＣＭ、Ｎ2
流量(１００ppm):１ＳＣＣＭ、圧力:４０Ｔorr、パワ
ー:３００Ｗ、基板温度:約８３０℃、成長時間:１５
分。 次いで、大気中において４５０℃で１分間アニールし
た。 (e) ゲート電極を形成するため、Ａu電極を全面に蒸着
した。 (f) フォトリソグラフィーによって、ゲート電極２５
の形状にパターニングした。作製したＦＥＴの特性を図
３に示す。６００℃で安定に動作した。
て厚さ約２０００Åの窒素ドープダイヤモンド層２３を
ソース・ドレイン電極以外の部分に選択的に成長させ
た。この時、選択的に成長した部分は単結晶が成長して
おり、マスクの電極の上にはダイヤモンドは形成されて
いなかった。窒素ドープダイヤモンド層の窒素含有量
は、５×１０19ｃｍ-3であった。窒素ドープダイヤモン
ド層は次のような条件で形成した。 Ｈ2流量:１００ＳＣＣＭ、ＣＨ4流量:６ＳＣＣＭ、Ｎ2
流量(１００ppm):１ＳＣＣＭ、圧力:４０Ｔorr、パワ
ー:３００Ｗ、基板温度:約８３０℃、成長時間:１５
分。 次いで、大気中において４５０℃で１分間アニールし
た。 (e) ゲート電極を形成するため、Ａu電極を全面に蒸着
した。 (f) フォトリソグラフィーによって、ゲート電極２５
の形状にパターニングした。作製したＦＥＴの特性を図
３に示す。６００℃で安定に動作した。
【００１８】比較例１ 窒素ドープダイヤモンド層の代わりにノンドープダイヤ
モンド層を形成する以外は、実施例１の手順を繰り返し
た。得られたＦＥＴの特性を図４に示す。実施例１と比
較例１の結果から、窒素ドープダイヤモンド層を用いた
ＦＥＴはリーク電流が抑えられていることがわかる。
モンド層を形成する以外は、実施例１の手順を繰り返し
た。得られたＦＥＴの特性を図４に示す。実施例１と比
較例１の結果から、窒素ドープダイヤモンド層を用いた
ＦＥＴはリーク電流が抑えられていることがわかる。
【００１９】実施例２ ボロンドープダイヤモンド層および窒素ドープダイヤモ
ンド層の形成条件を次のようにする以外は、実施例１と
同様の手順を繰り返した。ボロンドープダイヤモンド層 Ｈ2流量:１００ＳＣＣＭ、ＣＨ4流量:６ＳＣＣＭ、Ｂ2
Ｈ6(１０ppm)流量:１ＳＣＣＭ、圧力:４０Ｔorr、パワ
ー:１５０Ｗ、基板温度：約７５０℃、成長時間：１５
分、膜厚：約８００Å。窒素ドープダイヤモンド層 Ｈ2流量:１００ＳＣＣＭ、ＣＨ4流量:６ＳＣＣＭ、Ｎ
2(１００ppm)流量:１ＳＣＣＭ、圧力:４０Ｔorr、パワ
ー:１５０Ｗ、基板温度：約７５０℃。成長時間：１５
分、膜厚：約８００Å。 作製したＦＥＴについて動作を確認した。６００℃で安
定に動作した。
ンド層の形成条件を次のようにする以外は、実施例１と
同様の手順を繰り返した。ボロンドープダイヤモンド層 Ｈ2流量:１００ＳＣＣＭ、ＣＨ4流量:６ＳＣＣＭ、Ｂ2
Ｈ6(１０ppm)流量:１ＳＣＣＭ、圧力:４０Ｔorr、パワ
ー:１５０Ｗ、基板温度：約７５０℃、成長時間：１５
分、膜厚：約８００Å。窒素ドープダイヤモンド層 Ｈ2流量:１００ＳＣＣＭ、ＣＨ4流量:６ＳＣＣＭ、Ｎ
2(１００ppm)流量:１ＳＣＣＭ、圧力:４０Ｔorr、パワ
ー:１５０Ｗ、基板温度：約７５０℃。成長時間：１５
分、膜厚：約８００Å。 作製したＦＥＴについて動作を確認した。６００℃で安
定に動作した。
【００２０】実施例３ 窒素の代わりにリンを用いてリンドープダイヤモンド層
を形成する以外は、実施例１と同様の手順を繰り返し
た。リンドープダイヤモンド層のリン含有量は、１×１
０19ｃｍ-3であった。リンドープダイヤモンド層の形成
条件は次のとおりであった。Ｈ2流量:１００ＳＣＣＭ、
ＣＨ4流量:６ＳＣＣＭ、ＰＨ3(１０ppm)流量:５ＳＣＣ
Ｍ、圧力:４０Ｔorr、パワー:３００Ｗ、基板温度：約
８３０℃、成長時間：１５分、膜厚：約２０００Å。作
製したＦＥＴについて動作を確認した。６００℃で安定
に動作した。 実施例４ 窒素の代わりに硫化水素を用いて硫黄ドープダイヤモン
ド層を形成する以外は、実施例１と同様の手順を繰り返
した。硫黄ドープダイヤモンド層の形成条件は次のとお
りであった。Ｈ2流量:１００ＳＣＣＭ、ＣＨ4流量:６Ｓ
ＣＣＭ、Ｈ2希釈Ｈ2Ｓ(１００ppm)流量:３ＳＣＣＭ、圧
力:４０Ｔorr、パワー:３００Ｗ、基板温度：約８８０
℃。作製したＦＥＴについて動作を確認した。６００℃
で安定に動作した。 実施例５ 窒素の代わりに塩化水素を用いて塩素ドープダイヤモン
ド層を形成する以外は、実施例１と同様の手順を繰り返
した。塩素ドープダイヤモンド層の形成条件は次のとお
りであった。Ｈ2流量:１００ＳＣＣＭ、ＣＨ4流量:６Ｓ
ＣＣＭ、Ｈ2希釈ＨＣｌ（１００ppm)流量:２ＳＣＣＭ、
圧力:４０Ｔorr、パワー:３００Ｗ、基板温度：約８８
０℃。作製したＦＥＴについて動作を確認した。６００
℃で安定に動作した。
を形成する以外は、実施例１と同様の手順を繰り返し
た。リンドープダイヤモンド層のリン含有量は、１×１
０19ｃｍ-3であった。リンドープダイヤモンド層の形成
条件は次のとおりであった。Ｈ2流量:１００ＳＣＣＭ、
ＣＨ4流量:６ＳＣＣＭ、ＰＨ3(１０ppm)流量:５ＳＣＣ
Ｍ、圧力:４０Ｔorr、パワー:３００Ｗ、基板温度：約
８３０℃、成長時間：１５分、膜厚：約２０００Å。作
製したＦＥＴについて動作を確認した。６００℃で安定
に動作した。 実施例４ 窒素の代わりに硫化水素を用いて硫黄ドープダイヤモン
ド層を形成する以外は、実施例１と同様の手順を繰り返
した。硫黄ドープダイヤモンド層の形成条件は次のとお
りであった。Ｈ2流量:１００ＳＣＣＭ、ＣＨ4流量:６Ｓ
ＣＣＭ、Ｈ2希釈Ｈ2Ｓ(１００ppm)流量:３ＳＣＣＭ、圧
力:４０Ｔorr、パワー:３００Ｗ、基板温度：約８８０
℃。作製したＦＥＴについて動作を確認した。６００℃
で安定に動作した。 実施例５ 窒素の代わりに塩化水素を用いて塩素ドープダイヤモン
ド層を形成する以外は、実施例１と同様の手順を繰り返
した。塩素ドープダイヤモンド層の形成条件は次のとお
りであった。Ｈ2流量:１００ＳＣＣＭ、ＣＨ4流量:６Ｓ
ＣＣＭ、Ｈ2希釈ＨＣｌ（１００ppm)流量:２ＳＣＣＭ、
圧力:４０Ｔorr、パワー:３００Ｗ、基板温度：約８８
０℃。作製したＦＥＴについて動作を確認した。６００
℃で安定に動作した。
【００２１】
【発明の効果】本発明のＦＥＴは室温〜６００℃の範囲
で安定して動作する。本発明のＦＥＴにおいて、リーク
電流は少ない。介在層が薄い場合にも、比較的大きなゲ
ート電圧をかけても破壊することはない。また、ゲート
電極がどの様な金属からできていても、その動作に影響
はない。
で安定して動作する。本発明のＦＥＴにおいて、リーク
電流は少ない。介在層が薄い場合にも、比較的大きなゲ
ート電圧をかけても破壊することはない。また、ゲート
電極がどの様な金属からできていても、その動作に影響
はない。
【図１】 本発明のＦＥＴの一例の断面図である。
【図２】 本発明のＦＥＴの製造工程を示す断面図であ
る。
る。
【図３】 実施例１のＦＥＴの特性を示すグラフであ
る。
る。
【図４】 比較例１のＦＥＴの特性を示すグラフであ
る。
る。
１１，２１…基板、 １２，２２…半導体ダイヤ
モンド層、 １３，２３…介在層、 １４，１４'，２４…ソース
・ドレイン電極、 １５，２５…ゲート電極。
モンド層、 １３，２３…介在層、 １４，１４'，２４…ソース
・ドレイン電極、 １５，２５…ゲート電極。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−143323（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−110866（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−94429（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−158774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−68966（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/78
Claims (1)
- 【請求項１】 動作層がp型の半導体ダイヤモンドから
できており、窒素、リン、硫黄および塩素からなる群か
ら選択された少なくとも１種の元素を１０15〜１０21cm
-3の量で含有しているダイヤモンドからなる介在層をゲ
ート電極と動作層の間に挟んだ構造を有することを特徴
とする電界効果型トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03180899A JP3123127B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 電界効果型トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03180899A JP3123127B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 電界効果型トランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529610A JPH0529610A (ja) | 1993-02-05 |
| JP3123127B2 true JP3123127B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=16091263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03180899A Expired - Fee Related JP3123127B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 電界効果型トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3123127B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5559367A (en) * | 1994-07-12 | 1996-09-24 | International Business Machines Corporation | Diamond-like carbon for use in VLSI and ULSI interconnect systems |
| JP3436278B2 (ja) * | 1994-09-16 | 2003-08-11 | 住友電気工業株式会社 | 電界効果トランジスタ |
| JP5112404B2 (ja) * | 2009-09-01 | 2013-01-09 | 日本電信電話株式会社 | ダイヤモンド電界効果トランジスタ |
-
1991
- 1991-07-22 JP JP03180899A patent/JP3123127B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH0529610A (ja) | 1993-02-05 |
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