JP4908409B2

Diamond semiconductor element and process for producing the same

Abstract

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JP4908409B2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 140

Term

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Expired 20 June 2026, 0.3 years ago.

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11 claims: 5 independent, 6 dependent

  1. 1
    単結晶ダイヤモンド薄膜と、前記単結晶ダイヤモンド薄膜の内部に形成された正孔または電子チャンネルと、前記単結晶ダイヤモンド薄膜上に形成されたドレイン電極、ゲート電極、およびソース電極 とを備える 電界効果トランジスタにおいて、 前記単結晶ダイヤモンド薄膜の表面の面方位に対して前記単結晶ダイヤモンド薄膜の結晶軸[001]方向が、または、前記チャンネルの形成面の面方位に対して前記単結晶ダイヤモンド薄膜の結晶軸[001]方向が、傾斜して おり、 前記ゲート電極の長手方向と前記単結晶ダイヤモンド薄膜の結晶軸[110]方向との成す角度βは、マイナス30度からプラス30度の範囲にある ことを特徴とする電界効果トランジスタ。
  2. 2
    前記単結晶ダイヤモンド薄膜の表面の面方位と前記単結晶ダイヤモンド薄膜の結晶軸[001]方向との成す角度αd、または、前記チャンネルの形成面の面方位と前記単結晶ダイヤモンド薄膜の結晶軸[001]方向との成す角度αcは、0.05度から1.1度の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の電界効果トランジスタ。
  3. 3
    前記単結晶ダイヤモンド薄膜が、 基板上に 形成されたこと を特徴とする 請求項1または請求項2に記載の 電界効果トランジスタ。
  4. 4
    前記基板は、 単結晶ダイヤモンド 基板であり、前記単結晶ダイヤモンド基板 と前記単結晶ダイヤモンド薄膜 との界 面の面方位と前記単結晶ダイヤモンド 基板 の結晶軸[001]方向との成す角度 αs は、0.05度から1.1度の範囲にあることを特徴とする請求項3に記載の電界効果トランジスタ。
  5. 5
    単結晶ダイヤモンド薄膜 と、前記単結晶ダイヤモンド薄膜の上に形成された正孔または電子チャンネルと、前記チャンネル上に形成されたドレイン電極、ゲート電極、およびソース電極 とを備える 電界効果トランジスタにおいて、 前記チャンネルの表面の面方位に対して前記単結晶ダイヤモンド薄膜の結晶軸[001]方向が傾斜して おり、 前記ゲート電極の長手方向と前記単結晶ダイヤモンド薄膜の結晶軸[110]方向との成す角度βは、マイナス30度からプラス30度の範囲にある ことを特徴とする電界効果トランジスタ。
  6. 6
    前記チャンネルの表面の面方位と前記単結晶ダイヤモンド薄膜の結晶軸[001]方向との成す角度αcは、0.05度から1.1度の範囲にあることを特徴とする請求項5に記載の電界効果トランジスタ。
  7. 7
    前記単結晶ダイヤモンド薄膜が、基板上に形成されたことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の電界効果トランジスタ。
  8. 8
    前記基板は、単結晶ダイヤモンド基板であり、前記単結晶ダイヤモンド基板と前記単結晶ダイヤモンド薄膜との界面の面方位と前記単結晶ダイヤモンド基板の結晶軸[001]方向との成す角度αsは、0.05度から1.1度の範囲にあることを特徴とする請求項7 に記載の電界効果トランジスタ。
  9. 9
    請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の 電界効果トランジスタの製造方法において、 基板 上に、 単結晶ダイヤモンド薄膜 を形成するステップと、 形成した 前記単結晶ダイヤモンド薄膜上に前記チャンネルを形成するステップと、 形成された前記チャンネル上に、前記単結晶ダイヤモンド薄膜をさらに形成するステップと、 前記チャンネル上の 前記単結晶ダイヤモンド薄膜の表面の面方位を前記単結晶ダイヤモンド薄膜の 結晶軸 [001]方向に対して傾斜させるように前記単結晶ダイヤモンド薄膜の表面を研磨加工するステップと、 ゲート電極を、該ゲート電極の長手方向と前記単結晶ダイヤモンド薄膜の結晶軸[110]方向との成す角度βが、マイナス30度からプラス30度の範囲となるよう前記研磨加工された単結晶ダイヤモンド薄膜の上に形成するステップと を備えることを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
  10. 10
    請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の 電界効果トランジスタの製造方法において、 基板 上に、 単結晶ダイヤモンド薄膜 を形成するステップと、 形成した前記単結晶ダイヤモンド薄膜表面を前記単結晶ダイヤモンド薄膜の 結晶軸 [001]方向に対して傾斜させるように、前記単結晶ダイヤモンド薄膜表面を研磨加工するステップと、 研磨加工した前記単結晶ダイヤモンド薄膜上に前記チャンネルを形成するステップと、 形成された前記チャネル上に、前記単結晶ダイヤモンド薄膜をさらに形成するステップと、 ゲート電極を、該ゲート電極の長手方向と前記単結晶ダイヤモンド薄膜の結晶軸[110]方向との成す角度βが、マイナス30度からプラス30度の範囲となるよう前記チャネル上に形成された単結晶ダイヤモンド薄膜の上に形成するステップと を備えることを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
  11. 11
    請求項4に記載の 電界効果トランジスタの製造方法において、 単結晶ダイヤモンド基板 の面方位を前記単結晶ダイヤモンド基板の 結晶軸 [001]方向に対して傾斜させるように、前記単結晶ダイヤモンド基板の表面を研磨加工するステップと、 研磨加工された前記単結晶ダイヤモンド基板上に、 単結晶ダイヤモンド薄膜 を形成するステップと、 前記単結晶ダイヤモンド薄膜上に チャンネル を形成するステップと、 形成された前記チャネル上に、前記単結晶ダイヤモンド薄膜をさらに形成するステップと、 ゲート電極を、該ゲート電極の長手方向と前記単結晶ダイヤモンド薄膜の結晶軸[110]方向との成す角度βが、マイナス30度からプラス30度の範囲となるよう前記チャネル上に形成された単結晶ダイヤモンド薄膜の上に形成するステップと を備えることを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
Independent claims11