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公開番号2024118695
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-02
出願番号2023025123
出願日2023-02-21
発明の名称SiC pチャネルMOSFET及びSiC相補型MOSデバイス
出願人国立大学法人京都大学
代理人弁理士法人前田特許事務所
主分類H01L 21/336 20060101AFI20240826BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】チャネル移動度の大きいSiC pチャネルMOSFETを提供する。
【解決手段】SiC pチャネルMOSFETは、表面の面方位が(0001)からなるSiC基板10と、SiC基板の表面に対して垂直に突出したSiCからなるフィン部100とを備え、フィン部は、ソース領域30、ドレイン領域40、及びソース領域とドレイン領域とに挟まれたチャネル領域50を有し、チャネル領域の側面及び上面を跨ぐように、ゲート酸化膜60を介してゲート電極70が形成されており、チャネル領域50の側面は、(1-100)面からなる。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
表面の面方位が（０００１）からなるＳｉＣ基板と、
前記ＳｉＣ基板の表面に対して垂直に突出したＳｉＣからなるフィン部と
を備え、
前記フィン部は、ソース領域、ドレイン領域、及び前記ソース領域と前記ドレイン領域とに挟まれたチャネル領域を有し、
前記チャネル領域の側面及び上面を跨ぐように、ゲート酸化膜を介してゲート電極が形成されており、
前記チャネル領域の側面は、（１－１００）面からなる、ＳｉＣｐチャネルＭＯＳＦＥＴ。
続きを表示（約 690 文字）【請求項２】
前記ＳｉＣ基板の表面にフィールド酸化膜が形成されており、
前記フィン部は、前記ＳｉＣ基板から、前記フィールド酸化膜を貫通して形成されている、請求項１に記載のＳｉＣｐチャネルＭＯＳＦＥＴ。
【請求項３】
前記チャネル領域を流れる電流の方向は、前記ＳｉＣ基板のｃ軸＜０００１＞方向に垂直である、請求項１に記載のＳｉＣｐチャネルＭＯＳＦＥＴ。
【請求項４】
前記ＳｉＣ基板は、＜１－１００＞方向を示すオリエンテーションフラットを有し、
前記フィン部は、前記オリエンテーションフラットと平行な方向、または、前記オリエンテーションフラットに対して６０度の角度で交差する方向に延びている、請求項１に記載のＳｉＣｐチャネルＭＯＳＦＥＴ。
【請求項５】
ＳｉＣｐチャネルＭＯＳＦＥＴとＳｉＣｎチャネルＭＯＳＦＥＴとを備えたＳｉＣ相補型ＭＯＳデバイスであって、
前記ＳｉＣｐチャネルＭＯＳＦＥＴ、及び前記ＳｉＣｎチャネルＭＯＳＦＥＴは、表面の面方位が（０００１）からなるＳｉＣ基板上に形成されており、
前記ＳｉＣｐチャネルＭＯＳＦＥＴは、請求項１に記載されたＳｉＣｐチャネルＭＯＳＦＥＴと同じ構造を有し、
前記ＳｉＣｎチャネルＭＯＳＦＥＴは、前記ＳｉＣｐチャネルＭＯＳＦＥＴと同じ構造を有し、
前記ＳｉＣｐチャネルＭＯＳＦＥＴ、及び前記ＳｉＣｎチャネルＭＯＳＦＥＴの前記チャネル領域の側面は、（１－１００）面からなる、ＳｉＣ相補型ＭＯＳデバイス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣ基板を用いたＳｉＣｐチャネルＭＯＳＦＥＴ、及びＳｉＣ相補型ＭＯＳデバイスに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣ基板を用いたＭＯＳ型トランジスタ（ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ）において、ＳｉＣ基板の表面に熱酸化でＳｉＯ
２
膜（ゲート酸化膜）を形成した場合、ＳｉＯ
２
膜とＳｉＣ基板との界面における欠陥密度が高いため、ＳｉＣＭＯＳＦＥＴのチャネル移動度が低い。
【０００３】
非特許文献１には、チャネル移動度を高めるために、ＳｉＣ基板の表面に熱酸化によりＳｉＯ
２
膜を形成した後、ＮＯ（一酸化窒素）ガス雰囲気中で熱処理を行い、ＳｉＯ
２
膜とＳｉＣ基板との界面を窒化することにより、ＳｉＯ
２
膜とＳｉＣ基板との界面における欠陥密度を低減する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
G.Y. Chung et al., IEEE Electron Device Lett., vol.22, 176（2001)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ｎチャネルＭＯＳＦＥＴとｐチャネルＭＯＳＦＥＴとで構成された相補型ＭＯＳデバイスは、スイッチング時を除いて電流が流れず、静的消費電力がほぼゼロのため、ＳｉＣ集積回路における基本デバイスとなる。
【０００６】
しかしながら、ＳｉＣＭＯＳＦＥＴでは、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴのチャネル移動度が、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴのチャネル移動度に比べて著しく小さい。そのため、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴの特性は、相補型ＭＯＳデバイスの性能を制限する大きな要因となっており、チャネル移動度の大きいｐチャネルＭＯＳＦＥＴの実現が望まれている。
【０００７】
本発明は、チャネル移動度の大きいＳｉＣｐチャネルＭＯＳＦＥＴを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るＳｉＣｐチャネルＭＯＳＦＥＴは、表面の面方位が（０００１）からなるＳｉＣ基板と、ＳｉＣ基板の表面に対して垂直に突出したＳｉＣからなるフィン部とを備え、フィン部は、ソース領域、ドレイン領域、及びソース領域とドレイン領域とに挟まれたチャネル領域を有し、チャネル領域の側面及び上面を跨ぐように、ゲート酸化膜を介してゲート電極が形成されており、チャネル領域の側面は、（１－１００）面からなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、チャネル移動度の大きいＳｉＣｐチャネルＭＯＳＦＥＴを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
試作したプレーナ型のｐチャネルＭＯＳＦＥＴの構造を示した図である。
（Ａ）及び（Ｂ）は、チャネル面の面方位が（１－１００）のｐチャネルＭＯＳＦＥＴのチャネル移動度を測定した結果を示したグラフである。
（Ａ）及び（Ｂ）は、チャネル面の面方位が（１１－２０）のｐチャネルＭＯＳＦＥＴのチャネル移動度を測定した結果を示したグラフである。
チャネル移動度の結晶面依存性を示したグラフである。
チャネル移動度のチャネル方向依存性を示したグラフである。
本実施形態におけるフィン型のｐチャネルＭＯＳＦＥＴの構造を模式的に示した斜視図である。
図６に示したｐチャネルＭＯＳＦＥＴにおいて、ゲート酸化膜及びゲート電極を省略した斜視図である。
図６のVIII－VIII線に沿った断面図である。
図６のIX－IX線に沿った断面図である。
ＳｉＣ結晶の結晶方位を示した図である。
ＳｉＣ基板に、＜１－１００＞方向を示すオリエンテーションフラットを形成した図である。
（Ａ）～（Ｃ）は、本実施形態におけるＳｉＣｐチャネルＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明した図である。
（Ａ）～（Ｃ）は、本実施形態におけるＳｉＣｐチャネルＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明した図である。
本実施形態におけるＳｉＣ相補型ＭＯＳデバイスの構成を模式的に示した斜視図である
図１４に示したＳｉＣ相補型ＭＯＳデバイスにおいて、ゲート酸化膜及びゲート電極を省略した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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