JPH0526325B2 - - Google Patents
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- JPH0526325B2 JPH0526325B2 JP58084396A JP8439683A JPH0526325B2 JP H0526325 B2 JPH0526325 B2 JP H0526325B2 JP 58084396 A JP58084396 A JP 58084396A JP 8439683 A JP8439683 A JP 8439683A JP H0526325 B2 JPH0526325 B2 JP H0526325B2
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-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L29/1602—Diamond
-
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- H01L21/02518—Deposited layers
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- H01L29/1604—Amorphous materials
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/73—Bipolar junction transistors
- H01L29/7317—Bipolar thin film transistors
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Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 発明の目的
本発明はダイヤモンド半導体に関するものであ
り、ダイヤモンドの持つ高い熱伝導度、高いキヤ
リヤー移動度、結晶状態により制御可能な比抵抗
等に特徴を利用し、マイクロ波発信用、高密度集
積型VLSI用、更には高温で動作可能な同用途に
有望となる半導体素子の構造と製造法を提供す
る。
り、ダイヤモンドの持つ高い熱伝導度、高いキヤ
リヤー移動度、結晶状態により制御可能な比抵抗
等に特徴を利用し、マイクロ波発信用、高密度集
積型VLSI用、更には高温で動作可能な同用途に
有望となる半導体素子の構造と製造法を提供す
る。
(ロ) 技術の背景
ICの高速化、小型化へのニーズがコンピユー
タや機器制御用マイクロプロセツサー等に対し急
速な高まりを見せている。そのため、半導体集積
回路の集積度アツプや各種ダイオード及びトラン
ジスターの小型薄肉化が必要となつて来た。特に
集積回路を例にとれば回路パターンの微細化と３
次元多層化が最も一般的な手段であるが、それに
対して回路の単位体積当りの発生熱が増大し、例
えば回路素子の強制冷却に一段の考慮を払う必要
が生ずる等の問題が、つきまとつて来る。この様
な熱の問題に対しては、低電力消費型回路の設計
とそれを達成する為の関連技術の確立も一つの対
応策であるがそれとても熱放散性が銅の1/3程度
（室温下）と低いSiを半導体材料として採用して
いる限りは対応策としては不充分である。即ち基
体でありしかも半導体素子であるSiを思い切つて
熱散線性の良い半導体材料で置換する事が必要と
なつている。また集積回路のみならず、高周波、
スイツチング用域は電力増巾用トランジスター、
発熱が大きいパワートランジスター、定電圧ダイ
オード、大電力用SCR用等の熱劣化対策として
高温に強い半導体の出現が待たれている。
タや機器制御用マイクロプロセツサー等に対し急
速な高まりを見せている。そのため、半導体集積
回路の集積度アツプや各種ダイオード及びトラン
ジスターの小型薄肉化が必要となつて来た。特に
集積回路を例にとれば回路パターンの微細化と３
次元多層化が最も一般的な手段であるが、それに
対して回路の単位体積当りの発生熱が増大し、例
えば回路素子の強制冷却に一段の考慮を払う必要
が生ずる等の問題が、つきまとつて来る。この様
な熱の問題に対しては、低電力消費型回路の設計
とそれを達成する為の関連技術の確立も一つの対
応策であるがそれとても熱放散性が銅の1/3程度
（室温下）と低いSiを半導体材料として採用して
いる限りは対応策としては不充分である。即ち基
体でありしかも半導体素子であるSiを思い切つて
熱散線性の良い半導体材料で置換する事が必要と
なつている。また集積回路のみならず、高周波、
スイツチング用域は電力増巾用トランジスター、
発熱が大きいパワートランジスター、定電圧ダイ
オード、大電力用SCR用等の熱劣化対策として
高温に強い半導体の出現が待たれている。
(ハ) 発明の開示
本発明は半導体Siに代えて、半導体ダイヤモン
ドを使用した、熱放散性が良好で、しかもキヤリ
ヤー移動度の大きい特長を生かした半導体素子の
構造と製造法を提供する。即ち本発明は、バイポ
ーラ及び電界効果型トランジスター更には各種ダ
イオードに使用されている半導体素子を構成する
基体となる基板を従来のSiよりも熱放散性の良好
なダイヤモンドとする事が第１の特徴である。勿
論価格の問題により、この基板をCBN焼結体
（BN粒子を超高圧下でMg化合から成るフラツク
ス中に固溶させると共に引続き析出させて同時に
焼結させて作成する立方晶BN多結晶体）とする
事も本発明の対象とする構造に含まれる。何とな
れば、この材料はSiに比べ熱方散性が良いばかり
でなく、簿膜集積回路の基板として用いる事を前
提とした場合基板上に、本発明の特徴であるダイ
ヤモンド半導体回路を気相合成により形成する上
でダイヤモンドに続いて好ましい材料の故であ
る。ダイヤモンドを基板として用いる場合は通
常、集積回路用域は極く一般のプレーナー型トラ
ンジスター用に於ても、その上にＮ型のダイヤモ
ンド層をエピタキシヤル成長させる。この様にエ
ピタキシヤル成長させたＮ型ダイヤモンド層に、
イオン注入法を利用しＢを注入しＰ型の「島」を
形成する。この場合、絶縁膜の形成が必要とな
る。本発明に於ける第２の特徴は、上記の絶縁膜
を気相で合成蒸着させたダイヤモンドもしくはダ
イヤモンド質炭素膜にて形成る点にある。一般に
高真空（10-4Torr以下）で炭化水素ガスのみを
分解蒸着して得られるダイヤモンド又はダイヤモ
ンド質炭素膜は比抵抗が1012Ωcm以上であり極め
て良好な絶縁膜となる。本発明に於て集積回路や
一般のプレーナー型トランジスター回路の形成上
必要となるその他の製造技術には、選択フオトエ
ツチング電極蒸着等があるが、それは一般にSi半
導体の集積回路の製造で用いられている方法を踏
襲する事が可能である。本発明は、記述の通り簿
膜集積回路も、その対象に含める。更に半導体集
積回路と簿膜集積回路を組合わせた混成簿膜集積
回路もその対象に含まれる事は言う迄もない。特
に簿膜集積回路に於てはSiよりも熱放散性の良い
基板上に気相反応蒸着によりＰ型、Ｐ＋型、Ｎ＋
型などの半導体ダイヤモンド層、無添加型、（ｉ
型）絶縁ダイヤモンド層、更にはTa、Al、Auも
しくは導電カーボンを蒸着して形成させる電極層
から成る薄膜が機能素子として利用される構造が
本発明の対象である。
ドを使用した、熱放散性が良好で、しかもキヤリ
ヤー移動度の大きい特長を生かした半導体素子の
構造と製造法を提供する。即ち本発明は、バイポ
ーラ及び電界効果型トランジスター更には各種ダ
イオードに使用されている半導体素子を構成する
基体となる基板を従来のSiよりも熱放散性の良好
なダイヤモンドとする事が第１の特徴である。勿
論価格の問題により、この基板をCBN焼結体
（BN粒子を超高圧下でMg化合から成るフラツク
ス中に固溶させると共に引続き析出させて同時に
焼結させて作成する立方晶BN多結晶体）とする
事も本発明の対象とする構造に含まれる。何とな
れば、この材料はSiに比べ熱方散性が良いばかり
でなく、簿膜集積回路の基板として用いる事を前
提とした場合基板上に、本発明の特徴であるダイ
ヤモンド半導体回路を気相合成により形成する上
でダイヤモンドに続いて好ましい材料の故であ
る。ダイヤモンドを基板として用いる場合は通
常、集積回路用域は極く一般のプレーナー型トラ
ンジスター用に於ても、その上にＮ型のダイヤモ
ンド層をエピタキシヤル成長させる。この様にエ
ピタキシヤル成長させたＮ型ダイヤモンド層に、
イオン注入法を利用しＢを注入しＰ型の「島」を
形成する。この場合、絶縁膜の形成が必要とな
る。本発明に於ける第２の特徴は、上記の絶縁膜
を気相で合成蒸着させたダイヤモンドもしくはダ
イヤモンド質炭素膜にて形成る点にある。一般に
高真空（10-4Torr以下）で炭化水素ガスのみを
分解蒸着して得られるダイヤモンド又はダイヤモ
ンド質炭素膜は比抵抗が1012Ωcm以上であり極め
て良好な絶縁膜となる。本発明に於て集積回路や
一般のプレーナー型トランジスター回路の形成上
必要となるその他の製造技術には、選択フオトエ
ツチング電極蒸着等があるが、それは一般にSi半
導体の集積回路の製造で用いられている方法を踏
襲する事が可能である。本発明は、記述の通り簿
膜集積回路も、その対象に含める。更に半導体集
積回路と簿膜集積回路を組合わせた混成簿膜集積
回路もその対象に含まれる事は言う迄もない。特
に簿膜集積回路に於てはSiよりも熱放散性の良い
基板上に気相反応蒸着によりＰ型、Ｐ＋型、Ｎ＋
型などの半導体ダイヤモンド層、無添加型、（ｉ
型）絶縁ダイヤモンド層、更にはTa、Al、Auも
しくは導電カーボンを蒸着して形成させる電極層
から成る薄膜が機能素子として利用される構造が
本発明の対象である。
(ニ) 実施例
Ｂを0.1％添加したＰ型ダイヤモンドを超高圧
装置で作成し、これを基板としてC2H4とPH3の
混合ガス中で高周波放電を行い3μｍＮ型ダイヤ
モンド膜を形成した。この膜の表面をLEELS
（Low Energy Electron Loss Spectrometry）
で測定したところダイヤモンド特有のピークが確
認された。これに公知のイオンインプランテーシ
ヨン法でＢを打ち込みＰ型の領域を作り、Al電
極及びC2H6の高周波分野で得られた絶縁膜を所
定領域に被覆してMIS型プレーナトランジスター
を形成した。本発明のMIS型プレーナトランジス
ターは高周波出力用増幅回路に用い100MHzの高
周波を15Vの電源で作動し、3.5Wの出力が得ら
れた。同一回路でシリコンとエピタシヤルプレー
ナ型トランジスターでは、2.2Wが限界であつた。
装置で作成し、これを基板としてC2H4とPH3の
混合ガス中で高周波放電を行い3μｍＮ型ダイヤ
モンド膜を形成した。この膜の表面をLEELS
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で測定したところダイヤモンド特有のピークが確
認された。これに公知のイオンインプランテーシ
ヨン法でＢを打ち込みＰ型の領域を作り、Al電
極及びC2H6の高周波分野で得られた絶縁膜を所
定領域に被覆してMIS型プレーナトランジスター
を形成した。本発明のMIS型プレーナトランジス
ターは高周波出力用増幅回路に用い100MHzの高
周波を15Vの電源で作動し、3.5Wの出力が得ら
れた。同一回路でシリコンとエピタシヤルプレー
ナ型トランジスターでは、2.2Wが限界であつた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ MIS接合を利用した半導体に於て、ｐ型半導
体部またはｎ型半導体部がダイヤモンドから成
り、絶縁部がダイヤモンドまたはダイヤモンド質
炭素膜から成りかつその基板が人工又は天然のダ
イヤモンド又は立方晶BN焼結体であることを特
徴とする気相合成によるダイヤモンド半導体。 ２ 人工又は天然のダイヤモンド又は立方晶BN
焼結体を基板とし、該基板上に炭素を含むガスを
原料として気相合成法により、ダイヤモンド層を
エピタキシヤル成長して、ｐ型半導体部またはｎ
型半導体部を形成する工程、およびそのダイヤモ
ンド層の上に10-4Torr以下の真空中で炭化水素
ガスを分解してダイヤモンド又はダイヤモンド質
炭素膜からなる絶縁部を形成する工程を含むこと
を特徴とする、MIS接合を利用したダイヤモンド
半導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8439683A JPS59208821A (ja) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | 気相合成によるダイヤモンド半導体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8439683A JPS59208821A (ja) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | 気相合成によるダイヤモンド半導体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59208821A JPS59208821A (ja) | 1984-11-27 |
| JPH0526325B2 true JPH0526325B2 (ja) | 1993-04-15 |
Family
ID=13829410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8439683A Granted JPS59208821A (ja) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | 気相合成によるダイヤモンド半導体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59208821A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5274268A (en) * | 1987-04-01 | 1993-12-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electric circuit having superconducting layered structure |
| JP2614868B2 (ja) * | 1987-09-09 | 1997-05-28 | 導電性無機化合物技術研究組合 | 電界効果トランジスタの製造法 |
| JP2590161B2 (ja) * | 1987-12-15 | 1997-03-12 | 導電性無機化合物技術研究組合 | Ｍｉｓ型電界効果トランジスタの製造法 |
| JP2671259B2 (ja) * | 1988-03-28 | 1997-10-29 | 住友電気工業株式会社 | ショットキー接合半導体装置 |
| GB8812216D0 (en) * | 1988-05-24 | 1988-06-29 | Jones B L | Diamond transistor method of manufacture thereof |
| WO1990007796A1 (en) * | 1989-01-03 | 1990-07-12 | Massachusetts Institute Of Technology | Insulator films on diamond |
| JP2695000B2 (ja) * | 1989-04-11 | 1997-12-24 | 住友電気工業株式会社 | サーミスタ及びその製造方法 |
| US5243199A (en) * | 1990-01-19 | 1993-09-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | High frequency device |
| JP2730271B2 (ja) * | 1990-03-07 | 1998-03-25 | 住友電気工業株式会社 | 半導体装置 |
| JP2961812B2 (ja) * | 1990-05-17 | 1999-10-12 | 住友電気工業株式会社 | 半導体装置 |
| JP2836790B2 (ja) * | 1991-01-08 | 1998-12-14 | 株式会社神戸製鋼所 | ダイヤモンド薄膜へのオーミック電極形成方法 |
| EP0543392A3 (en) * | 1991-11-21 | 1993-10-20 | Canon Kk | Diamond semiconductor device and method of producing the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5848428A (ja) * | 1981-09-17 | 1983-03-22 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 炭素被膜を有する複合体およびその作製方法 |
-
1983
- 1983-05-13 JP JP8439683A patent/JPS59208821A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5848428A (ja) * | 1981-09-17 | 1983-03-22 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 炭素被膜を有する複合体およびその作製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59208821A (ja) | 1984-11-27 |
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