JP6163956B2 - Compound semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、化合物半導体装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a compound semiconductor device and a manufacturing method thereof.

化合物半導体装置、特に窒化物半導体装置は、高い飽和電子速度及びワイドバンドギャップ等の特徴を利用し、高耐圧及び高出力の半導体デバイスとしての開発が活発に行われている。窒化物半導体デバイスとしては、電界効果トランジスタ、特に高電子移動度トランジスタ(High Electron Mobility Transistor:HEMT)についての報告が数多くなされている。特に、GaNを電子走行層として、AlGaNを電子供給層として用いたAlGaN/GaN・HEMTが注目されている。AlGaN/GaN・HEMTでは、GaNとAlGaNとの格子定数差に起因した歪みがAlGaNに生じる。これにより発生したピエゾ分極及びAlGaNの自発分極により、高濃度の2次元電子ガス(2DEG)が得られる。そのため、高耐圧及び高出力が実現できる。   Compound semiconductor devices, particularly nitride semiconductor devices, have been actively developed as high breakdown voltage and high output semiconductor devices utilizing characteristics such as high saturation electron velocity and wide band gap. As nitride semiconductor devices, many reports have been made on field effect transistors, in particular, high electron mobility transistors (HEMTs). In particular, AlGaN / GaN HEMTs using GaN as an electron transit layer and AlGaN as an electron supply layer are attracting attention. In AlGaN / GaN.HEMT, strain caused by the difference in lattice constant between GaN and AlGaN is generated in AlGaN. A high-concentration two-dimensional electron gas (2DEG) is obtained by the piezoelectric polarization generated thereby and the spontaneous polarization of AlGaN. Therefore, high breakdown voltage and high output can be realized.

特開2003−59943号公報JP 2003-59943 A 特開2008−98434号公報JP 2008-98434 A

AlGaN/GaN・HEMTに代表される窒化物半導体装置は、高耐圧及び高出力のパワーデバイスとして応用が期待されているが、その性能は理論限界には未だ達しておらず、更なる性能向上が望まれている。
窒化物半導体装置における耐圧低下の原因の一つとして、通常の半導体構造ではピンチオフ状態でドレイン電極に高電圧が印可された際に、ドレイン電極側のゲート電極端に電界が集中し、デバイスが破壊されることが報告されている。この解決策として、ゲート電極とドレイン電極との離間距離を伸張して電界密度を減らす試みや、ゲート電極を一部ドレイン電極側へ延在させたフィールドプレート構造として電界を緩和させる技術がある。
Nitride semiconductor devices represented by AlGaN / GaN HEMT are expected to be applied as high breakdown voltage and high output power devices, but their performance has not yet reached the theoretical limit, and further performance improvement can be achieved. It is desired.
One cause of the breakdown voltage drop in nitride semiconductor devices is that when a high voltage is applied to the drain electrode in a pinch-off state in an ordinary semiconductor structure, an electric field concentrates on the gate electrode end on the drain electrode side, causing the device to break down. It has been reported that As a solution to this, there are attempts to reduce the electric field density by extending the separation distance between the gate electrode and the drain electrode, and a technique for relaxing the electric field as a field plate structure in which the gate electrode partially extends toward the drain electrode.

しかしながら、ゲート電極とドレイン電極との離間距離を増大させ、デバイス耐圧を向上させる技術では、高周波用途技術となるデバイスの小型化とは真逆の関係となるという問題がある。フィールドプレート構造を用いた技術では、フィールドプレートによりゲート・ドレイン間容量が増大し、遮断周波数(fT)及び最大発振周波数(fMAX)の低下等の高周波特性の悪化が懸念される。 However, there is a problem that the technique for increasing the separation distance between the gate electrode and the drain electrode and improving the device breakdown voltage has a direct relationship with the miniaturization of a device that is a high-frequency application technique. In the technique using the field plate structure, the capacitance between the gate and the drain is increased by the field plate, and there is a concern about the deterioration of the high frequency characteristics such as the reduction of the cutoff frequency (f T ) and the maximum oscillation frequency (f MAX ).

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、デバイスサイズの縮小化を図るも、優れた高周波特性で高耐圧及び高出力を実現する信頼性の高い化合物半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a highly reliable compound semiconductor device that achieves high breakdown voltage and high output with excellent high-frequency characteristics and a method for manufacturing the same, while reducing the device size. The purpose is to provide.

化合物半導体装置の一態様は、化合物半導体層と、前記化合物半導体層の上方の電極と、前記化合物半導体層の上方において、一側面から上面に架けて前記電極に覆われたp型半導体とを含み、前記電極は、当該電極の下部により電極長が規定されており、前記p型半導体は、p型不純物が活性化された第1の部分と、p型不純物が不活性とされた第2の部分とを有するOne aspect of the compound semiconductor device includes a compound semiconductor layer, an electrode above the compound semiconductor layer, and a p-type semiconductor covered by the electrode from one side surface to the upper surface above the compound semiconductor layer. The electrode has an electrode length defined by a lower portion of the electrode, and the p-type semiconductor includes a first portion in which the p-type impurity is activated and a second portion in which the p-type impurity is inactivated. And having a part .

化合物半導体装置の製造方法の一態様は、化合物半導体層を形成する工程と、前記化合物半導体層の上方にp型半導体を形成する工程と、前記p型半導体をその一側面から上面に架けて覆う電極を形成する工程とを含み、前記電極は、当該電極の下部により電極長が規定され、前記p型半導体は、p型不純物が活性化された第1の部分と、p型不純物が不活性とされた第2の部分とを有するOne aspect of a method for manufacturing a compound semiconductor device includes a step of forming a compound semiconductor layer, a step of forming a p-type semiconductor above the compound semiconductor layer, and covering the p-type semiconductor from one side surface to an upper surface. Forming an electrode, wherein the electrode has an electrode length defined by a lower portion of the electrode , the p-type semiconductor has a first portion in which a p-type impurity is activated, and the p-type impurity is inactive A second portion .

上記の諸態様によれば、デバイスサイズの縮小化を図るも、優れた高周波特性で高耐圧及び高出力を実現する信頼性の高い化合物半導体装置が得られる。   According to the above aspects, a highly reliable compound semiconductor device that achieves high breakdown voltage and high output with excellent high-frequency characteristics can be obtained even though the device size is reduced.

第1の実施形態によるAlGaN/GaN・HEMTの製造方法を工程順に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing method of AlGaN / GaN * HEMT by 1st Embodiment to process order. 図1に引き続き、第1の実施形態によるAlGaN/GaN・HEMTの製造方法を工程順に示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the AlGaN / GaN HEMT manufacturing method according to the first embodiment in the order of steps, following FIG. 1. 第2の実施形態によるAlGaN/GaN・HEMTの製造方法の主要工程を順に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows in order the main process of the manufacturing method of AlGaN / GaN * HEMT by 2nd Embodiment. 第2の実施形態によるAlGaN/GaN・HEMTにおいて、電源オフ時における電界強度について、比較例との比較に基づいて示す特性図である。In AlGaN / GaN HEMT by 2nd Embodiment, it is a characteristic view shown based on the comparison with a comparative example about the electric field strength at the time of power-off. 第2の実施形態によるAlGaN/GaN・HEMTにおいて、ピンチオフ時におけるドレイン電流Idのドレイン電圧Vdとの関係を示す特性図である。In AlGaN / GaN HEMT by 2nd Embodiment, it is a characteristic view which shows the relationship with the drain voltage Vd of the drain current Id at the time of pinch-off. 第3の実施形態による電源装置の概略構成を示す結線図である。It is a connection diagram which shows schematic structure of the power supply device by 3rd Embodiment. 第4の実施形態による高周波増幅器の概略構成を示す結線図である。It is a connection diagram which shows schematic structure of the high frequency amplifier by 4th Embodiment.

(第1の実施形態)
本実施形態では、半導体装置として、化合物半導体である窒化物半導体のAlGaN/GaN・HEMTを開示する。
図1〜図2は、第1の実施形態によるAlGaN/GaN・HEMTの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
(First embodiment)
In the present embodiment, a nitride semiconductor AlGaN / GaN.HEMT that is a compound semiconductor is disclosed as a semiconductor device.
1 to 2 are schematic cross-sectional views showing the method of manufacturing the AlGaN / GaN HEMT according to the first embodiment in the order of steps.

先ず、図1(a)に示すように、成長用基板として例えば半絶縁性のSiC基板1上に、複数の化合物半導体層の積層体として、化合物半導体積層構造2を形成する。成長用基板としては、SiC基板の代わりに、Si基板、サファイア基板、GaAs基板、GaN基板等を用いても良い。また、基板の導電性としては、半絶縁性、導電性を問わない。
化合物半導体積層構造2は、バッファ層2a、電子走行層2b、スペーサ層2c、電子供給層2d、及びキャップ層2eを有して構成される。
First, as shown in FIG. 1A, a compound semiconductor multilayer structure 2 is formed as a stacked body of a plurality of compound semiconductor layers on, for example, a semi-insulating SiC substrate 1 as a growth substrate. As the growth substrate, a Si substrate, a sapphire substrate, a GaAs substrate, a GaN substrate, or the like may be used instead of the SiC substrate. Further, the conductivity of the substrate may be semi-insulating or conductive.
The compound semiconductor multilayer structure 2 includes a buffer layer 2a, an electron transit layer 2b, a spacer layer 2c, an electron supply layer 2d, and a cap layer 2e.

化合物半導体積層構造2では、電子走行層2bの電子供給層2dとの界面近傍(正確には、電子走行層2bのスペーサ層2cとの界面近傍)に、2次元電子ガス(2DEG)が発生する。この2DEGは、電子走行層2bの化合物半導体(ここではGaN)と電子供給層2dの化合物半導体(ここではAlGaN)との格子定数の相違に基づいて生成される。   In the compound semiconductor multilayer structure 2, two-dimensional electron gas (2DEG) is generated near the interface between the electron transit layer 2b and the electron supply layer 2d (more precisely, near the interface between the electron transit layer 2b and the spacer layer 2c). . This 2DEG is generated based on the difference in lattice constant between the compound semiconductor (here, GaN) of the electron transit layer 2b and the compound semiconductor (here, AlGaN) of the electron supply layer 2d.

詳細には、SiC基板1上に、例えば有機金属気相成長(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)法により、以下の各化合物半導体を成長する。MOVPE法の代わりに、分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法等を用いても良い。
SiC基板1上に、AlNを200nm程度の厚みに、i(インテンショナリ・アンドープ)−GaNを1μm程度の厚みに、i−AlGaNを5nm程度の厚みに、n−AlGaNを30nm程度の厚みに、n−GaNを10nm程度の厚みに、順次成長する。これにより、バッファ層2a、電子走行層2b、スペーサ層2c、電子供給層2d、及びキャップ層2eが形成される。バッファ層2aとしては、AlNの代わりにAlGaNを用いたり、低温成長でGaNを成長するようにしても良い。
More specifically, the following compound semiconductors are grown on the SiC substrate 1 by, for example, metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE). Instead of the MOVPE method, a molecular beam epitaxy (MBE) method or the like may be used.
On the SiC substrate 1, AlN is about 200 nm thick, i (Intensive Undoped) -GaN is about 1 μm thick, i-AlGaN is about 5 nm thick, and n-AlGaN is about 30 nm thick. , N-GaN is sequentially grown to a thickness of about 10 nm. Thereby, the buffer layer 2a, the electron transit layer 2b, the spacer layer 2c, the electron supply layer 2d, and the cap layer 2e are formed. As the buffer layer 2a, AlGaN may be used instead of AlN, or GaN may be grown at a low temperature.

AlNの成長条件としては、原料ガスとしてトリメチルアルミニウム(TMAl)ガス及びアンモニア(NH3)ガスの混合ガスを用いる。GaNの成長条件としては、原料ガスとしてトリメチルガリウム(TMGa)ガス及びNH3ガスの混合ガスを用いる。AlGaNの成長条件としては、原料ガスとしてTMAlガス、TMGaガス、及びNH3ガスの混合ガスを用いる。成長する化合物半導体層に応じて、Al源であるTMAlガス、Ga源であるTMGaガスの供給の有無及び流量を適宜設定する。共通原料であるアンモニアガスの流量は、100ccm〜10LM程度とする。また、成長圧力は50Torr〜300Torr程度、成長温度は1000℃〜1200℃程度とする。 As growth conditions for AlN, a mixed gas of trimethylaluminum (TMAl) gas and ammonia (NH 3 ) gas is used as a source gas. As a growth condition for GaN, a mixed gas of trimethylgallium (TMGa) gas and NH 3 gas is used as a source gas. As growth conditions for AlGaN, a mixed gas of TMAl gas, TMGa gas, and NH 3 gas is used as a source gas. The presence / absence and flow rate of TMAl gas as an Al source and TMGa gas as a Ga source are appropriately set according to the compound semiconductor layer to be grown. The flow rate of ammonia gas, which is a common raw material, is about 100 ccm to 10 LM. The growth pressure is about 50 Torr to 300 Torr, and the growth temperature is about 1000 ° C. to 1200 ° C.

AlGaN、GaNをn型として成長する際、即ち電子供給層2d及びキャップ層2eを形成する際には、n型不純物として例えばSiを含む例えばSiH4ガスを所定の流量で原料ガスに添加し、GaN及びAlGaNにSiをドーピングする。Siのドーピング濃度は、1×1018/cm3程度〜1×1020/cm3程度、例えば5×1018/cm3程度とする。 When growing AlGaN and GaN as n-type, that is, when forming the electron supply layer 2d and the cap layer 2e, for example, SiH 4 gas containing Si as an n-type impurity is added to the source gas at a predetermined flow rate, GaN and AlGaN are doped with Si. The doping concentration of Si is about 1 × 10 18 / cm 3 to about 1 × 10 20 / cm 3 , for example, about 5 × 10 18 / cm 3 .

続いて、図1(b)に示すように、素子分離領域3を形成する。
詳細には、化合物半導体積層構造2の不活性領域とする部位に、例えばアルゴン(Ar)をイオン注入する。これにより、化合物半導体積層構造2及びSiC基板1の表層部分に素子分離領域3が形成される。素子分離領域3により、化合物半導体積層構造2上でAlGaN/GaN・HEMTの素子領域(トランジスタ領域)が画定される。
なお、素子分離は、上記の注入法の代わりに、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法を用いて行っても良い。このとき、化合物半導体積層構造2のドライエッチングには、例えば塩素系のエッチングガスを用いる。
Subsequently, as shown in FIG. 1B, an element isolation region 3 is formed.
Specifically, for example, argon (Ar) is ion-implanted into a portion to be an inactive region of the compound semiconductor multilayer structure 2. Thereby, the element isolation region 3 is formed in the compound semiconductor multilayer structure 2 and the surface layer portion of the SiC substrate 1. The element isolation region 3 defines an AlGaN / GaN.HEMT element region (transistor region) on the compound semiconductor multilayer structure 2.
The element isolation may be performed by using, for example, an STI (Shallow Trench Isolation) method instead of the above-described implantation method. At this time, for example, a chlorine-based etching gas is used for the dry etching of the compound semiconductor multilayer structure 2.

続いて、図1(c)に示すように、ソース電極4及びドレイン電極5を形成する。
詳細には、先ず、化合物半導体積層構造2のキャップ層2eにおけるソース電極及びドレイン電極の各形成予定部位をリソグラフィー及びドライエッチングにより除去する。これにより、化合物半導体積層構造2のキャップ層2eに電極用リセス2A,2Bが形成される。
次に、ソース電極及びドレイン電極を形成するためのレジストマスクを形成する。レジストを化合物半導体積層構造2上に塗布し、リソグラフィーによりレジストを加工する。これにより、電極用リセス2A,2Bを露出させる開口を形成する。以上により、当該開口を有するレジストマスクが形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 1C, the source electrode 4 and the drain electrode 5 are formed.
In detail, first, each formation planned site | part of the source electrode and drain electrode in the cap layer 2e of the compound semiconductor laminated structure 2 is removed by lithography and dry etching. As a result, electrode recesses 2A and 2B are formed in the cap layer 2e of the compound semiconductor multilayer structure 2.
Next, a resist mask for forming the source electrode and the drain electrode is formed. A resist is applied onto the compound semiconductor multilayer structure 2, and the resist is processed by lithography. Thus, openings for exposing the electrode recesses 2A and 2B are formed. Thus, a resist mask having the opening is formed.

このレジストマスクを用いて、電極材料として、例えばTi/Al(Tiが下層でAlが上層)を、例えば蒸着法により、ソース電極及びドレイン電極の各形成予定部位を露出させる開口内を含むレジストマスク上に堆積する。Tiの厚みは20nm程度、Alの厚みは200nm程度とする。リフトオフ法により、レジストマスク及びその上に堆積したTi/Alを除去する。その後、SiC基板1を、例えば窒素雰囲気中において400℃〜1000℃程度の温度、例えば600℃程度で熱処理し、残存したTi/Alを電子供給層2cとオーミックコンタクトさせる。Ti/Alの電子供給層2dとのオーミックコンタクトが得られるのであれば、熱処理が不要な場合もある。以上により、電極用リセス2A,2Bを埋め込み電子供給層2dとオーミックコンタクトしたソース電極4及びドレイン電極5が形成される。   Using this resist mask, as an electrode material, for example, Ti / Al (Ti is the lower layer and Al is the upper layer), for example, by evaporation, a resist mask including the inside of the opening that exposes the respective formation sites of the source electrode and the drain electrode Deposit on top. The thickness of Ti is about 20 nm, and the thickness of Al is about 200 nm. The resist mask and Ti / Al deposited thereon are removed by a lift-off method. Thereafter, the SiC substrate 1 is heat-treated in a nitrogen atmosphere, for example, at a temperature of about 400 ° C. to 1000 ° C., for example, about 600 ° C., and the remaining Ti / Al is brought into ohmic contact with the electron supply layer 2c. If an ohmic contact with the Ti / Al electron supply layer 2d is obtained, heat treatment may be unnecessary. Thus, the source electrode 4 and the drain electrode 5 in which the electrode recesses 2A and 2B are embedded and in ohmic contact with the electron supply layer 2d are formed.

続いて、図2(a)に示すように、化合物半導体積層構造2上に不活性p型半導体層10を形成する。
詳細には、先ず、化合物半導体積層構造2上の全面に、MOVPE法によりp型GaNを5nm程度以下、例えば3nm程度の厚みに堆積する。p型GaNを成長する際には、p型不純物、例えばMg,Cから選ばれたものをGaNの原料ガスに添加する。本実施形態では、p型不純物としてMgを用いる。Mgを所定の流量で原料ガスに添加し、GaNにMgをドーピングする。Mgのドーピング濃度は、例えば1×1019/cm3程度〜1×1021/cm3程度、例えば1×1019/cm3程度とする。ドーピング濃度が1×1019/cm3程度よりも低いと、十分なp型とならず、ノーマリオンとなる。1×1021/cm3程度よりも高いと、結晶性が崩れ、十分な特性が得られなくなる。
Subsequently, as shown in FIG. 2A, an inactive p-type semiconductor layer 10 is formed on the compound semiconductor multilayer structure 2.
Specifically, first, p-type GaN is deposited on the entire surface of the compound semiconductor multilayer structure 2 by a MOVPE method to a thickness of about 5 nm or less, for example, about 3 nm. When p-type GaN is grown, a p-type impurity such as one selected from Mg and C is added to the GaN source gas. In this embodiment, Mg is used as the p-type impurity. Mg is added to the source gas at a predetermined flow rate, and GaN is doped with Mg. The doping concentration of Mg is, for example, about 1 × 10 19 / cm 3 to about 1 × 10 21 / cm 3 , for example, about 1 × 10 19 / cm 3 . When the doping concentration is lower than about 1 × 10 19 / cm 3 , the p-type is not sufficient and normally-on. If it is higher than about 1 × 10 21 / cm 3 , the crystallinity is lost and sufficient characteristics cannot be obtained.

次に、堆積したp型GaNをリソグラフィー及びドライエッチングにより加工し、化合物半導体積層構造2上でソース電極4とドレイン電極との間の所定部位のみにp型GaNを残す。以上により、化合物半導体積層構造2上に不活性p型半導体層10が形成される。   Next, the deposited p-type GaN is processed by lithography and dry etching, and the p-type GaN is left only at a predetermined portion between the source electrode 4 and the drain electrode on the compound semiconductor multilayer structure 2. As described above, the inactive p-type semiconductor layer 10 is formed on the compound semiconductor multilayer structure 2.

続いて、図2(b)に示すように、活性p型半導体層6を形成する。
詳細には、窒素雰囲気中で700℃程度〜1000℃程度、ここでは900℃で不活性p型半導体層10をアニール処理する。これにより、不活性p型半導体層10が活性化され、活性p型半導体層6が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 2B, an active p-type semiconductor layer 6 is formed.
Specifically, the inactive p-type semiconductor layer 10 is annealed in a nitrogen atmosphere at about 700 ° C. to 1000 ° C., here 900 ° C. Thereby, the inactive p-type semiconductor layer 10 is activated, and the active p-type semiconductor layer 6 is formed.

続いて、図2(c)に示すように、ゲート電極7を形成する。
詳細には、ゲート電極を形成するためレジストマスクを形成する。全面にレジストを塗布する。ここでは、蒸着法及びリフトオフ法に適した例えば庇構造2層レジストを用いる。塗布されたレジストをリソグラフィーにより加工する。以上により、ゲート電極の形成予定部位を露出する開口を有するレジストマスクが形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 2C, a gate electrode 7 is formed.
Specifically, a resist mask is formed to form a gate electrode. Apply resist on the entire surface. Here, for example, a two-layer resist having a cage structure suitable for the vapor deposition method and the lift-off method is used. The applied resist is processed by lithography. As described above, a resist mask having an opening that exposes a portion where the gate electrode is to be formed is formed.

次に、上記のレジストマスクを用いて、電極材料として、例えばNi/Au(Niが下層、Auが上層)を、例えば蒸着法により、各開口内を含むレジストマスク上に堆積する。Niの厚みは30nm程度、Auの厚みは400nm程度とする。リフトオフ法により、レジストマスク及びその上に堆積したNi/Auを除去する。以上により、活性p型半導体層6を覆うゲート電極7が形成される。ゲート電極7は、活性p型半導体層6をそのソース電極4側の側面から上面に架けて覆うように形成される。ゲート電極7は、その下部の側面で活性p型半導体層6と並列して接触し、当該下部の底面で化合物半導体積層構造2の表面と接触しており、当該下部においてゲート長Lgが規定される。   Next, using the above resist mask, as an electrode material, for example, Ni / Au (Ni is a lower layer and Au is an upper layer) is deposited on the resist mask including each opening, for example, by vapor deposition. The thickness of Ni is about 30 nm, and the thickness of Au is about 400 nm. The resist mask and Ni / Au deposited thereon are removed by a lift-off method. Thus, the gate electrode 7 covering the active p-type semiconductor layer 6 is formed. The gate electrode 7 is formed so as to cover the active p-type semiconductor layer 6 from the side surface on the source electrode 4 side to the upper surface. The gate electrode 7 is in contact with the active p-type semiconductor layer 6 in parallel at the lower side, and is in contact with the surface of the compound semiconductor multilayer structure 2 at the bottom of the lower portion, and the gate length Lg is defined in the lower portion. The

しかる後、ソース電極4、ドレイン電極5、ゲート電極7の電気的接続等の諸工程を経て、本実施形態によるAlGaN/GaN・HEMTが形成される。   Thereafter, the AlGaN / GaN HEMT according to the present embodiment is formed through various processes such as electrical connection of the source electrode 4, the drain electrode 5, and the gate electrode 7.

本実施形態によるAlGaN/GaN・HEMTでは、化合物半導体積層構造2上において、ゲート電極7のドレイン電極5側でゲート電極7と並ぶように活性p型半導体層6が設けられる。この構成により、活性p型半導体層6の存在により、ゲート電極7のドレイン電極側端における電界集中が緩和され、デバイスのオフ状態の耐圧が向上する。本実施形態によれば、デバイスサイズの縮小化を図るも、優れた高周波特性で高耐圧及び高出力を可能とし、ノーマリオフ動作が得られる信頼性の高いAlGaN/GaN・HEMTが実現する。   In the AlGaN / GaN.HEMT according to the present embodiment, the active p-type semiconductor layer 6 is provided on the compound semiconductor multilayer structure 2 so as to be aligned with the gate electrode 7 on the drain electrode 5 side of the gate electrode 7. With this configuration, due to the presence of the active p-type semiconductor layer 6, electric field concentration at the drain electrode side end of the gate electrode 7 is alleviated, and the breakdown voltage of the device in the off state is improved. According to the present embodiment, a highly reliable AlGaN / GaN HEMT capable of achieving a high breakdown voltage and high output with excellent high-frequency characteristics and achieving a normally-off operation is achieved although the device size is reduced.

(第2の実施形態)
本実施形態では、第1の実施形態と同様に、半導体装置としてAlGaN/GaN・HEMTを開示するが、p型半導体層の構成が異なる点で相違する。
図3は、第2の実施形態によるAlGaN/GaN・HEMTの製造方法の主要工程を示す概略断面図である。
(Second Embodiment)
In this embodiment, AlGaN / GaN.HEMT is disclosed as a semiconductor device as in the first embodiment, but is different in that the configuration of the p-type semiconductor layer is different.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the main steps of the AlGaN / GaN HEMT manufacturing method according to the second embodiment.

本実施形態では、先ず第1の実施形態と同様に、図1(a)〜図2(a)の各工程を順次行う。このとき、化合物半導体積層構造2上に不活性p型半導体層10が形成される。   In the present embodiment, first, similarly to the first embodiment, the respective steps of FIGS. 1A to 2A are sequentially performed. At this time, the inactive p-type semiconductor layer 10 is formed on the compound semiconductor multilayer structure 2.

続いて、図3(a)に示すように、保護膜21を形成する。
詳細には、不活性p型半導体層10を覆うように全面に絶縁膜、ここではSiN膜をCVD法等により堆積する。SiN膜をリソグラフィー及びドライエッチングにより加工し、開口21aを形成する。開口21aから、不活性p型半導体層10のソース電極4側における不活性p型半導体層10の半分に相当する表面部位が露出する。以上により、開口21aを有する保護膜21が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 3A, a protective film 21 is formed.
Specifically, an insulating film, here a SiN film, is deposited by CVD or the like over the entire surface so as to cover the inactive p-type semiconductor layer 10. The SiN film is processed by lithography and dry etching to form the opening 21a. A surface portion corresponding to half of the inactive p-type semiconductor layer 10 on the source electrode 4 side of the inactive p-type semiconductor layer 10 is exposed from the opening 21a. Thus, the protective film 21 having the opening 21a is formed.

続いて、図3(b)に示すように、p型半導体層22を形成する。
詳細には、窒素雰囲気中で700℃程度〜1000℃程度、ここでは900℃で不活性p型半導体層10をアニール処理する。アニール処理により、不活性p型半導体層10は、保護膜21の開口21aから露出した部位である、ソース電極4側における不活性p型半導体層10の半分に相当する部位のみにおいて活性化する。ドレイン電極5側における不活性p型半導体層10の半分に相当する部位については、保護膜21で表面が覆われているために活性化せず、不活性の当初状態が維持される。以上により、ソース電極4側の一方の半分が第1の部分である活性p型半導体層22a、ドレイン電極5側の他方の半分が第2の部分である不活性p型半導体層22bとして一体化されたp型半導体層22が形成される。
アニール処理の後、所定のウェット処理により、保護膜21が除去される。
Subsequently, as shown in FIG. 3B, a p-type semiconductor layer 22 is formed.
Specifically, the inactive p-type semiconductor layer 10 is annealed in a nitrogen atmosphere at about 700 ° C. to 1000 ° C., here 900 ° C. By the annealing process, the inactive p-type semiconductor layer 10 is activated only at a portion corresponding to half of the inactive p-type semiconductor layer 10 on the source electrode 4 side, which is a portion exposed from the opening 21 a of the protective film 21. The portion corresponding to half of the inactive p-type semiconductor layer 10 on the drain electrode 5 side is not activated because the surface is covered with the protective film 21, and the inactive initial state is maintained. As described above, one half of the source electrode 4 side is integrated as an active p-type semiconductor layer 22a that is the first portion, and the other half of the drain electrode 5 side is integrated as an inactive p-type semiconductor layer 22b that is the second portion. The p-type semiconductor layer 22 is formed.
After the annealing process, the protective film 21 is removed by a predetermined wet process.

続いて、図3(c)に示すように、ゲート電極23を形成する。
詳細には、ゲート電極を形成するためレジストマスクを形成する。全面にレジストを塗布する。ここでは、蒸着法及びリフトオフ法に適した例えば庇構造2層レジストを用いる。塗布されたレジストをリソグラフィーにより加工する。以上により、ゲート電極の形成予定部位を露出する開口を有するレジストマスクが形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 3C, a gate electrode 23 is formed.
Specifically, a resist mask is formed to form a gate electrode. Apply resist on the entire surface. Here, for example, a two-layer resist having a cage structure suitable for the vapor deposition method and the lift-off method is used. The applied resist is processed by lithography. As described above, a resist mask having an opening that exposes a portion where the gate electrode is to be formed is formed.

次に、上記のレジストマスクを用いて、電極材料として、例えばNi/Au(Niが下層、Auが上層)を、例えば蒸着法により、各開口内を含むレジストマスク上に堆積する。Niの厚みは30nm程度、Auの厚みは400nm程度とする。リフトオフ法により、レジストマスク及びその上に堆積したNi/Auを除去する。以上により、p型半導体層22を覆うゲート電極23が形成される。ゲート電極23は、p型半導体層22をその活性p型半導体層22aの側面(ソース電極4側の側面)から上面に架けて覆うように形成される。ゲート電極23は、その下部の側面で活性p型半導体層22aと並列して接触し、当該下部の底面で化合物半導体積層構造2の表面と接触しており、当該下部においてゲート長Lgが規定される。   Next, using the above resist mask, as an electrode material, for example, Ni / Au (Ni is a lower layer and Au is an upper layer) is deposited on the resist mask including each opening, for example, by vapor deposition. The thickness of Ni is about 30 nm, and the thickness of Au is about 400 nm. The resist mask and Ni / Au deposited thereon are removed by a lift-off method. Thus, the gate electrode 23 covering the p-type semiconductor layer 22 is formed. The gate electrode 23 is formed so as to cover the p-type semiconductor layer 22 from the side surface (side surface on the source electrode 4 side) of the active p-type semiconductor layer 22a to the upper surface. The gate electrode 23 is in contact with the active p-type semiconductor layer 22a in parallel at the lower side surface, and is in contact with the surface of the compound semiconductor multilayer structure 2 at the bottom surface of the lower portion. The gate length Lg is defined in the lower portion. The

しかる後、ソース電極4、ドレイン電極5、ゲート電極23の電気的接続等の諸工程を経て、本実施形態によるAlGaN/GaN・HEMTが形成される。   Thereafter, the AlGaN / GaN HEMT according to the present embodiment is formed through various processes such as electrical connection of the source electrode 4, the drain electrode 5, and the gate electrode 23.

以下、上記のように作製されたAlGaN/GaN・HEMTの奏する作用効果について、その比較例との比較に基づいて説明する。   Hereinafter, the operation and effect of the AlGaN / GaN HEMT manufactured as described above will be described based on a comparison with the comparative example.

図4は、本実施形態によるAlGaN/GaN・HEMTにおいて、電源オフ時における電界強度について、比較例との比較に基づいて示す特性図である。電界強度は、ソース電極とドレイン電極との間における位置との関係で示されている。比較例としては、本実施形態におけるp型半導体層22を有しない構成のAlGaN/GaN・HEMTを例示している。   FIG. 4 is a characteristic diagram showing the electric field strength when the power is turned off in the AlGaN / GaN HEMT according to the present embodiment, based on a comparison with a comparative example. The electric field strength is shown in relation to the position between the source electrode and the drain electrode. As a comparative example, an AlGaN / GaN HEMT having no p-type semiconductor layer 22 in the present embodiment is illustrated.

比較例のAlGaN/GaN・HEMTでは、ゲート電極のドレイン電極側端で大きな電界集中が発生している。これに対して、本実施形態のAlGaN/GaN・HEMTでは、p型半導体層22の活性p型半導体層22a及び不活性p型半導体層22bにより、2DEGに空間的な電子密度分布が形成される。不活性p型半導体層22bの存在により、p型半導体層22からソース電極4に架けて、p型半導体層22からドレイン電極5に架けて、それぞれ電界が緩やかに分布し、当該分布によりゲート電極23のドレイン電極側端における電界が比較例に比べて大幅に緩和されていることが確認できる。   In the AlGaN / GaN HEMT of the comparative example, a large electric field concentration occurs at the drain electrode side end of the gate electrode. On the other hand, in the AlGaN / GaN HEMT of this embodiment, a spatial electron density distribution is formed in 2DEG by the active p-type semiconductor layer 22a and the inactive p-type semiconductor layer 22b of the p-type semiconductor layer 22. . Due to the presence of the inactive p-type semiconductor layer 22b, an electric field is gently distributed from the p-type semiconductor layer 22 to the source electrode 4 and from the p-type semiconductor layer 22 to the drain electrode 5, and the gate electrode is thereby distributed. It can be confirmed that the electric field at the drain electrode side end of 23 is greatly relaxed as compared with the comparative example.

図5は、本実施形態によるAlGaN/GaN・HEMTにおいて、ピンチオフ時におけるドレイン電流Idのドレイン電圧Vdとの関係を示す特性図である。比較例としては、図4の場合と同様に、本実施形態におけるp型半導体層を有しない構成のAlGaN/GaN・HEMTを例示している。   FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the drain current Id and the drain voltage Vd at the time of pinch-off in the AlGaN / GaN HEMT according to the present embodiment. As a comparative example, similarly to the case of FIG. 4, an AlGaN / GaN HEMT having a configuration without the p-type semiconductor layer in the present embodiment is illustrated.

本実施形態では、比較例に比べて、耐圧が大幅に向上していることが確認された。これより、本実施形態のAlGaN/GaN・HEMTでは、遮断周波数(fT)及び最大発振周波数(fMAX)等の高周波特性が大幅に向上することが判る。 In the present embodiment, it was confirmed that the withstand voltage was significantly improved as compared with the comparative example. From this, it can be seen that the AlGaN / GaN HEMT of this embodiment greatly improves the high-frequency characteristics such as the cutoff frequency (f T ) and the maximum oscillation frequency (f MAX ).

以上説明したように、本実施形態によれば、デバイスサイズの縮小化を図るも、優れた高周波特性で高耐圧及び高出力を可能とし、ノーマリオフ動作が得られる信頼性の高いAlGaN/GaN・HEMTが実現する。   As described above, according to the present embodiment, the device size can be reduced, but a high withstand voltage and high output can be achieved with excellent high-frequency characteristics, and a highly reliable AlGaN / GaN HEMT capable of obtaining a normally-off operation. Is realized.

(第3の実施形態)
本実施形態では、第1又は第2の実施形態によるAlGaN/GaN・HEMTを適用した電源装置を開示する。
図6は、第3の実施形態による電源装置の概略構成を示す結線図である。
(Third embodiment)
In the present embodiment, a power supply device to which the AlGaN / GaN HEMT according to the first or second embodiment is applied is disclosed.
FIG. 6 is a connection diagram illustrating a schematic configuration of the power supply device according to the third embodiment.

本実施形態による電源装置は、高圧の一次側回路31及び低圧の二次側回路32と、一次側回路31と二次側回路32との間に配設されるトランス33とを備えて構成される。
一次側回路31は、交流電源34と、いわゆるブリッジ整流回路35と、複数(ここでは4つ)のスイッチング素子36a,36b,36c,36dとを備えて構成される。また、ブリッジ整流回路35は、スイッチング素子36eを有している。
二次側回路32は、複数(ここでは3つ)のスイッチング素子37a,37b,37cを備えて構成される。
The power supply device according to this embodiment includes a high-voltage primary circuit 31 and a low-voltage secondary circuit 32, and a transformer 33 disposed between the primary circuit 31 and the secondary circuit 32. The
The primary circuit 31 includes an AC power supply 34, a so-called bridge rectifier circuit 35, and a plurality (four in this case) of switching elements 36a, 36b, 36c, and 36d. The bridge rectifier circuit 35 includes a switching element 36e.
The secondary side circuit 32 includes a plurality (three in this case) of switching elements 37a, 37b, and 37c.

本実施形態では、一次側回路31のスイッチング素子36a,36b,36c,36d,36eが、第1又は第2の実施形態によるAlGaN/GaN・HEMTとされている。一方、二次側回路32のスイッチング素子37a,37b,37cは、シリコンを用いた通常のMIS・FETとされている。   In the present embodiment, the switching elements 36a, 36b, 36c, 36d, 36e of the primary side circuit 31 are the AlGaN / GaN HEMTs according to the first or second embodiment. On the other hand, the switching elements 37a, 37b, and 37c of the secondary circuit 32 are normal MIS • FETs using silicon.

本実施形態では、デバイスサイズの縮小化を図るも、優れた高周波特性で高耐圧及び高出力を可能とし、ノーマリオフ動作が得られる信頼性の高いAlGaN/GaN・HEMTを、高圧回路に適用する。これにより、信頼性の高い大電力の電源回路が実現する。   In the present embodiment, a highly reliable AlGaN / GaN HEMT capable of achieving a high breakdown voltage and a high output with excellent high frequency characteristics and obtaining a normally-off operation is applied to a high voltage circuit, although the device size is reduced. As a result, a highly reliable high-power power supply circuit is realized.

(第4の実施形態)
本実施形態では、第1又は第2の実施形態によるAlGaN/GaN・HEMTを適用した高周波増幅器を開示する。
図7は、第4の実施形態による高周波増幅器の概略構成を示す結線図である。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, a high-frequency amplifier to which the AlGaN / GaN HEMT according to the first or second embodiment is applied is disclosed.
FIG. 7 is a connection diagram illustrating a schematic configuration of the high-frequency amplifier according to the fourth embodiment.

本実施形態による高周波増幅器は、ディジタル・プレディストーション回路41と、ミキサー42a,42bと、パワーアンプ43とを備えて構成される。
ディジタル・プレディストーション回路41は、入力信号の非線形歪みを補償するものである。ミキサー42aは、非線形歪みが補償された入力信号と交流信号をミキシングするものである。パワーアンプ43は、交流信号とミキシングされた入力信号を増幅するものであり、第1又は第2の実施形態によるAlGaN/GaN・HEMTを有している。なお図7では、例えばスイッチの切り替えにより、出力側の信号をミキサー42bで交流信号とミキシングしてディジタル・プレディストーション回路41に送出できる構成とされている。
The high-frequency amplifier according to the present embodiment includes a digital predistortion circuit 41, mixers 42a and 42b, and a power amplifier 43.
The digital predistortion circuit 41 compensates for nonlinear distortion of the input signal. The mixer 42a mixes an input signal with compensated nonlinear distortion and an AC signal. The power amplifier 43 amplifies the input signal mixed with the AC signal, and includes the AlGaN / GaN HEMT according to the first or second embodiment. In FIG. 7, for example, by switching the switch, the output side signal is mixed with the AC signal by the mixer 42b and sent to the digital predistortion circuit 41.

本実施形態では、デバイスサイズの縮小化を図るも、優れた高周波特性で高耐圧及び高出力を可能とし、ノーマリオフ動作が得られる信頼性の高いAlGaN/GaN・HEMTを、高周波増幅器に適用する。これにより、信頼性の高い高耐圧の高周波増幅器が実現する。   In the present embodiment, a highly reliable AlGaN / GaN HEMT that can achieve a high withstand voltage and high output with excellent high frequency characteristics and obtain a normally-off operation is applied to a high frequency amplifier, although the device size is reduced. As a result, a high-reliability, high-voltage high-frequency amplifier is realized.

(他の実施形態)
第1〜第4の実施形態では、化合物半導体装置としてAlGaN/GaN・HEMTを例示した。化合物半導体装置としては、AlGaN/GaN・HEMT以外にも、以下のようなHEMTに適用できる。
(Other embodiments)
In the first to fourth embodiments, AlGaN / GaN.HEMT is exemplified as the compound semiconductor device. As a compound semiconductor device, besides the AlGaN / GaN.HEMT, the following HEMT can be applied.

・その他のHEMT例1
本例では、化合物半導体装置として、InAlN/GaN・HEMTを開示する。
InAlNとGaNは、組成によって格子定数を近づけることが可能な化合物半導体である。この場合、上記した第1の実施形態及び変形例では、電子走行層がi−GaN、スペーサ層がi−AlN、電子供給層がn−InAlN、キャップ層がn−GaNで形成される。また、この場合のピエゾ分極がほとんど発生しないため、2次元電子ガスは主にInAlNの自発分極により発生する。
・ Other HEMT examples 1
In this example, InAlN / GaN.HEMT is disclosed as a compound semiconductor device.
InAlN and GaN are compound semiconductors whose lattice constants can be made close to each other depending on the composition. In this case, in the first embodiment and the modification described above, the electron transit layer is formed of i-GaN, the spacer layer is formed of i-AlN, the electron supply layer is formed of n-InAlN, and the cap layer is formed of n-GaN. In this case, since the piezoelectric polarization hardly occurs, the two-dimensional electron gas is mainly generated by the spontaneous polarization of InAlN.

本例によれば、上述したAlGaN/GaN・HEMTと同様に、デバイスサイズの縮小化を図るも、優れた高周波特性で高耐圧及び高出力を可能とし、ノーマリオフ動作が得られる信頼性の高いInAlN/GaN・HEMTが実現する。   According to this example, similar to the AlGaN / GaN HEMT described above, the device size can be reduced, but high withstand voltage and high output can be achieved with excellent high frequency characteristics, and normally-off operation is achieved. / GaN HEMT is realized.

・その他のHEMT例2
本例では、化合物半導体装置として、InAlGaN/GaN・HEMTを開示する。
GaNとInAlGaNは、後者の方が前者よりも組成によって格子定数を小さくすることができる化合物半導体である。この場合、上記した第1の実施形態及び変形例では、電子走行層がi−GaN、スペーサ層がi−AlN、電子供給層がn−InAlGaN、キャップ層がn−GaNで形成される。
・ Other HEMT examples 2
In this example, InAlGaN / GaN.HEMT is disclosed as a compound semiconductor device.
GaN and InAlGaN are compound semiconductors in which the latter can make the lattice constant smaller by the composition than the former. In this case, in the first embodiment and the modification described above, the electron transit layer is formed of i-GaN, the spacer layer is formed of i-AlN, the electron supply layer is formed of n-InAlGaN, and the cap layer is formed of n-GaN.

本例によれば、上述したAlGaN/GaN・HEMTと同様に、デバイスサイズの縮小化を図るも、優れた高周波特性で高耐圧及び高出力を可能とし、ノーマリオフ動作が得られる信頼性の高いInAlGaN/GaN・HEMTが実現する。   According to this example, similar to the AlGaN / GaN HEMT described above, the device size can be reduced, but high withstand voltage and high output can be achieved with excellent high frequency characteristics, and normally-off operation is achieved. / GaN HEMT is realized.

以下、化合物半導体装置及びその製造方法、並びに電源装置及び高周波増幅器の諸態様を付記としてまとめて記載する。   Hereinafter, various aspects of the compound semiconductor device, the manufacturing method thereof, the power supply device, and the high-frequency amplifier will be collectively described as appendices.

(付記1)化合物半導体層と、
前記化合物半導体層の上方の電極と、
前記化合物半導体層の上方において、一側面から上面に架けて前記電極に覆われたp型半導体と
を含み、
前記電極は、当該電極の下部により電極長が規定されていることを特徴とする化合物半導体装置。
(Appendix 1) a compound semiconductor layer;
An electrode above the compound semiconductor layer;
A p-type semiconductor covered with the electrode extending from one side surface to the upper surface above the compound semiconductor layer;
The compound semiconductor device, wherein an electrode length of the electrode is defined by a lower portion of the electrode.

(付記2)前記p型半導体は、p型不純物が活性化された第1の部分と、p型不純物が不活性とされた第2の部分とを有することを特徴とする付記1に記載の化合物半導体装置。   (Additional remark 2) The said p-type semiconductor has the 1st part by which the p-type impurity was activated, and the 2nd part by which the p-type impurity was made inactive, The additional remark 1 characterized by the above-mentioned Compound semiconductor device.

(付記3)前記p型半導体は、前記第1の部分と前記第2の部分とが並列してなることを特徴とする付記2に記載の化合物半導体装置。   (Supplementary note 3) The compound semiconductor device according to supplementary note 2, wherein the p-type semiconductor has the first portion and the second portion arranged in parallel.

(付記4)前記p型半導体は、p型不純物の濃度が1×1019/cm3以上1×1021/cm3以下とされていることを特徴とする付記1〜3のいずれか1項に記載の化合物半導体装置。 (Appendix 4) Any one of appendices 1 to 3, wherein the p-type semiconductor has a p-type impurity concentration of 1 × 10 19 / cm 3 or more and 1 × 10 21 / cm 3 or less. The compound semiconductor device described in 1.

(付記5)化合物半導体層を形成する工程と、
前記化合物半導体層の上方にp型半導体を形成する工程と、
前記p型半導体をその一側面から上面に架けて覆う電極を形成する工程と
を含み、
前記電極は、当該電極の下部により電極長が規定されることを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 5) A step of forming a compound semiconductor layer;
Forming a p-type semiconductor above the compound semiconductor layer;
Forming an electrode that covers the p-type semiconductor from one side surface to the upper surface,
The method of manufacturing a compound semiconductor device, wherein an electrode length of the electrode is defined by a lower portion of the electrode.

(付記6)前記p型半導体は、p型不純物が活性化された第1の部分と、p型不純物が不活性とされた第2の部分とを有することを特徴とする付記5に記載の化合物半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 6) The p-type semiconductor includes a first portion in which a p-type impurity is activated and a second portion in which the p-type impurity is inactivated. A method for manufacturing a compound semiconductor device.

(付記7)前記p型半導体は、前記第1の部分と前記第2の部分とが並列してなることを特徴とする付記6に記載の化合物半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 7) The method for manufacturing a compound semiconductor device according to supplementary note 6, wherein the p-type semiconductor has the first portion and the second portion arranged in parallel.

(付記8)前記p型半導体は、p型不純物の濃度が1×1019/cm3以上1×1021/cm3以下とされることを特徴とする付記5〜7のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。 (Appendix 8) In any one of appendices 5 to 7, the p-type semiconductor has a p-type impurity concentration of 1 × 10 19 / cm 3 or more and 1 × 10 21 / cm 3 or less. The manufacturing method of the compound semiconductor device of description.

(付記9)変圧器と、前記変圧器を挟んで高圧回路及び低圧回路とを備えた電源回路であって、
前記高圧回路はトランジスタを有しており、
前記トランジスタは、
化合物半導体層と、
前記化合物半導体層の上方の電極と、
前記化合物半導体層の上方において、一側面から上面に架けて前記電極に覆われたp型半導体と
を含み、
前記電極は、当該電極の下部により電極長が規定されていることを特徴とする電源回路。
(Supplementary note 9) A power supply circuit including a transformer and a high-voltage circuit and a low-voltage circuit across the transformer,
The high-voltage circuit has a transistor,
The transistor is
A compound semiconductor layer;
An electrode above the compound semiconductor layer;
A p-type semiconductor covered with the electrode extending from one side surface to the upper surface above the compound semiconductor layer;
The power supply circuit according to claim 1, wherein an electrode length of the electrode is defined by a lower portion of the electrode.

(付記10)入力した高周波電圧を増幅して出力する高周波増幅器であって、
トランジスタを有しており、
前記トランジスタは、
化合物半導体層と、
前記化合物半導体層の上方の電極と、
前記化合物半導体層の上方において、一側面から上面に架けて前記電極に覆われたp型半導体と
を含み、
前記電極は、当該電極の下部により電極長が規定されていることを特徴とする高周波増幅器。
(Appendix 10) A high frequency amplifier that amplifies and outputs an input high frequency voltage,
Has a transistor,
The transistor is
A compound semiconductor layer;
An electrode above the compound semiconductor layer;
A p-type semiconductor covered with the electrode extending from one side surface to the upper surface above the compound semiconductor layer;
The high-frequency amplifier according to claim 1, wherein an electrode length of the electrode is defined by a lower portion of the electrode.

1 SiC基板
2 化合物半導体積層構造
2a バッファ層
2b 電子走行層
2c スペーサ層
2d 電子供給層
2e キャップ層
3 素子分離領域
4 ソース電極
2A,2B 電極用リセス
5 ドレイン電極
6 活性p型半導体層
10 不活性p型半導体層
7,23 ゲート電極
21 保護膜
21a 開口
22 p型半導体層
22a 活性p型半導体層
22b 不活性p型半導体層
31 一次側回路
32 二次側回路
33 トランス
34 交流電源
35 ブリッジ整流回路
36a,36b,36c,36d,36e,37a,37b,37c スイッチング素子
41 ディジタル・プレディストーション回路
42a,42b ミキサー
43 パワーアンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 SiC substrate 2 Compound semiconductor laminated structure 2a Buffer layer 2b Electron travel layer 2c Spacer layer 2d Electron supply layer 2e Cap layer 3 Element isolation region 4 Source electrode 2A, 2B Electrode recess 5 Drain electrode 6 Active p-type semiconductor layer 10 Inactive p-type semiconductor layers 7 and 23 gate electrode 21 protective film 21a opening 22 p-type semiconductor layer 22a active p-type semiconductor layer 22b inactive p-type semiconductor layer 31 primary side circuit 32 secondary side circuit 33 transformer 34 AC power supply 35 bridge rectifier circuit 36a, 36b, 36c, 36d, 36e, 37a, 37b, 37c Switching element 41 Digital predistortion circuit 42a, 42b Mixer 43 Power amplifier

Claims (6)

化合物半導体層と、
前記化合物半導体層の上方の電極と、
前記化合物半導体層の上方において、一側面から上面に架けて前記電極に覆われたp型半導体と
を含み、
前記電極は、当該電極の下部により電極長が規定されており、
前記p型半導体は、p型不純物が活性化された第1の部分と、p型不純物が不活性とされた第2の部分とを有することを特徴とする化合物半導体装置。
A compound semiconductor layer;
An electrode above the compound semiconductor layer;
A p-type semiconductor covered with the electrode extending from one side surface to the upper surface above the compound semiconductor layer;
The electrode has an electrode length defined by the lower part of the electrode ,
The p-type semiconductor has a first portion in which a p-type impurity is activated and a second portion in which the p-type impurity is inactivated .
前記p型半導体は、前記第1の部分と前記第2の部分とが並列してなることを特徴とする請求項に記載の化合物半導体装置。 2. The compound semiconductor device according to claim 1 , wherein the p-type semiconductor has the first portion and the second portion arranged in parallel. 前記p型半導体は、p型不純物の濃度が1×1019/cm3以上1×1021/cm3以下とされていることを特徴とする請求項1又は2に記載の化合物半導体装置。 The p-type semiconductor, the compound semiconductor device according to claim 1 or 2, characterized in that the concentration of the p-type impurity is a 1 × 10 21 / cm 3 or less 1 × 10 19 / cm 3 or more. 化合物半導体層を形成する工程と、
前記化合物半導体層の上方にp型半導体を形成する工程と、
前記p型半導体をその一側面から上面に架けて覆う電極を形成する工程と
を含み、
前記電極は、当該電極の下部により電極長が規定され
前記p型半導体は、p型不純物が活性化された第1の部分と、p型不純物が不活性とされた第2の部分とを有することを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
Forming a compound semiconductor layer;
Forming a p-type semiconductor above the compound semiconductor layer;
Forming an electrode that covers the p-type semiconductor from one side surface to the upper surface,
The electrode has an electrode length defined by the lower part of the electrode ,
The method of manufacturing a compound semiconductor device, wherein the p-type semiconductor includes a first portion in which a p-type impurity is activated and a second portion in which the p-type impurity is deactivated .
前記p型半導体は、前記第1の部分と前記第2の部分とが並列してなることを特徴とする請求項に記載の化合物半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a compound semiconductor device according to claim 4 , wherein the p-type semiconductor has the first portion and the second portion arranged in parallel. 前記p型半導体は、p型不純物の濃度が1×1019/cm3以上1×1021/cm3以下とされることを特徴とする請求項4又は5に記載の化合物半導体装置の製造方法。 6. The method of manufacturing a compound semiconductor device according to claim 4 , wherein the p-type semiconductor has a p-type impurity concentration of 1 × 10 19 / cm 3 or more and 1 × 10 21 / cm 3 or less. .
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