JP2008010461A - Hetero-junction field effect transistor, and manufacturing method of hetero-junction field effect transistor - Google Patents
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Description
本発明は、窒化物半導体を用いたヘテロ接合電界効果型トランジスタおよびヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法に関し、特に、リセスゲートの形成時にチャネル領域に与えるダメージを低減することができるヘテロ接合電界効果型トランジスタおよびヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法に関する。 The present invention relates to a heterojunction field effect transistor using a nitride semiconductor and a method for manufacturing a heterojunction field effect transistor, and more particularly to a heterojunction field effect transistor capable of reducing damage to a channel region when a recess gate is formed. The present invention relates to a method for manufacturing a transistor and a heterojunction field effect transistor.
従来、窒化物系III−V族化合物半導体などの窒化物半導体を用いたヘテロ接合電界効果型トランジスタのノーマリオフを実現するための方法として、たとえば、ゲート電極の下方の窒化物半導体からなる障壁層をプラズマエッチングによって薄層化してリセスゲートを形成する方法があった(たとえば、非特許文献1参照)。 Conventionally, as a method for realizing normally-off of a heterojunction field effect transistor using a nitride semiconductor such as a nitride-based III-V compound semiconductor, for example, a barrier layer made of a nitride semiconductor below a gate electrode is used. There has been a method of forming a recess gate by thinning by plasma etching (for example, see Non-Patent Document 1).
しかしながら、プラズマエッチングを用いた場合、エネルギを持った粒子によって障壁層が叩かれるために障壁層の下方に位置するチャネル領域がダメージを受け、2次元電子ガス濃度および電子移動度が低下するという問題があった。 However, when plasma etching is used, the barrier layer is hit by energetic particles, so that the channel region located below the barrier layer is damaged, and the two-dimensional electron gas concentration and electron mobility are lowered. was there.
また、特許文献1には、プラズマエッチングによってリセスゲートを形成するとともにイオン注入によってp型層を形成する方法が開示されているが、プラズマエッチングおよびイオン注入のいずれもチャネル領域にダメージを与える方法であり、上記の問題の根本的な解決にはならない。
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、リセスゲートの形成時にチャネル領域に与えるダメージを低減することができるヘテロ接合電界効果型トランジスタおよびヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a heterojunction field effect transistor and a method for manufacturing a heterojunction field effect transistor that can reduce damage to a channel region when a recess gate is formed. .
本発明は、アンドープまたはn型の窒化物半導体層からなる第1層と、第1層上に形成されたp型の窒化物半導体層からなる第2層と、第2層上に間隔を隔てて形成されたアンドープまたはn型の窒化物半導体層からなる一対の第3層と、一対の第3層の間の第2層の領域の少なくとも一部に形成されたゲート電極と、一対の第3層のうち、一方の第3層上に形成されたソース電極と、他方の第3層上に形成されたドレイン電極と、を含む、ヘテロ接合電界効果型トランジスタである。 The present invention provides a first layer made of an undoped or n-type nitride semiconductor layer, a second layer made of a p-type nitride semiconductor layer formed on the first layer, and an interval on the second layer. A pair of third layers made of undoped or n-type nitride semiconductor layers, a gate electrode formed in at least part of the region of the second layer between the pair of third layers, and a pair of first layers The heterojunction field-effect transistor includes a source electrode formed on one third layer of the three layers and a drain electrode formed on the other third layer.
また、本発明は、アンドープまたはn型の窒化物半導体層からなる第1層と、第1層上に形成されたMgのδドーピング層からなる第2層と、第2層上に間隔を隔てて形成されたアンドープまたはn型の窒化物半導体層からなる一対の第3層と、一対の第3層の間の第2層の領域の少なくとも一部に形成されたゲート電極と、一対の第3層のうち、一方の第3層上に形成されたソース電極と、他方の第3層上に形成されたドレイン電極と、を含む、ヘテロ接合電界効果型トランジスタである。 The present invention also provides a first layer made of an undoped or n-type nitride semiconductor layer, a second layer made of Mg δ-doped layer formed on the first layer, and an interval on the second layer. A pair of third layers made of undoped or n-type nitride semiconductor layers, a gate electrode formed in at least part of the region of the second layer between the pair of third layers, and a pair of first layers The heterojunction field-effect transistor includes a source electrode formed on one third layer of the three layers and a drain electrode formed on the other third layer.
また、本発明は、アンドープまたはn型の窒化物半導体層からなる第1層上にp型の窒化物半導体層またはMgのδドーピング層からなる第2層を形成する工程と、第2層上にアンドープまたはn型の窒化物半導体層からなる第3層を形成する工程と、第3層上にソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、第3層の一部を光化学エッチング法により除去して第2層の表面の一部を露出させる工程と、露出した前記第2層の表面の少なくとも一部の領域にゲート電極を形成する工程と、を含む、ヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法である。 The present invention also includes a step of forming a second layer of a p-type nitride semiconductor layer or a Mg δ-doping layer on a first layer of an undoped or n-type nitride semiconductor layer; Forming a third layer made of an undoped or n-type nitride semiconductor layer, forming a source electrode and a drain electrode on the third layer, and removing a part of the third layer by a photochemical etching method. A step of exposing a part of the surface of the second layer, and a step of forming a gate electrode in at least a part of the exposed surface of the second layer. It is.
ここで、本発明のヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法においては、光化学エッチング法に用いられる光が、第3層のバンドギャップエネルギよりも大きいエネルギの光を含むことが好ましい。 Here, in the method for manufacturing a heterojunction field effect transistor of the present invention, it is preferable that the light used for the photochemical etching includes light having an energy larger than the band gap energy of the third layer.
また、本発明のヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法においては、光化学エッチング法において、ソース電極およびドレイン電極の少なくとも一部を電極として利用することが好ましい。 In the method for producing a heterojunction field effect transistor of the present invention, it is preferable to use at least part of the source electrode and the drain electrode as electrodes in the photochemical etching method.
本発明によれば、リセスゲートの形成時にチャネル領域に与えるダメージを低減することができるヘテロ接合電界効果型トランジスタおよびヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the heterojunction field effect transistor which can reduce the damage given to a channel area | region at the time of formation of a recess gate, and a heterojunction field effect transistor can be provided.
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。 Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.
(実施の形態1)
図1に、本発明のヘテロ接合電界効果型トランジスタの好ましい一例の模式的な断面図を示す。図1に示すヘテロ接合電界効果型トランジスタは、基板としてのSi基板1上に、AlN層とGaN層とが交互に複数層積層された多重バッファ層2、チャネル層としてのGaN層3、ヘテロ特性改善層としてのAlN層4、第1層としてのアンドープ(n型ドーパントおよびp型ドーパントのいずれもドーピングされていない)またはn型のAl0.3Ga0.7N層5、第2層としてのp型のAl0.3Ga0.7N層6および一対の第3層としてのアンドープまたはn型のAl0.3Ga0.7N層7がこの順序で積層された構成を有している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a preferred example of the heterojunction field effect transistor of the present invention. A heterojunction field effect transistor shown in FIG. 1 includes a
ここで、アンドープまたはn型の一対のAl0.3Ga0.7N層7は、p型のAl0.3Ga0.7N層6上に間隔を隔てて形成されており、一方のAl0.3Ga0.7N層7上にはソース電極8が形成され、他方のAl0.3Ga0.7N層7上にはドレイン電極10が形成されている。また、これらのAl0.3Ga0.7N層7の間のp型のAl0.3Ga0.7N層6の領域にゲート電極9が形成されている。
Here, the undoped or n-type pair of Al 0.3 Ga 0.7
また、AlN層4のバンドギャップは、GaN層3のバンドギャップよりも大きいため、GaN層3とAlN層4との界面のGaN層3側にチャネル領域となる2次元電子ガス層が形成される。そして、ソース電極8から供給されたキャリアはチャネル領域となる2次元電子ガス層を通ってドレイン電極10から取り出されることになるが、チャネル領域におけるキャリアの進行の有無はゲート電極9への電圧の印加の有無によって制御することができる。
Further, since the band gap of the
図1に示すヘテロ接合電界効果型トランジスタは、たとえば以下のようにして製造することができる。まず、図2の模式的断面図に示すように、Si基板1上に、多重バッファ層2、たとえば層厚2μmのGaN層3、たとえば層厚1nmのAlN層4、たとえば層厚10nmのアンドープまたはn型のAl0.3Ga0.7N層5、たとえば層厚3nmでキャリア濃度が5×1016cm-3のp型のAl0.3Ga0.7N層6、およびたとえば層厚20nmのアンドープまたはn型のAl0.3Ga0.7N層7をこの順序で、たとえばMOCVD法またはMBE法などの気相成長法により成長させる。
The heterojunction field effect transistor shown in FIG. 1 can be manufactured, for example, as follows. First, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 2, on a
ここで、基板としては、Si基板1に限定されず、たとえばサファイア基板またはSiC基板などの半導体基板を用いることもできる。なお、基板の種類に応じて、多重バッファ層2の層構造が変化し得る。
Here, the substrate is not limited to the
また、チャネル層としてのGaN層3の層厚は、1μm以上であることが好ましい。また、チャネル層のキャリア濃度は、可能な限り小さくすることが好ましく、たとえば1015cm-3以下とすることが好ましい。
The layer thickness of the
また、第1層としてのAl0.3Ga0.7N層5の組成および層厚は特に限定されるものではないが、組成によってノーマリオフ化に必要となる層厚が変化する。たとえば、Al0.3Ga0.7N層5の場合には、層厚を10nm以下とすることでノーマリオフ化が可能となる。また、第3層としてのAl0.3Ga0.7N層7の組成、層厚およびキャリア濃度は特に限定されない。
Further, the composition and layer thickness of the Al 0.3 Ga 0.7 N layer 5 as the first layer are not particularly limited, but the layer thickness required for normally-off varies depending on the composition. For example, in the case of the Al 0.3 Ga 0.7 N layer 5, normally-off can be achieved by setting the layer thickness to 10 nm or less. Further, the composition, layer thickness, and carrier concentration of the Al 0.3 Ga 0.7
次に、フォトリソグラフィ技術を利用して、Al0.3Ga0.7N層7の表面上に所定の形状にパターンニングされたレジストを形成し、その上からソース電極およびドレイン電極用の金属膜をたとえば蒸着法などによって形成する。そして、レジストをリフトオフにより除去した後に、Al0.3Ga0.7N層7の表面上に残った金属膜について熱処理を施す。これにより、図3の模式的断面図に示すように、Al0.3Ga0.7N層7の表面上にソース電極8およびドレイン電極10が形成され、ソース電極8およびドレイン電極10はそれぞれAl0.3Ga0.7N層7とオーミック接触をとる。
Next, a resist patterned in a predetermined shape is formed on the surface of the Al 0.3 Ga 0.7
ここで、ソース電極8およびドレイン電極10を形成するための金属膜としては、たとえばTi層とAl層とをこの順序で積層した金属膜、またはHf層、Al層、Hf層およびAu層をこの順序で積層した金属膜などを用いることができる。
Here, as a metal film for forming the
続いて、Al0.3Ga0.7N層7の一部を光化学エッチング法により除去することによって、図4の模式的断面図に示すように、p型のAl0.3Ga0.7N層6の表面の一部を露出させてリセスゲートを形成する。なお、エッチング時間は、光化学エッチング法によってAl0.3Ga0.7N層7の層厚全体がエッチングされる時間よりも長い時間エッチングすればよい。光化学エッチング法によるエッチングはp型のAl0.3Ga0.7N層6に達すると停止するため、それ以上エッチングは進行しない。
Subsequently, a part of the surface of the p-type Al 0.3 Ga 0.7
そして、露出したp型のAl0.3Ga0.7N層6の表面の少なくとも一部の領域にp型のAl0.3Ga0.7N層6とショットキー接触となるたとえばWNなどからなるゲート電極9を形成し、ゲート電極9が形成された後のウエハをチップ状に分割することによって、図1に示すヘテロ接合電界効果型トランジスタが作製される。
Then, a
ここで、光化学エッチング法は、たとえば、Al0.3Ga0.7N層7の表面の一部を溶液(たとえば、H2SO4またはKOH)に接触させて第1の電極とし、同じく上記の溶液に接触したソース電極8およびドレイン電極10の少なくとも一部を第2の電極として第1の電極と第2の電極との間に上記の溶液を介して電流を流しながら、上記の溶液と接しているAl0.3Ga0.7N層7の部分にAl0.3Ga0.7N層7のバンドギャップエネルギよりも大きいエネルギの光を含む光を照射し、その光が照射されているAl0.3Ga0.7N層7の部分をエッチングすることにより行なうことができる。
Here, in the photochemical etching method, for example, a part of the surface of the Al 0.3 Ga 0.7
たとえばAlxGayInzN(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z≠0)の組成式で表わされる窒化物半導体は、溶液によってほとんどエッチングされない。そのことが、従来の技術において、プラズマエッチングを用いる大きな要因となっている。 For example, a nitride semiconductor represented by a composition formula of Al x Ga y In z N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z ≠ 0) is hardly etched by a solution. This is a major factor in using plasma etching in the prior art.
しかしながら、光化学エッチング法においては、エッチングする窒化物半導体のバンドギャップよりも大きなエネルギを有する光を照射することによって電子を伝導帯に励起させ、これにより、窒化物半導体を溶液と反応しやすい状態とし、溶液との反応による窒化物半導体のエッチングを進行させるという特徴を有している。 However, in photochemical etching, electrons are excited to the conduction band by irradiating light having energy larger than the band gap of the nitride semiconductor to be etched, thereby making the nitride semiconductor easily react with the solution. The nitride semiconductor is etched by reaction with the solution.
したがって、光化学エッチング法においては、窒化物半導体中の電子を伝導帯に励起させる観点からは、エッチングされる窒化物半導体のバンドギャップエネルギよりも大きいエネルギの光を含む光を照射することが好ましい。本実施の形態ではAl0.3Ga0.7N層7を光化学エッチング法によりエッチングしているが、たとえばGaN層を光化学エッチング法によりエッチングする場合には、GaNのバンドギャップエネルギである3.4eVに対応した365nmよりも短い波長の光を含む光をたとえばハロゲンランプなどの光源から照射することが好ましい。
Therefore, in the photochemical etching method, from the viewpoint of exciting electrons in the nitride semiconductor to the conduction band, it is preferable to irradiate light containing light having energy larger than the band gap energy of the nitride semiconductor to be etched. In the present embodiment, the Al 0.3 Ga 0.7
また、光化学エッチング法による窒化物半導体のエッチングを進行させるためには、窒化物半導体に電流を流しながら光を照射して溶液によりエッチングすることが好ましいが、溶液に接触した窒化物半導体の表面を第1の電極とし、その溶液と同じ溶液に接触したオーミック電極であるソース電極8およびドレイン電極10の少なくとも一部を第2の電極とすることによって、そのような電流経路を確立することができる。
Further, in order to advance the etching of the nitride semiconductor by the photochemical etching method, it is preferable to perform etching with a solution by irradiating light while passing a current through the nitride semiconductor, but the surface of the nitride semiconductor in contact with the solution is preferably removed. Such a current path can be established by using as the second electrode at least part of the
また、光化学エッチング法による窒化物半導体のエッチングは、特にアンドープまたはn型の窒化物半導体に対して有効であり、p型の窒化物半導体に対しては電子が少数キャリアとなるためにエッチングが進行しないため、光化学エッチング法による窒化物半導体のエッチングにおいては、窒化物半導体の導電型によってエッチングの選択性が生じる。 Etching of nitride semiconductors by the photochemical etching method is particularly effective for undoped or n-type nitride semiconductors, and for p-type nitride semiconductors, since electrons become minority carriers, etching proceeds. Therefore, in the etching of the nitride semiconductor by the photochemical etching method, the etching selectivity occurs depending on the conductivity type of the nitride semiconductor.
したがって、たとえば本実施の形態のように、エッチングされるAl0.3Ga0.7N層7の下地にp型のAl0.3Ga0.7N層6をエッチングストップ層として形成しておくことによって光化学エッチング法によるエッチングのダメージがp型のAl0.3Ga0.7N層6の下方のチャネル領域まで及ばず、また、エッチングの制御性も優れたものとなる。 Thus, for example, as in the present embodiment, etching by photochemical etching by the Al 0.3 Ga 0.7 N layer 6 underlying the p-type Al 0.3 Ga 0.7 N layer 7 is etched previously formed as an etching stop layer This damage does not reach the channel region below the p-type Al 0.3 Ga 0.7 N layer 6, and the etching controllability is excellent.
よって、このようにして作製された本実施の形態のヘテロ接合電界効果型トランジスタは、プラズマエッチングを用いてリセスゲートを形成する従来の方法と比べてチャネル領域となる2次元電子ガス層がエッチングによるダメージを受けていないため、特性が優れたものとなる。また、本実施の形態のヘテロ接合電界効果型トランジスタは、面内均一性(同一のウエハから形成されたヘテロ接合電界効果型トランジスタがピンチオフ状態になるときにゲート電極に印加されている電圧(ノーマリオフの場合には0V)の均一性)およびランツーラン均一性(同一構造の異なるウエハから形成されたヘテロ接合電界効果型トランジスタがピンチオフ状態になるときにゲート電極に印加されている電圧(ノーマリオフの場合には0V)の均一性)に優れたノーマリオフ型のヘテロ接合電界効果型トランジスタとすることができる。 Therefore, in the heterojunction field effect transistor of this embodiment manufactured in this way, the two-dimensional electron gas layer serving as the channel region is damaged by etching compared to the conventional method of forming the recess gate using plasma etching. Therefore, the characteristics are excellent. In addition, the heterojunction field effect transistor of this embodiment has in-plane uniformity (a voltage applied to the gate electrode when the heterojunction field effect transistor formed from the same wafer is in a pinch-off state (normally off). In this case, the voltage applied to the gate electrode when a heterojunction field-effect transistor formed from different wafers of the same structure is in a pinch-off state (in the case of normally-off) Can be a normally-off type heterojunction field effect transistor excellent in uniformity of 0V).
(実施の形態2)
図5に、本発明のヘテロ接合電界効果型トランジスタの好ましい他の一例の模式的な断面図を示す。図5に示すヘテロ接合電界効果型トランジスタは、基板としてのSi基板1上に、AlN層とGaN層とが交互に複数層積層された多重バッファ層2、下側障壁層としてのAl0.05Ga0.95N層13、チャネル層としてのGaN層14、ヘテロ特性改善層としてのAlN層15、第1層としてのアンドープまたはn型のAl0.25Ga0.7In0.05N層16、第2層としてのMgのδドーピング層17および一対の第3層としてのアンドープまたはn型のAl0.3Ga0.65In0.05N層18がこの順序で積層された構成を有している。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of another preferred example of the heterojunction field effect transistor of the present invention. The heterojunction field effect transistor shown in FIG. 5 includes a
ここで、アンドープまたはn型の一対のAl0.3Ga0.65In0.05N層18は、Mgのδドーピング層17上に間隔を隔てて形成されており、一方のAl0.3Ga0.65In0.05N層18上にはソース電極8が形成され、他方のAl0.3Ga0.65In0.05N層18上にはドレイン電極10が形成されている。また、これらのAl0.3Ga0.65In0.05N層18の間のMgのδドーピング層17の領域の少なくとも一部にゲート電極9が形成されている。
Here, a pair of undoped or n-type Al 0.3 Ga 0.65 In 0.05 N layer 18 is formed on Mg δ-
また、Al0.05Ga0.95N層13のバンドギャップは、GaN層14のバンドギャップよりも大きいため、Al0.05Ga0.95N層13とGaN層14との界面のGaN層14側にチャネル領域となる2次元電子ガス層が形成される。そして、ソース電極8から供給されたキャリアはチャネル領域となる2次元電子ガス層を通ってドレイン電極10から取り出されることになるが、チャネル領域におけるキャリアの進行の有無はゲート電極9への電圧の印加の有無によって制御することができる。
Further, the band gap of the Al 0.05 Ga 0.95 N layer 13 becomes larger than the band gap of the
図5に示すヘテロ接合電界効果型トランジスタは、たとえば以下のようにして製造することができる。まず、図6の模式的断面図に示すように、Si基板1上に、多重バッファ層2、たとえば層厚2μmのAl0.05Ga0.95N層13、GaN層14、たとえば層厚1nmのAlN層15、たとえば層厚10nmのAl0.25Ga0.7In0.05N層16、たとえばドープ濃度が1013cm-2のδドーピング層17およびたとえば層厚25nmでキャリア濃度が5×1016cm-3のAl0.3Ga0.65In0.05N層18をこの順序で形成する。
The heterojunction field effect transistor shown in FIG. 5 can be manufactured, for example, as follows. First, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 6, on the
ここで、基板としては、Si基板1に限定されず、たとえばサファイア基板またはSiC基板などの半導体基板を用いることもできる。なお、基板の種類に応じて、多重バッファ層2の層構造が変化し得る。
Here, the substrate is not limited to the
また、下側障壁層としてのAl0.05Ga0.95N層13の層厚は、1μm以上であることが好ましい。また、チャネル層のキャリア濃度は、可能な限り小さくすることが好ましく、たとえば1015cm-3以下とすることが好ましい。 The layer thickness of the Al 0.05 Ga 0.95 N layer 13 as the lower barrier layer is preferably 1 μm or more. Further, the carrier concentration of the channel layer is preferably as low as possible, for example, 10 15 cm −3 or less.
また、第1層としてのAl0.25Ga0.7In0.05N層16の組成および層厚は特に限定されるものではないが、組成によってノーマリオフ化に必要となる層厚が変化する。たとえば、Al0.25Ga0.7In0.05N層16の場合には、層厚を10nm以下とすることでノーマリオフ化が可能となる。 Further, the composition and layer thickness of the Al 0.25 Ga 0.7 In 0.05 N layer 16 as the first layer are not particularly limited, but the layer thickness required for normally-off changes depending on the composition. For example, in the case of the Al 0.25 Ga 0.7 In 0.05 N layer 16, normally-off can be achieved by setting the layer thickness to 10 nm or less.
また、第3層としてのAl0.3Ga0.65In0.05N層18の組成、層厚およびキャリア濃度は特に限定されない。 Further, the composition, layer thickness, and carrier concentration of the Al 0.3 Ga 0.65 In 0.05 N layer 18 as the third layer are not particularly limited.
また、Mgのδドーピング層17は、Mgのみが堆積した層であり、たとえば、成長中にMgのみを照射することによって形成することができる。
The Mg δ-
次に、フォトリソグラフィ技術を利用して、Al0.3Ga0.65In0.05N層18の表面上に所定の形状にパターンニングされたレジストを形成し、その上からソース電極およびドレイン電極用の金属膜をたとえば蒸着法などによって形成する。そして、レジストをリフトオフにより除去した後に、Al0.3Ga0.65In0.05N層18の表面上に残った金属膜について熱処理を施す。これにより、図7の模式的断面図に示すように、Al0.3Ga0.65In0.05N層18の表面上にソース電極8およびドレイン電極10が形成され、ソース電極8およびドレイン電極10はそれぞれAl0.3Ga0.65In0.05N層18とオーミック接触をとる。
Next, a resist patterned in a predetermined shape is formed on the surface of the Al 0.3 Ga 0.65 In 0.05 N layer 18 by using a photolithography technique, and a metal film for the source electrode and the drain electrode is formed thereon. For example, it is formed by vapor deposition. Then, after removing the resist by lift-off, the metal film remaining on the surface of the Al 0.3 Ga 0.65 In 0.05 N layer 18 is subjected to heat treatment. Thus, as shown in a schematic cross-sectional view of FIG. 7, Al 0.3 Ga 0.65 In 0.05
ここで、ソース電極8およびドレイン電極10を形成するための金属膜としては、たとえばTi層とAl層とをこの順序で積層した金属膜、またはHf層、Al層、Hf層およびAu層をこの順序で積層した金属膜などを用いることができる。
Here, as a metal film for forming the
続いて、Al0.3Ga0.65In0.05N層18の一部を光化学エッチング法により除去することによって、図8の模式的断面図に示すように、δドーピング層17の表面の一部を露出させてリセスゲートを形成する。なお、エッチング時間は、光化学エッチング法によってAl0.3Ga0.65In0.05N層18の層厚全体がエッチングされる時間よりも長い時間エッチングすればよい。光化学エッチング法によるエッチングはδドーピング層17に達すると停止するため、それ以上エッチングは進行しない。
Subsequently, a part of the Al 0.3 Ga 0.65 In 0.05 N layer 18 is removed by photochemical etching to expose a part of the surface of the δ-
また、光化学エッチング法は、実施の形態1の場合と同様に、たとえば、Al0.3Ga0.65In0.05N層18の表面の一部を溶液(たとえば、H2SO4またはKOH)に接触させて第1の電極とし、同じく上記の溶液に接触したソース電極8およびドレイン電極10の少なくとも一部を第2の電極として第1の電極と第2の電極との間に上記の溶液を介して電流を流しながら、上記の溶液と接しているAl0.3Ga0.65In0.05N層18の部分にAl0.3Ga0.65In0.05N層18のバンドギャップエネルギよりも大きいエネルギの光を含む光を照射し、その光が照射されているAl0.3Ga0.65In0.05N層18の部分をエッチングすることにより行なうことができる。
Further, as in the case of the first embodiment, the photochemical etching method is performed by, for example, contacting a part of the surface of the Al 0.3 Ga 0.65 In 0.05 N layer 18 with a solution (for example, H 2 SO 4 or KOH). The first electrode and the
そして、露出したδドーピング層17の表面の少なくとも一部の領域にδドーピング層17とショットキー接触となるたとえばWNなどからなるゲート電極9を形成し、ゲート電極9が形成された後のウエハをチップ状に分割することによって、図5に示すヘテロ接合電界効果型トランジスタが作製される。
Then, a
よって、このようにして作製された本実施の形態のヘテロ接合電界効果型トランジスタも、プラズマエッチングを用いてリセスゲートを形成する従来の方法と比べてチャネル領域となる2次元電子ガス層がエッチングによるダメージを受けていないため、特性が優れたものとなる。また、本実施の形態のヘテロ接合電界効果型トランジスタも、面内均一性(同一のウエハから形成されたヘテロ接合電界効果型トランジスタがピンチオフ状態になるときにゲート電極に印加されている電圧(ノーマリオフの場合には0V)の均一性)およびランツーラン均一性(同一構造の異なるウエハから形成されたヘテロ接合電界効果型トランジスタがピンチオフ状態になるときにゲート電極に印加されている電圧(ノーマリオフの場合には0V)の均一性)に優れたノーマリオフ型のヘテロ接合電界効果型トランジスタとすることができる。なお、その他の説明は、実施の形態1と同様である。 Therefore, in the heterojunction field effect transistor of this embodiment manufactured in this way, the two-dimensional electron gas layer serving as the channel region is damaged by etching as compared with the conventional method of forming the recess gate using plasma etching. Therefore, the characteristics are excellent. In addition, the heterojunction field effect transistor of this embodiment also has in-plane uniformity (the voltage applied to the gate electrode when the heterojunction field effect transistor formed from the same wafer is in a pinch-off state (normally off). In this case, the voltage applied to the gate electrode when a heterojunction field-effect transistor formed from different wafers of the same structure is in a pinch-off state (in the case of normally-off) Can be a normally-off type heterojunction field effect transistor excellent in uniformity of 0V). Other explanations are the same as those in the first embodiment.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明によれば、リセスゲートの形成時にチャネル領域に与えるダメージを低減することができるヘテロ接合電界効果型トランジスタおよびヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the heterojunction field effect transistor which can reduce the damage given to a channel area | region at the time of formation of a recess gate, and a heterojunction field effect transistor can be provided.
1 Si基板、2 多重バッファ層、3,14 GaN層、4,15 AlN層、5 Al0.3Ga0.7N層、6 Al0.3Ga0.7N層、7 Al0.3Ga0.7N層、8 ソース電極、9 ゲート電極、10 ドレイン電極、13 Al0.05Ga0.95N層、16 Al0.25Ga0.7In0.05N層、17 δドーピング層、18 Al0.3Ga0.65In0.05N層。 1 Si substrate, 2 multiple buffer layers, 3,14 GaN layer, 4,15 AlN layer, 5 Al 0.3 Ga 0.7 N layer, 6 Al 0.3 Ga 0.7 N layer, 7 Al 0.3 Ga 0.7 N layer, 8 source electrode, 9 Gate electrode, 10 drain electrode, 13 Al 0.05 Ga 0.95 N layer, 16 Al 0.25 Ga 0.7 In 0.05 N layer, 17 δ doping layer, 18 Al 0.3 Ga 0.65 In 0.05 N layer.
Claims (5)
前記第1層上に形成されたp型の窒化物半導体層からなる第2層と、
前記第2層上に間隔を隔てて形成されたアンドープまたはn型の窒化物半導体層からなる一対の第3層と、
前記一対の第3層の間の前記第2層の領域の少なくとも一部に形成されたゲート電極と、
前記一対の第3層のうち、一方の第3層上に形成されたソース電極と、他方の第3層上に形成されたドレイン電極と、
を含む、ヘテロ接合電界効果型トランジスタ。 A first layer comprising an undoped or n-type nitride semiconductor layer;
A second layer made of a p-type nitride semiconductor layer formed on the first layer;
A pair of third layers made of undoped or n-type nitride semiconductor layers formed on the second layer at an interval;
A gate electrode formed in at least a part of the region of the second layer between the pair of third layers;
A source electrode formed on one third layer of the pair of third layers; a drain electrode formed on the other third layer;
A heterojunction field effect transistor comprising:
前記第1層上に形成されたMgのδドーピング層からなる第2層と、
前記第2層上に間隔を隔てて形成されたアンドープまたはn型の窒化物半導体層からなる一対の第3層と、
前記一対の第3層の間の前記第2層の領域の少なくとも一部に形成されたゲート電極と、
前記一対の第3層のうち、一方の第3層上に形成されたソース電極と、他方の第3層上に形成されたドレイン電極と、
を含む、ヘテロ接合電界効果型トランジスタ。 A first layer comprising an undoped or n-type nitride semiconductor layer;
A second layer comprising a Mg δ-doping layer formed on the first layer;
A pair of third layers made of undoped or n-type nitride semiconductor layers formed on the second layer at an interval;
A gate electrode formed in at least a part of the region of the second layer between the pair of third layers;
A source electrode formed on one third layer of the pair of third layers; a drain electrode formed on the other third layer;
A heterojunction field effect transistor comprising:
前記第2層上にアンドープまたはn型の窒化物半導体層からなる第3層を形成する工程と、
前記第3層上にソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、
前記第3層の一部を光化学エッチング法により除去して前記第2層の表面の一部を露出させる工程と、
露出した前記第2層の表面の少なくとも一部の領域にゲート電極を形成する工程と、
を含む、ヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法。 Forming a p-type nitride semiconductor layer or a second layer of Mg δ-doping layer on the first layer of undoped or n-type nitride semiconductor layer;
Forming a third layer comprising an undoped or n-type nitride semiconductor layer on the second layer;
Forming a source electrode and a drain electrode on the third layer;
Removing a part of the third layer by a photochemical etching method to expose a part of the surface of the second layer;
Forming a gate electrode in at least a partial region of the exposed surface of the second layer;
A method of manufacturing a heterojunction field effect transistor, comprising:
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