JP2010272632A - 電界効果トランジスタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板と、前記基板上に形成され、窒化物系化合物半導体からなり、チャネル層を含む半導体層と、前記チャネル層上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、前記半導体層上において前記ゲート電極を挟むように配置されたソース電極およびドレイン電極と、を備え、前記チャネル層の表面の、少なくとも前記ゲート電極直下の領域が、窒素極性の表面を含む。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施の形態1に係るMOSFETの模式的な断面図である。このMOSFET100は、サファイアからなる基板1上に、アンドープのGaNからなるバッファ層2を介して形成されたチャネル層3を備えている。このチャネル層3は、全体として、アクセプタとしてMgを含有するp−GaNからなるが、その表面3aから内部にわたって形成されたn+−GaNからなるソース領域4、ドレイン領域5を有している。さらに、MOSFET100は、チャネル層3上に形成されたSiO2からなるゲート絶縁膜6と、ゲート絶縁膜6上に形成されたゲート電極9と、チャネル層3上においてゲート電極9を挟むように配置されたソース電極7およびドレイン電極8とを備えている。なお、ソース電極7およびドレイン電極8は、それぞれソース領域4、ドレイン領域5上に配置されている。
つぎに、MOSFET100の製造方法の一例について説明する。はじめに、サファイアからなる基板1に850℃のサーマルクリーニングを施す。つぎに、基板温度を800℃とし、基板表面に窒素プラズマを照射する。この段階で、基板1の主表面1a近傍の酸素が窒素に置換されて、主表面1aが窒化される。つぎに、基板温度を600℃として、MBE(Molecular beam epitaxy)法を用いて、基板1の主表面1a上にアンドープのGaNからなるバッファ層2をたとえば厚さ20nmだけ成長する。つぎに、基板温度を750℃として、Mgを添加したp−GaNからなるチャネル層3をたとえば厚さ3μmだけ成長する。このときのMgの添加濃度は1×1017cm−3とする。
つぎに、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態2に係るMOSFETは、ゲート領域にリセス部を有するものである。
つぎに、MOSFET200の製造方法の一例について説明する。はじめに、実施の形態1に係るMOSFET100の場合と同様にして、基板1の主表面の窒化処理からチャネル層11の成長までを行い、さらに、チャネル層11上に、コンタクト層12、13を形成するためのn−GaN層をたとえば厚さ100nmだけ成長する。なお、n−GaN層にはSiをたとえば添加濃度5×1017cm−3だけ添加する。
つぎに、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態3に係るMOSFETは、ゲート領域にリセス部を有するとともに、GaN/AlGaNのヘテロ構造を有するものである。
1a 主表面
2 バッファ層
3、11、17 チャネル層
3a、11a、17a 表面
4 ソース領域
5 ドレイン領域
6、15、23 ゲート絶縁膜
7 ソース電極
8 ドレイン電極
9、16、24 ゲート電極
10 GaN結晶
10b 窒素原子
10a Ga原子
12、13 コンタクト層
14、22 リセス部
18、19 キャリア走行層
20、21 キャリア供給層
22 リセス部
L1、L2 線
P 分極
Claims (7)
- 基板と、
前記基板上に形成され、窒化物系化合物半導体からなり、チャネル層を含む半導体層と、
前記チャネル層上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
前記半導体層上において前記ゲート電極を挟むように配置されたソース電極およびドレイン電極と、
を備え、前記チャネル層の表面の、少なくとも前記ゲート電極直下の領域が、窒素極性の表面を含むことを特徴とする電界効果トランジスタ。 - 前記窒素極性の表面において窒素極性によって発現する分極による面電荷密度が1×1011cm−2以上5×1012cm−2以下で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。
- 前記ゲート絶縁膜の等価酸化膜厚が30nm以上150nm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の電界効果トランジスタ。
- 前記ゲート絶縁膜は、SiO2、SiNx1、SiON、Al2O3、MgO、GaOx2、GdOx3の少なくともいずれか一つからなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の電界効果トランジスタ。
- 前記チャネル層の実効アクセプタ濃度は5×1015cm−3以上5×1017cm−3以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の電界効果トランジスタ。
- 前記チャネル層は、アクセプタとしてMg、Be、Zn、Cの少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の電界効果トランジスタ。
- 前記ゲート電極は、ポリシリコン、Al、Au、Pd、Pt、Ni、Ta、Mo、Wの少なくともいずれか一つからなることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の電界効果トランジスタ。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014063917A (ja) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
WO2014069032A1 (ja) * | 2012-11-01 | 2014-05-08 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 電界効果型半導体装置及びその製造方法 |
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JP2003142501A (ja) * | 2001-10-31 | 2003-05-16 | Furukawa Electric Co Ltd:The | GaN系電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
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JP2009302370A (ja) * | 2008-06-16 | 2009-12-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置 |
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- 2009-05-20 JP JP2009122044A patent/JP5435459B2/ja active Active
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