JP2011044455A - 半導体装置、半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置、半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 基板101上にGaN緩衝層102を形成する工程と、GaN緩衝層102上にun−AlGaN障壁層103を形成する工程と、un−AlGaN障壁層103上に再成長用マスク110を形成する工程と、un−AlGaN障壁層103上に、n−InAlNコンタクト層109を再成長させる工程と、un−AlGaN障壁層103上の再成長用マスク110を除去する工程と、n−InAlNコンタクト層109上にソース電極107及びドレイン電極108を形成する工程と、再成長用マスク110が除去されたun−AlGaN障壁層103上の領域に、ゲート電極106を形成する工程と、によって半導体装置を製造する。
【選択図】 図2
Description
図1は、本実施形態の半導体装置である、窒化物でなる電界効果トランジスタ(以下、窒化物半導体FET(Field-Effect
Transistor)とも記す)の断面を模式的に示した図である。本実施形態の窒化物半導体FETは、基板101上に設けられたGaN緩衝層102、GaN緩衝層102上に設けられたアンドープのAlGaN障壁層(以下、un−AlGaN障壁層と記す)103を有している。
図2(a)〜(g)は、本実施形態の窒化物半導体FETの製造工程を説明するための図である。先ず、本実施形態では、基板101上にGaN緩衝層102、un−AlGaN障壁層103が順に形成される。この結果、GaN緩衝層102、un−AlGaN障壁層103の界面にAlGaN/GaNヘテロ構造が形成される。
次に、以上述べた本実施形態が窒化物半導体FETの素子特性に与える効果を説明するため行った実験の結果について説明する。
図9は、本実施形態の半導体装置である窒化物半導体FETと従来の窒化物半導体FETとの特性を比較して示したテーブルを表している。なお、従来の窒化物半導体FETは、図13(a)に示したコンタクト層にAlGaN層を用いたゲートリセスを有する(ゲートリセス構造の)FETである。本実施形態の窒化物半導体FETと、従来の窒化物半導体FETとで比較された特性は、最大相互コンダクタンス(gm)、ウェハ面内におけるしきい値電圧のばらつき、リーク電流の3項目である。
図10〜12は、以上説明した本実施形態の窒化物半導体FETの変形例を説明するための図である。なお、図10〜図12のいずれにおいても、図1に示した部材と同様の部材については同様の符号を付して説明を一部略すものとする。
102 GaN緩衝層
103 un−AlGaN障壁層
106 ゲート電極
107 ソース電極
108 ドレイン電極
109,119 n−InAlNコンタクト層
109a ゲートリセス
110 再成長用マスク
112 絶縁膜
119a ドーピング層
119b アンドープ層
Claims (7)
- 基板上に窒化物半導体材料でなる緩衝層を形成する工程と、
前記緩衝層上に窒化物半導体材料でなる第1窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1窒化物半導体層上においてゲート電極が形成される領域に再成長用マスクを形成する工程と、
前記第1窒化物半導体層上の前記再成長用マスクを除く領域に、窒化物半導体材料でなる第2窒化物半導体層を再成長させる工程と、
前記第2窒化物半導体層の再成長後、前記第1窒化物半導体層上の前記再成長用マスクを除去する工程と、
前記第2窒化物半導体層上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記再成長用マスクが除去された前記第1窒化物半導体層上の領域に、ゲート電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記緩衝層がGaNを材料とし、前記第1窒化物半導体層がAlGaNを材料とする障壁層であり、前記第2窒化物半導体層がInAlNを材料とするコンタクト層であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2窒化物半導体層を再成長させる工程は、
前記再成長用マスクを除く領域において、前記第1窒化物半導体層上に不純物を含まないアンドープ第2窒化物半導体層を再成長させる工程と、前記アンドープ第2窒化物半導体層上に、不純物を含むドープ第2窒化物半導体層を再成長させる工程と、を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1窒化物半導体層上の前記再成長用マスクが除去された領域及び前記第2窒化物半導体層上に、絶縁膜を形成する工程をさらに含み、
前記ゲート電極を形成する工程において、前記ゲート電極は前記絶縁膜に接して形成されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 基板上に形成されたGaNを材料とする緩衝層と、
前記緩衝層上に形成されたAlGaNを材料とする障壁層と、
前記障壁層上に再成長された、InAlNを材料とするコンタクト層と、
前記コンタクト層の前記再成長によって形成されたゲートリセス内に形成されたゲート電極と、
前記コンタクト層上に設けられたソース電極及びドレイン電極と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記コンタクト層は、
表面から前記障壁層との界面まで不純物を含む、または表面から所定の深さまで不純物を含み、前記障壁層との界面との間に不純物を含まないアンドープ層を含むことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。 - 前記ゲートゲートリセスの内面及び前記コンタクト層上の前記ソース電極及び前記ドレイン電極を含まない領域に、絶縁膜を有することを特徴とする請求項5または6に記載の半導体装置。
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