JP2012124327A - 高電子移動度トランジスタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】窒化物半導体からなるHEMT100は、n型不純物を含むか又はアンドープの第1層103と、第1層上に設けられ第1層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第2層105と、第2層上に設けられp型不純物を含む第3層106と、第3層上に設けられ下側から上側に向かってバンドギャップエネルギーが小さくなっている第4層107と、を有する。
【選択図】図1
Description
第1層103及び第2層105は窒化物半導体であれば良く、その材料は限定されない。例えば、第1層103をGaNとし、第2層105をAlx2Ga1−x2N(0<x2≦1)とすると、GaN層103に於けるAlGaN層105との界面付近に高密度な2次元電子ガスが発生し、チャネル層104を形成することができる。ここで、第2層105は、Al組成率を1つに固定したAlGaN層であることに限定されず、Al組成率が異なる複数のAlGaN層で構成されても良い。
第3層106は、GaNまたはAlx3Ga1−x3N(0<x3≦1)を用いることが好ましい。さらに、第3層106にはp型不純物が含まれており、不純物の添加量は、第3層106に存在するIII族原子の個数を基準とする個数比(=不純物の添加個数/第3層に存在するIII族原子の個数)で0.001〜0.03、さらに好ましくは0.006〜0.03とすることができる。
第4層107は、下側から上側に向かってバンドギャップエネルギーが小さくなっている。例えば、第4層107の下側から上側に向かってバンドギャップエネルギーを連続的に小さくする構成としたり、バンドギャップエネルギーを段階的に小さくする構成としたりすることができる。さらに、これらを適宜に組み合わせる構成にしても良い。
第4層107上には、p型不純物を含む第5層108が設けられ、第5層108には、ゲート電極112が設けられていることが好ましい。これより、ゲート電極112と第5層108とがオーミック接合となるため、接触抵抗が低減することができる。
ソース電極111及びドレイン電極113は、第5層上に、例えば、Ti/Alで形成される。また、ゲート電極112は、第5層108上に、例えば、Ni/Auで形成される。ここで本明細書において「/」とは、左側の材料及び右側の材料を順に積層することを意味する。
(基板)まず、MOCVD反応炉内にc面サファイヤ基板101を配置し、基板温度101を1160℃まで上昇させ、c面サファイヤ基板101の表面を水素雰囲気中でクリーニングを行った。
AlGaN組成傾斜層107を0nmとする以外は実施例と同様のHEMTを作製する。つまり、図2に示すように、比較例のHEMTは、サファイヤ基板201上にバッファー層202を介して、GaN層203、AlN層/Al0.3Ga0.7N層205、p−GaN層206を順に設ける構成である。ここで、比較例のp−GaN層206は、実施例の第3層106及び第5層108に対応し、その膜厚は実施例の第3層106及び第5層108を足し合わせた値に相当する40nmである。
101・・・基板
102・・・バッファー層
103・・・(第1層)GaN層
104・・・チャネル層
105・・・(第2層)AlN/AlGaN層
106・・・(第3層)p−GaN層
107・・・(第4層)AlxGa1−xN組成傾斜層
108・・・(第5層)p−GaN層
111、211・・・ソース電極
112、212・・・ゲート電極
113、213・・・ドレイン電極
201・・・基板
202・・・バッファー層
203・・・GaN層
204・・・チャネル層
205・・・AlN/AlGaN層
206・・・p−GaN層
Claims (3)
- 窒化物半導体からなる高電子移動度トランジスタにおいて、
n型不純物を含むか又はアンドープの第1層と、
前記第1層上に設けられ、前記第1層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第2層と、
前記第2層上に設けられ、p型不純物を含む第3層と、
前記第3層上に設けられ、下側から上側に向かってバンドギャップエネルギーが小さくなっている第4層と、を有することを特徴とする高電子移動度トランジスタ。 - 前記第4層は、AlxGa1−xN(0≦x≦1)からなることを特徴とする請求項1に記載の高電子移動度トランジスタ。
- 前記第4層上には、p型不純物を含む第5層が設けられ、
前記第5層には、ゲート電極が設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の高電子移動度トランジスタ。
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