JP2013004735A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ソース・ドレイン間を走行する窒化物半導体層と下地となる窒化物半導体層の間に、両窒化物半導体層より電子親和力が大きく、下地となる窒化物半導体よりも格子定数の大きい材料を形成する。その結果、ゲート電圧の印加によりゲート絶縁膜の下方に形成されるチャネルと、ゲート部以外で形成される二次元電子ガスを、深さ方向において近づけることができ、オン抵抗の低減が可能となる。
【選択図】図3
Description
以下に、図面を参照して、本実施形態の窒化物半導体を用いた半導体装置100の構成について説明を行う。
以下に、図面を参照して、本実施形態の窒化物半導体を用いた半導体装置200の構成について説明を行う。
以下に、図面を参照して、本実施形態の窒化物半導体を用いた半導体装置300の構成について説明を行う。
11 核形成層(AlN)
12 バッファ層(AlN/GaN超格子)
13 下地層(Al0.07Ga0.93N)
14 第二電子走行層(In0.1Ga0.9N)
15 第一電子走行層(GaN)
16 電子供給層(Al0.22Ga0.78N)
17 半導体表面保護膜(SiN)
18 ゲート絶縁膜(Al2O3)
19 ゲート電極(TiN)
20 ソース電極(Al)
21 ドレイン電極(Al)
22 基板(SiC)
24 バッファ層(Al0.2Ga0.8N)
25 下地層(Al0.05Ga0.95N)
26 第二電子走行層(In0.08Ga0.92N)
27 第一電子走行層(GaN)
28 第二電子供給層(Al0.2Ga0.8N)
29 第一電子供給層(Al0.25Ga0.75N)
30 半導体表面保護膜(SiON)
31 ゲート絶縁膜(ZrO2)
32 ゲート電極(p型多結晶シリコン)
33 ソース電極(Al3Ti)
34 ドレイン電極(Al3Ti)
36 バッファ層(Al0.3Ga0.7N)
37 下地層(Al0.13Ga0.87N)
38 第二電子走行層(In0.05Ga0.95N)
39 第一電子走行層(GaN)
40 電子供給層(In0.13Al0.87N)
43 ソース電極(Ti)
44 ドレイン電極(Ti)
46 チャネル領域での電子密度のピーク
100 窒化物半導体を用いた半導体装置(第一形態)
101 半導体装置100のゲート領域
102 半導体装置100のチャネル領域
200 窒化物半導体を用いた半導体装置(第二形態)
201 半導体装置200のゲート領域
202 半導体装置200のチャネル領域
300 窒化物半導体を用いた半導体装置(第三形態)
301 半導体装置300のゲート領域
302 半導体装置300のチャネル領域
401 下地層
402 電子走行層
403 電子供給層
404 ソース電極
405 ドレイン電極
406 ゲート絶縁膜
407 ゲート電極
408 チャネル領域での電子密度のピーク
440、450 従来技術による、窒化物を用いたMIS型電界効果トランジスタ
Claims (16)
- 窒化物半導体である下地層と、
前記下地層の上方に設けられる、窒化物半導体である第二電子走行層と、
前記第二電子走行層の上方に設けられる、窒化物半導体である第一電子走行層と、
前記第一電子走行層の上方に設けられる、窒化物半導体である電子供給層と、
前記電子供給層、及び前記第一電子走行層内に設けられるゲート領域と、
前記ゲート領域に設けられるゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上方に設けられるゲート電極と、
を具備し、
前記第二電子走行層の格子定数は、前記下地層の格子定数よりも大きい、
窒化物半導体装置。 - 請求項1に記載の窒化物半導体装置において、
前記第二電子走行層の電子親和力は、
前記下地層、
前記第一電子走行層、
及び前記電子供給層の電子親和力よりも大きい、
窒化物半導体装置。 - 請求項1乃至2のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置において、
前記第二電子走行層として、InxGa1−xN層(但しxは、0≦x≦1)を具備する、
窒化物半導体装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置において、
前記第二電子走行層、
前記第一電子走行層、
及び前記電子供給層の膜厚は、転移が増加する膜厚である臨界膜厚以下である、
窒化物半導体装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置において、
前記第一電子走行層の格子定数は、前記下地層の格子定数より大きい、
窒化物半導体装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置において、
前記第一電子走行層の格子定数は、前記下地層の格子定数と、歪を生じさせない観点で略同一の、
窒化物半導体装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置において、
前記電子供給層の格子定数は、前記下地層の格子定数より小さい、
窒化物半導体装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置において、
前記電子供給層の格子定数は、前記下地層の格子定数と、歪を生じさせない観点で略同一の、
窒化物半導体装置。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置において、
前記第一電子走行層の電子親和力は、
前記下地層、及び前記電子供給層の電子親和力よりも大きい、
窒化物半導体装置。 - 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置において、
前記第一電子走行層として、GaN層を具備する、
窒化物半導体装置。 - 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置において、
前記下地層として、GaN、AlN、InN、及びそれらの混晶である、AlxGa1−xN層(但しxは、0≦x≦1)、若しくはInxAl1−xN層(但しxは、0≦x≦1)を具備する、
窒化物半導体装置。 - 請求項1乃至11のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置において、
前記ゲート領域の底面が、前記第二電子走行層と前記第一電子走行層の界面に設けられる、
窒化物半導体装置。 - 請求項1乃至11のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置において、
前記ゲート領域の底面が、前記第一電子走行層内に設けられる、
窒化物半導体装置。 - 請求項1乃至13のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置において、
前記電子供給層、前記第一電子走行層、及び前記第二電子走行層の少なくとも一つの層が、異なる材料、又は異なる組成比の材料の積層である、多層構造を有する、
窒化物半導体装置。 - 窒化物半導体装置の基板の上方に、窒化物半導体である下地層を設ける工程と、
前記下地層の上方に、窒化物半導体である第二電子走行層を設ける工程と、
前記第二電子走行層の上方に、窒化物半導体である第一電子走行層を設ける工程と、
前記第一電子走行層の上方に、窒化物半導体である電子供給層を設ける工程と、
前記窒化物半導体装置を印加電圧により制御するゲート領域を、前記第二電子走行層と前記第一電子走行層の界面までエッチングすることにより形成する工程と、
を具備する、
窒化物半導体装置の製造方法。 - 窒化物半導体装置の基板の上方に、窒化物半導体である下地層を設ける工程と、
前記下地層の上方に、窒化物半導体である第二電子走行層を設ける工程と、
前記第二電子走行層の上方に、窒化物半導体である第一電子走行層を設ける工程と、
前記第一電子走行層の上方に、窒化物半導体である電子供給層を設ける工程と、
前記窒化物半導体装置を印加電圧により制御するゲート領域を、前記第一電子走行層内までエッチングすることにより形成する工程と、
を具備する、
窒化物半導体装置の製造方法。
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