JP2014011462A5 - - Google Patents

Claims (29)

1. 基板上に配置され、ガリウム（Ｇａ）と窒素（Ｎ）とを含むバッファ層と、
   前記バッファ層上に配置され、アルミニウム（Ａｌ）と窒素（Ｎ）とを含むバリア層と、
   前記バリア層内に配置されて前記バリア層にエピタキシャルに接続され、窒素（Ｎ）とアルミニウム（Ａｌ）またはガリウム（Ｇａ）の内の少なくとも１つとを含み、当該抵抗性再成長構造の材料が実質的に多結晶または非晶質となるように６００℃以下の温度でエピタキシャルに堆積された抵抗性再成長構造と、
   前記バリア層内に配置されたゲート端子と、を備え、
   前記抵抗性再成長構造は、前記ゲート端子と前記バッファ層間に配置され、前記バッファ層と前記ゲート端子間に絶縁層を提供することを特徴とする装置。
2. 前記抵抗性再成長構造は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化インジウムアルミニウム（ＩｎＡｌＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）または窒化インジウムガリウムアルミニウム（ＩｎＧａＡｌＮ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記バリア層は、第１の層と第２の層とを含む複数の層で構成され、
   前記第１の層は、前記バッファ層にエピタキシャルに接続され、また、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含んでおり、
   前記第２の層は、前記第１の層にエピタキシャルに接続され、また、窒化インジウムアルミニウム（ＩｎＡｌＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）または窒化インジウムガリウムアルミニウム（ＩｎＧａＡｌＮ）を含んでおり、
   前記抵抗性再成長構造は、前記第１の層と前記第２の層とに物理的に直接接触していることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記バリア層は、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）の単独層で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
5. 前記抵抗性再成長構造と前記バッファ層間の前記バリア層の厚みは、１０Å〜５０Åであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記抵抗性再成長構造のバンドギャップエネルギーは５ｅＶ以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記抵抗性再成長構造のバンドギャップエネルギーは、第１のバンドギャップエネルギーであり、
   前記バリア層は、前記第１のバンドギャップエネルギーより小さい第２のバンドギャップエネルギーを有しており、
   前記バッファ層は、前記第２のバンドギャップエネルギーより小さい第３のバンドギャップエネルギーを有していることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記抵抗性再成長構造の厚みは２００Å以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記抵抗性再成長構造は、前記ゲート端子と前記バッファ層間に配置されたゲート領域における二次元電子ガス（２ＤＥＧ）の形成を阻止する動作機能を有しており、
   前記ゲート端子は、エンハンスメントモード（Ｅモード）高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）デバイスのスイッチングを制御するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記ゲート端子は、前記バリア層の材料に接続されてショットキー接合または金属−絶縁体−半導体（ＭＩＳ）接合を形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記バリア層に接続されたソースと、
    前記バリア層に接続されたドレインと、をさらに備え、前記ソースと前記ドレインは、前記バリア層を通って前記バッファ層内に延在することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記バリア層上に配置され、前記ゲート端子の一部分を封入する誘電材料をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記ゲート端子は、Ｔ形のフィールドプレートゲートであり、
    前記ゲート端子は、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、モリブデン（Ｍｏ）または金（Ａｕ）を含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 前記誘電材料上に配置され、前記誘電材料を通して、前記ソースに電気的に接続され、また、前記ゲート端子に容量接続されたフィールドプレートをさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ガリウム（ＧａＮ）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む基板をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 前記抵抗性再成長構造は、前記バリア層のシート抵抗を増加させることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の装置。
17. 前記抵抗性再成長構造は、前記ゲート領域のシート抵抗を増加させることを特徴とする請求項９に記載の装置。
18. ガリウム（Ｇａ）と窒素（Ｎ）とを基板上にバッファ層を形成するステップと、
    アルミニウム（Ａｌ）と窒素（Ｎ）とを含むバリア層を前記バッファ層上に形成するステップと、
    前記バリア層の材料を除去してその中に開口部を形成し、６００℃以下の温度で、窒素（Ｎ）とアルミニウム（Ａｌ）またはガリウム（Ｇａ）の内の少なくとも１つとを含む再成長構造を前記バリア層の開口部内に堆積することによって、前記バリア層内に再成長構造を形成するステップと、を備えることを特徴とする方法。
19. 前記バッファ層を形成するステップは、前記基板上にバッファ層材料をエピタキシャルに堆積するステップを備え、
    前記バリア層を形成するステップは、前記バッファ層上にバリア層材料をエピタキシャルに堆積するステップを備え、
    前記再成長構造の材料を堆積するステップは、前記バリア層の開口部内に前記再成長構造の材料をエピタキシャルに堆積するステップを備えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 前記再成長構造の材料は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化インジウムアルミニウム（ＩｎＡｌＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）または窒化インジウムガリウムアルミニウム（ＩｎＧａＡｌＮ）を含むことを特徴とする請求項１８または１９に記載の方法。
21. 前記バリア層を形成するステップは、第１の層と第２の層とを含む複数の層を形成するステップを備え、
    前記第１の層は、前記バッファ層にエピタキシャルに接続され、また、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含んでおり、
    前記第２の層は、前記第１の層にエピタキシャルに接続され、また、窒化インジウムアルミニウム（ＩｎＡｌＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）または窒化インジウムガリウムアルミニウム（ＩｎＧａＡｌＮ）を含んでおり、
    前記再成長構造は、前記第１の層と前記第２の層とに物理的に直接接触していることを特徴とする請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 前記バリア層を形成するステップは、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）の単独層を形成するステップを備えることを特徴とする請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載の方法。
23. 前記バリア層の材料を除去するステップによって、前記再成長構造と前記バッファ層間の前記バリア層の厚みが１０Å〜５０Åとなることを特徴とする請求項１８乃至２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 前記再成長構造の材料を堆積するステップは、前記再成長構造の材料を２００Å以下の厚みで堆積するステップを備えることを特徴とする請求項１８乃至２３のいずれか１項に記載の方法。
25. 前記バリア層の開口部内の前記再成長構造上にゲート絶縁体膜の材料を堆積し、前記バリア層の材料に接続されてショットキー接合または金属−絶縁体−半導体（ＭＩＳ）接合を形成するゲート電極の材料を前記ゲート絶縁体膜上に堆積することによって、前記バリア層内にゲート端子を形成するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１８乃至２４のいずれか１項に記載の方法。
26. 前記バリア層内に前記ゲート端子を形成するステップは、
    前記バリア層の材料を除去してバリア層内に開口部を形成するステップをさらに備え、
    前記バリア層の材料を除去するステップは、エッチングプロセスで行われることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
27. 前記再成長構造は、前記ゲート端子と前記バッファ層間に配置されたゲート領域における二次元電子ガス（２ＤＥＧ）の形成を阻止する動作機能を有しており、
    前記ゲート端子は、エンハンスメントモード（Ｅモード）高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）デバイスのスイッチングを制御するように構成されていることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
28. 前記バリア層に接続されたソースとドレインとを形成するステップをさらに備え、前記ソースと前記ドレインは、前記バリア層を通って前記バッファ層内に延在することを特徴とする請求項１８乃至２７のいずれか１項に記載の方法。
29. 前記バリア層上に誘電材料を堆積するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１８乃至２８のいずれか１項に記載の方法。