JP2014053418A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体基板10の上に、半導体材料により形成された電子走行層13と、電子走行層13の上に、電子走行層13よりもバンドギャップの広い半導体材料により形成されたn型の半導体層15と、n型の半導体層15の上に形成されたn型となる不純物元素がシート状にドープされたδドーピング領域16と、δドーピング領域16の上に、電子走行層13よりもバンドギャップの広い半導体材料により形成されたバリア層17と、を有する半導体装置。
【選択図】図7
Description
(半導体装置)
第1の実施の形態における半導体装置について説明する。図7は、本実施の形態における半導体装置の構造を示す。また、図8は、図7に示される本実施の形態における半導体装置のバンド構造図を示す。
次に、本実施の形態における半導体装置の製造方法について説明する。
次に、第2の実施の形態における半導体装置について説明する。本実施の形態は、電子走行層がSiにより形成されており、バリア層がSiGeにより形成されている構造のHEMTである。図14に基づき本実施の形態における半導体装置について説明する。
(付記1)
半導体基板の上に、半導体材料により形成された電子走行層と、
前記電子走行層の上に、電子走行層よりもバンドギャップの広い半導体材料により形成されたn型の半導体層と、
前記n型の半導体層の上に形成されたn型となる不純物元素がシート状にドープされたδドーピング領域と、
前記δドーピング領域の上に、電子走行層よりもバンドギャップの広い半導体材料により形成されたバリア層と、
を有するものであることを特徴とする半導体装置。
(付記2)
前記電子走行層は、InAsを含む材料により形成されており、
前記n型の半導体層及び前記バリア層は、AlSbを含む材料により形成されていることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
(付記3)
前記電子走行層は、InAsを含む材料により形成されており、
前記n型の半導体層及び前記バリア層は、AlGaSbを含む材料により形成されていることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
(付記4)
前記電子走行層は、InGaAsを含む材料により形成されており、
前記n型の半導体層及び前記バリア層は、GaAsSbを含む材料により形成されていることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
(付記5)
前記電子走行層、n型の半導体層、δドーピング領域及びバリア層は、MBEにより形成されたものであることを特徴とする付記1から4のいずれかに記載の半導体装置。
(付記6)
前記電子走行層と前記n型の半導体層との間には、前記バリア層と同じ半導体材料により形成されたスペーサ層が設けられていることを特徴とする付記1から5のいずれかに記載の半導体装置。
(付記7)
前記n型の半導体層は、前記バリア層を形成している半導体材料に、n型となる不純物元素がドープされているものにより形成されていることを特徴とする付記1から6のいずれかに記載の半導体装置。
(付記8)
前記n型の半導体層にドープされている不純物元素と、前記δドーピング領域にシート状にドープされている不純物元素は、同一元素であることを特徴とする付記1から7のいずれかに記載の半導体装置。
(付記9)
前記n型の半導体層にドープされている不純物元素は、Teであることを特徴とする付記1から8のいずれかに記載の半導体装置。
(付記10)
前記δドーピング領域において、シート状にドープされている不純物元素は、Teであることを特徴とする付記1から9のいずれかに記載の半導体装置。
(付記11)
前記バリア層は上部バリア層であって、
前記半導体基板と前記電子走行層の間には、前記電子走行層よりもバンドギャップの広い半導体材料により形成された下部バリア層が形成されていることを特徴とする付記1から10のいずれかに記載の半導体装置。
(付記12)
前記下部バリア層は、前記上部バリア層と同じ半導体材料を含む半導体材料により形成されていることを特徴とする付記11に記載の半導体装置。
(付記13)
前記バリア層の上には、キャップ層が形成されており、
前記キャップ層は、前記バリア層よりもバンドギャップの狭い半導体材料に、n型となる不純物元素がドープされたものであることを特徴とする付記1から12のいずれかに記載の半導体装置。
(付記14)
前記キャップ層は、InAs、InGaAs、GaSbのうちのいずれかを含むものにより形成されているものであることを特徴とする付記13に記載の半導体装置。
(付記15)
前記キャップ層は、前記電子走行層を形成している半導体材料に、n型となる不純物元素がドープされたものであることを特徴とする付記13または14に記載の半導体装置。
(付記16)
前記キャップ層にドープされている不純物元素は、Siであることを特徴とする付記13から15のいずれかに記載の半導体装置。
(付記17)
前記キャップ層の上には、ソース電極及びドレイン電極が形成されており、
前記バリア層の上には、ゲート電極が形成されていることを特徴とする付記13から16のいずれかに記載の半導体装置。
(付記18)
前記電子走行層は、Siを含む材料により形成されており、
前記n型の半導体層及び前記バリア層は、SiGeを含む材料により形成されていることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
11 バッファ層
12 i−AlSbバリア層
13 i−InAsチャネル層
13a 2DEG
14 i−AlSbスペーサ層
15 n−AlSbバリア層
16 Te−δドーピング領域
17 i−AlSbバリア層
18 n−InAsキャップ層
18a 開口領域
20 酸化シリコン膜
20a 開口領域
31 ソース電極
32 ドレイン電極
33 ゲート電極
51 第1のレジスト
51a 開口領域
52 第2のレジスト
52a 開口領域
53 第3のレジスト
53a 開口領域
110 高抵抗Si基板
111 バッファ層
112 i−SiGeバッファ層
113 i−Siチャネル層
113a 2DEG
114 i−SiGeスペーサ層
115 n−SiGe層
116 P−δドーピング領域
117 i−SiGeバリア層
118 i−Si層
119 n−Siキャップ層
120 酸化シリコン膜
131 ソース電極
132 ドレイン電極
133 ゲート電極
910 GaAs基板(半絶縁性)
911 バッファ層
912 i−AlSbバリア層
913 i−InAsチャネル層
913a 2DEG
914 i−AlSbスペーサ層
915 Te−δドーピング領域
916 i−AlSb電子バリア層
917 i−InAlAs正孔バリア層
918 n−InAsキャップ層
919 Te−δドーピング領域
920 酸化シリコン膜
931 ソース電極
932 ドレイン電極
933 ゲート電極
Claims (10)
- 半導体基板の上に、半導体材料により形成された電子走行層と、
前記電子走行層の上に、電子走行層よりもバンドギャップの広い半導体材料により形成されたn型の半導体層と、
前記n型の半導体層の上に形成されたn型となる不純物元素がシート状にドープされたδドーピング領域と、
前記δドーピング領域の上に、電子走行層よりもバンドギャップの広い半導体材料により形成されたバリア層と、
を有するものであることを特徴とする半導体装置。 - 前記電子走行層は、InAsを含む材料により形成されており、
前記n型の半導体層及び前記バリア層は、AlSbを含む材料により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記電子走行層は、InAsを含む材料により形成されており、
前記n型の半導体層及び前記バリア層は、AlGaSbを含む材料により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記電子走行層は、InGaAsを含む材料により形成されており、
前記n型の半導体層及び前記バリア層は、GaAsSbを含む材料により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記n型の半導体層にドープされている不純物元素と、前記δドーピング領域にシート状にドープされている不純物元素は、同一元素であ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半導体装置。
- 前記n型の半導体層にドープされている不純物元素は、Teであることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記δドーピング領域において、シート状にドープされている不純物元素は、Teであることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記バリア層の上には、キャップ層が形成されており、
前記キャップ層は、前記バリア層よりもバンドギャップの狭い半導体材料に、n型となる不純物元素がドープされたものであることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記キャップ層は、InAs、InGaAs、GaSbのうちのいずれかを含むものにより形成されているものであることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。
- 前記キャップ層の上には、ソース電極及びドレイン電極が形成されており、
前記バリア層の上には、ゲート電極が形成されていることを特徴とする請求項8または9に記載の半導体装置。
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