JP2015159252A - semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device.
半導体装置においては、半導体材料としてSiを用いたCMOS等に代表される電界効果型トランジスタがある。このようなSiを用いたCMOS等においては、ゲート長を短くすることにより特性を向上させることができるが、半導体材料及び構造の面から限界を有しており、サブスレッショールド電流の増加、スイッチングの際の電圧差の増加等の問題が生じてしまう。 In the semiconductor device, there is a field effect transistor typified by CMOS or the like using Si as a semiconductor material. In such a CMOS using Si, the characteristics can be improved by shortening the gate length, but there is a limit in terms of semiconductor material and structure, and an increase in subthreshold current, Problems such as an increase in voltage difference during switching occur.
このため、これらの問題が生じることのない構造の半導体装置として、電子のトンネル効果を用いた半導体装置が開示されている(例えば、非特許文献1)。この半導体装置は、図1に示されるように、半導体基板910の表面において、ソース電極942が形成される側にp型となる不純物元素を高濃度にドープすることによりp+領域921が形成され、ドレイン電極943が形成される側にn型となる不純物元素を高濃度にドープすることによりn+領域923が形成されている。また、p+領域921とn+領域923との間には不純部元素がドープされていないi領域922が形成されており、i領域922の上には、ゲート絶縁膜930が形成されており、ゲート絶縁膜930の上には、ゲート電極941が形成されている。尚、p+領域921の上にはソース電極942が形成されており、n+領域923の上にはドレイン電極943が形成されている。
For this reason, a semiconductor device using an electron tunnel effect is disclosed as a semiconductor device having a structure in which these problems do not occur (for example, Non-Patent Document 1). In this semiconductor device, as shown in FIG. 1, a p + region 921 is formed on the surface of a
図2は、図1に示す構造の半導体装置におけるエネルギバンド図である。図2に示されるように、ゲート電極941に印加される電位を制御することにより、i領域922におけるエネルギレベルを制御することができ、p+領域921からi領域922においてトンネル効果により透過する電子を制御することができる。このようにトンネル効果により透過する電子によって流れるトンネル電流は、通常の拡散電流よりも急峻に立ち上がり、オフ時には電流の流れを遮断することができるため、サブスレッショールド電流の増加等を防ぐことができる。
FIG. 2 is an energy band diagram of the semiconductor device having the structure shown in FIG. As shown in FIG. 2, the energy level in the
しかしながら、図1に示す構造の半導体装置においては、ソース・ドレイン間は高濃度のpn接合となるため、ソース電極942とドレイン電極943との間における容量Cdsは大きくなり、高周波に対応することが困難である。
However, in the semiconductor device having the structure shown in FIG. 1, since a high-concentration pn junction is formed between the source and the drain, the capacitance Cds between the
よって、電子のトンネル効果を用いた半導体装置において、高周波特性が良好な半導体装置が求められている。 Therefore, there is a demand for a semiconductor device that has good high-frequency characteristics in a semiconductor device that uses the tunneling effect of electrons.
本実施の形態の一観点によれば、基板の上に形成された第1の半導体層と、前記第1の半導体層の上に形成された第2の半導体層と、前記第2の半導体層の上に形成された第3の半導体層と、前記第3の半導体層の上に形成された第4の半導体層と、前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層の側面に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、前記第1の半導体層の上に形成されたソース電極と、前記第4の半導体層の上に形成されたドレイン電極と、を有し、前記第1の半導体層及び前記第4の半導体層は、第1の導電型の半導体材料により形成されており、前記第3の半導体層は、第2の導電型の半導体材料により形成されていることを特徴とする。 According to one aspect of this embodiment, a first semiconductor layer formed on a substrate, a second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer, and the second semiconductor layer A third semiconductor layer formed on the first semiconductor layer; a fourth semiconductor layer formed on the third semiconductor layer; and a side surface of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer. An insulating film, a gate electrode formed in contact with the insulating film, a source electrode formed on the first semiconductor layer, a drain electrode formed on the fourth semiconductor layer, The first semiconductor layer and the fourth semiconductor layer are made of a first conductive type semiconductor material, and the third semiconductor layer is made of a second conductive type semiconductor material. It is formed.
開示の半導体装置によれば、電子のトンネル効果を用いた半導体装置において、高周波における特性を良好にすることができる。 According to the disclosed semiconductor device, high-frequency characteristics can be improved in the semiconductor device using the electron tunnel effect.
実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。 The form for implementing is demonstrated below. In addition, about the same member etc., the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
〔第1の実施の形態〕
ところで、図1に示す構造の半導体装置を作製する場合、複数の組成の異なる化合物半導体材料により、製造工程が極めて複雑となるため、所望の構造の半導体装置を製造することが困難である。このため、電子のトンネル効果を用いた半導体装置において、容易に製造することのできる構造の半導体装置としては、図3に示すように、半導体層を膜厚方向に積層した縦型の半導体装置が挙げられる。
[First Embodiment]
Incidentally, when a semiconductor device having the structure shown in FIG. 1 is manufactured, a manufacturing process is extremely complicated by a plurality of compound semiconductor materials having different compositions. Therefore, it is difficult to manufacture a semiconductor device having a desired structure. Therefore, as a semiconductor device having a structure that can be easily manufactured in a semiconductor device using the electron tunnel effect, as shown in FIG. 3, a vertical semiconductor device in which semiconductor layers are stacked in the film thickness direction is used. Can be mentioned.
図3に示す半導体装置は、p+−GaAsSbにより形成されたp+型基板961の一方の面の上には、i−InGaAsによりi型層962が形成されており、i型層962の上には、n+−GaAsSbによりn+型層963が形成されている。i型層962及びn+型層963は、p+型基板961の一方の面の上の一部にメサ状に形成されている。また、露出しているp+型基板961の表面、メサ状に形成されているi型層962及びn+型層963の両側の側面には、ゲート絶縁膜となる絶縁膜970が形成されている。ゲート電極981は、i型層962の両側の側面に形成されている絶縁膜970を介して形成されている。即ち、メサ状に形成されたi型層962の側面には絶縁膜970が形成されており、メサの側面となる絶縁膜970の側面には、絶縁膜970と接してゲート電極981が形成されている。ソース電極982はp+型基板961の他方の面に形成されており、ドレイン電極983はn+型層963の上に形成されている。
In the semiconductor device shown in FIG. 3, an i-
図3に示される半導体装置は、p+型基板961の一方の面の上に、i−InGaAsによりi型層962、n+−GaAsSbによりn+型層963を順次積層することにより形成されている。従って、半導体装置が、組成や組成比の異なる複数の半導体材料により形成されている場合においても、成膜の際に組成等を変化させながら成膜することにより、容易に製造することができる。しかしながら、図3に示される半導体装置においても、図1に示す構造の半導体装置と同様に、ソース電極982とドレイン電極983との間における容量Cdsは大きいため、高周波に対応することは困難である。
The semiconductor device shown in FIG. 3, on one side of the p + -
尚、図4は、図3に示す構造の半導体装置におけるエネルギバンド図である。図4に示されるように、ゲート電極981に印加される電位を制御することにより、i型層962におけるエネルギレベルを制御することができ、p+型基板961からi型層962においてトンネル効果により透過する電子を制御することができる。
4 is an energy band diagram of the semiconductor device having the structure shown in FIG. As shown in FIG. 4, by controlling the potential applied to the
(半導体装置)
次に、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。本実施の形態における半導体装置は、図5に示されるように、基板10の上に、i−InAlAsによりバッファ層11が形成されており、バッファ層11の上には、p+−GaAsSbにより第1の半導体層21が形成されている。p+型層となる第1の半導体層21の上の一部には、i−InGaAsにより形成された第2の半導体層22、n+−InGaAsにより形成された第3の半導体層23、p+−GaAsSbにより形成された第4の半導体層24が順次積層して形成されている。従って、図5に示される半導体装置は、第2の半導体層22及び第3の半導体層23は、第1の半導体層21及び第4の半導体層24よりもバンドギャップの狭い材料により形成されている。尚、本実施の形態においては、基板10は、半絶縁性のInPにより形成されている。
(Semiconductor device)
Next, the semiconductor device in the first embodiment will be described. In the semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, a
i型層となる第2の半導体層22、n+型層となる第3の半導体層23、p+型層となる第4の半導体層24は、p+型層となる第1の半導体層21の上の一部においてメサ状に形成されている。また、第1の半導体層21の表面、メサ状に形成されている第2の半導体層22、第3の半導体層23、第4の半導体層24の側面にはゲート絶縁膜となる絶縁膜30が形成されている。
third
また、ゲート電極41は、第2の半導体層22及び第3の半導体層23の側面に形成されている絶縁膜30を介して形成されている。即ち、メサ状に形成された第2の半導体層22及び第3の半導体層23の側面には、絶縁膜30が形成されており、メサの側面となる絶縁膜30の側面には、絶縁膜30に接してゲート電極41が形成されている。また、ソース電極42は、p+型層である第1の半導体層21の上に形成されており、ドレイン電極43は、p+型層である第4の半導体層24の上に形成されている。尚、本実施の形態においては、第1の半導体層21を第1の半導体領域、第2の半導体層22を第2の半導体領域、第3の半導体層23を第3の半導体領域、第4の半導体層24を第4の半導体領域と記載する場合がある。
The
本実施の形態においては、第1の半導体層21及び第4の半導体層24にドープされるp型となる不純物元素は、Zn(亜鉛)、Be(ベリリウム)等であり、1×1018cm−3以上の濃度となるようにドープされている。また、第3の半導体層23にドープされるn型となる不純物元素は、Si(シリコン)、Se(セレン)等であり、1×1017cm−3以上の濃度となるようにドープされている。また、第2の半導体層22には不純物元素がドープされておらず、例えば、第2の半導体層22における不純物元素の濃度は、1×1016cm−3以下である。本実施の形態における半導体装置においては、例えば、第1の半導体層21及び第4の半導体層24には、Znが2×1019cm−3の濃度でドープされており、第3の半導体層23には、Seが1×1019cm−3の濃度でドープされている。
In the present embodiment, the p-type impurity element doped in the
図6は、図5に示される本実施の形態における半導体装置におけるエネルギバンド図である。図6(a)は、ゲート電極41に電圧が印加されていない状態である平衡状態におけるエネルギバンド図であり、図6(b)は、ゲート電極41に電圧が印加されている状態におけるエネルギバンド図である。図6に示されるように、ゲート電極41に印加される電圧を制御することにより、i型層となる第2の半導体層22及びn+型層となる第3の半導体層23におけるエネルギレベルを制御することができる。即ち、図6(a)に示されるように、ゲート電極41に電圧が印加されていない状態においては、i型層となる第2の半導体層22及びn+型層となる第3の半導体層23が障壁となり、第1の半導体層21と第4の半導体層24との間においては電流は流れない。これに対し、図6(b)に示されるように、ゲート電極41に電圧を印加することにより、i型層となる第2の半導体層22及びn+型層となる第3の半導体層23におけるエネルギレベルは下がる。これにより、第1の半導体層21から第2の半導体層22においてはトンネル効果により電子が透過し、第3の半導体層23から第4の半導体層24においてはトンネル効果により電子が透過する。よって、第1の半導体層21と第4の半導体層24との間において電流が流れる。
FIG. 6 is an energy band diagram of the semiconductor device in the present embodiment shown in FIG. 6A is an energy band diagram in an equilibrium state where no voltage is applied to the
次に、n+型層となる第3の半導体層23が形成されていることの効果について説明する。図7は、n+型層となる第3の半導体層23が形成されていない半導体装置の構造を示すものであり、図8は、図7に示す構造の半導体装置におけるエネルギバンド図である。尚、図7に示す構造の半導体装置は、n+型層となる第3の半導体層23が形成されていないことを除き、図5に示される構造の半導体装置と同様の構造のものである。図8(a)は、ゲート電極41に電圧が印加されていない状態である平衡状態におけるエネルギバンド図であり、図8(b)は、ゲート電極41に電圧が印加されている状態におけるエネルギバンド図である。
Next, the effect of forming the
図8に示されるように、図7に示される半導体装置は、図5に示される半導体装置と同様に、ゲート電極に印加される電圧を制御することにより、i型層となる第2の半導体層22におけるエネルギレベルを制御することができる。即ち、図8(a)に示されるように、ゲート電極41に電圧が印加されていない状態においては、i型層となる第2の半導体層22が障壁となり、第1の半導体層21と第4の半導体層24との間においては電流は流れない。また、図8(b)に示されるように、ゲート電極41に電圧を印加することにより、i型層となる第2の半導体層22におけるエネルギレベルが下がり、第1の半導体層21から第2の半導体層22においてはトンネル効果により電子が透過する。しかしながら、第2の半導体層22のエネルギレベルが十分に低くないと、第2の半導体層22と第4の半導体層24との間のトンネル効果による電子の透過はしにくく、オン動作しない、または、たとえオンになったとしても、オン抵抗が高くなる。従って、n+型層となる第3の半導体層23を形成することにより、半導体装置のオンオフ制御がしやすくなり、オン抵抗を低くすることができる。
As shown in FIG. 8, the semiconductor device shown in FIG. 7 is a second semiconductor that becomes an i-type layer by controlling the voltage applied to the gate electrode, similarly to the semiconductor device shown in FIG. The energy level in
本実施の形態における半導体装置は、第1の半導体層21及び第4の半導体層24がともにp+型層であるため、ソース電極42とドレイン電極43との間における容量を低くすることができ、高周波特性を向上させることができる。また、低いゲート電圧でオンにすることができるため、低電圧駆動が可能となる。尚、上述したように、電子のトンネル効果により流れる電流は、通常の拡散電流に比べて急激な電流変化が生じるため、特に、オンの状態からオフの状態に遷移する際の電流遮断性能が高い。よって、本実施の形態における半導体装置は、低い電圧でオンオフ制御をすることができるため、高周波特性をより一層向上させるとともに、半導体装置における低消費電力化を図ることができる。
In the semiconductor device in this embodiment, since the
また、本実施の形態における半導体装置は、第1の半導体層21、第2の半導体層22、第3の半導体層23及び第4の半導体層24を同じ半導体材料、例えば、SiやInGaAsにより形成してもよい。この場合においても、第1の半導体層21及び第4の半導体層24はp+型層となり、第2の半導体層22はi型層となり、第3の半導体層23はn+型層となるように形成する。しかしながら、半導体装置のオンオフ制御がしやすく、オン抵抗を低くするためには、図5に示されるように、第1の半導体層21と第4の半導体層24よりもバンドギャップの狭い材料により、第2の半導体層22と第3の半導体層23を形成した構造が好ましい。
In the semiconductor device in this embodiment, the
(半導体装置の製造方法)
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図9から図13に基づき説明する。
(Method for manufacturing semiconductor device)
Next, a method for manufacturing a semiconductor device in the present embodiment will be described with reference to FIGS.
最初に、図9(a)に示すように、基板10の上に、バッファ層11、第1の半導体層21、第2の半導体層22、第3の半導体層23、第4の半導体層24等の半導体層をエピタキシャル成長により形成する。本実施の形態においては、バッファ層11、第1の半導体層21、第2の半導体層22、第3の半導体層23、第4の半導体層24は、MOVPE(Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy)により形成する。基板10は、半絶縁性のInPにより形成されている基板が用いられており、バッファ層11は膜厚が約300nmのi−InAlAsにより形成されている。第1の半導体層21は、膜厚が約200nmのp+−GaAs0.51Sb0.49により形成されており、p型となる不純物元素としてZnが、2×1019cm−3の濃度となるようにドープされている。第2の半導体層22は、膜厚が約100nmのi−In0.53Ga0.47Asにより形成されている。第3の半導体層23は、膜厚が約2nmのn+−In0.53Ga0.47Asにより形成されており、n型となる不純物元素としてSiが、1×1019cm−3の濃度となるようにドープされている。第4の半導体層24は、膜厚が約200nmのp+−GaAs0.51Sb0.49により形成されており、p型となる不純物元素としてZnが、2×1019cm−3の濃度となるようにドープされている。
First, as shown in FIG. 9A, the
次に、図9(b)に示すように、第4の半導体層24の上の一部にドレイン電極43を形成する。具体的には、第4の半導体層24の上に、スパッタリングにより、膜厚が約200nmのW(タングステン)膜を成膜し、成膜されたW膜の上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行う。これにより、ドレイン電極43が形成される領域に、不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンが形成されていない領域におけるW膜をRIE(Reactive Ion Etching)等のドライエッチングにより除去することにより、残存するW膜によりドレイン電極43を形成する。この後、レジストパターンは、有機溶剤等により除去する。
Next, as shown in FIG. 9B, the
次に、図10(a)に示すように、Wにより形成されているドレイン電極43をマスクとして、ウェットエッチングにより、ドレイン電極43が形成されていない領域における第4の半導体層24、第3の半導体層23、第2の半導体層22を除去する。これにより、第1の半導体層21の表面を露出させる。この際、第1の半導体層21は若干除去されてもよい。このウェットエッチングにおいては、例えば、エッチング液として、リン酸と過酸化水素水の混合液を用いてもよい。このようなエッチング液は、ドレイン電極43となるWはエッチングされることはなく、ドレイン電極43が形成されていない領域における第4の半導体層24、第3の半導体層23、第2の半導体層22を除去することができる。また、ウェットエッチングにおいては、半導体層が等方的にエッチングされるため、残存する第4の半導体層24、第3の半導体層23、第2の半導体層22の幅は、ドレイン電極43の幅よりも狭く形成される。これにより、第4の半導体層24、第3の半導体層23、第2の半導体層22は、第1の半導体層21の上において、メサ状に形成され、このように形成されたメサの一番上の第4の半導体層24の上には、ドレイン電極43が形成される。
Next, as shown in FIG. 10A, the
次に、図10(b)に示すように、第1の半導体層21の表面、メサ状に形成された第2の半導体層22、第3の半導体層23、第4の半導体層24の側面、ドレイン電極43の表面及び側面に絶縁膜30を形成する。絶縁膜30は、ALD(Atomic Layer Deposition)により成膜されたAl2O3またはSiNにより形成する。ALDでは、蒸着粒子がまわり込んで成膜がなされるため、第1の半導体層21の表面、メサ状に形成された第2の半導体層22、第3の半導体層23、第4の半導体層24の側面、ドレイン電極43の表面及び側面等に絶縁膜30を形成することができる。本実施の形態においては、絶縁膜30は、膜厚が約5nmのAl2O3膜により形成されている。
Next, as shown in FIG. 10B, the surface of the
次に、図11(a)に示すように、絶縁膜30の上にレジストマスク61を形成した後、ドレイン電極43が形成されている領域の上における絶縁膜30の表面が露出するまで、レジストマスク61をエッチングすることにより、エッチバックする。具体的には、絶縁膜30の上にフォトレジストを塗布した後、露光装置等により露光することにより、全面にレジストマスク61を形成する。この後、酸素プラズマを用いたエッチングにより、ドレイン電極43が形成されている領域の絶縁膜30の表面が露出するまで、レジストマスク61を除去することにより、エッチバックする。
Next, as shown in FIG. 11A, after forming a resist
次に、図11(b)に示すように、RIE等のドライエッチングにより、レジストマスク61より露出している絶縁膜30を除去し、ドレイン電極43の表面を露出させる。
Next, as shown in FIG. 11B, the insulating
次に、図12(a)に示すように、レジストマスク61を有機溶剤等により除去する。
Next, as shown in FIG. 12A, the resist
次に、図12(b)に示すように、第2の半導体層22及び第3の半導体層23の側面に形成されている絶縁膜30に接するゲート電極41を形成する。具体的には、絶縁膜30の表面にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、ドレイン電極43の表面とゲート電極41が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着により、Ti(10nm)/Pt(30nm)/Au(100nm)からなる金属積層膜を成膜する。この際行われる真空蒸着においては、蒸着粒子を斜め方向より入射させるとともに、基板10を自転させる。これにより、メサ状に形成されている第2の半導体層22及び第3の半導体層23の側面に形成されている絶縁膜30に接するゲート電極41が形成される。尚、ドレイン電極43の幅は、第4の半導体層24、第3の半導体層23、第2の半導体層22の幅よりも広いため、蒸着粒子がドレイン電極43の裏側までまわりこむことはなく、ゲート電極41はドレイン電極43と分離して形成される。ゲート電極41を形成する際に成膜される金属積層膜は、ドレイン電極43の上にも成膜されるが、ドレイン電極43の上に成膜された金属積層膜は、ドレイン電極43の一部となる。
Next, as shown in FIG. 12B, a
次に、図13(a)に示すように、ソース電極42が形成される領域の絶縁膜30を除去することにより開口部30aを形成する。具体的には、絶縁膜30、ゲート電極41及びドレイン電極43の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、ソース電極42が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、RIE等のドライエッチングにより、レジストパターンが形成されていない領域の絶縁膜30を除去し、第1の半導体層21の表面を露出させることにより、開口部30aを形成する。尚、レジストパターンは、この後、有機溶剤等により除去する。
Next, as shown in FIG. 13A, the
次に、図13(b)に示すように、第1の半導体層21が露出している絶縁膜30の開口部30aにおいて、ソース電極42を形成する。具体的には、絶縁膜30、ゲート電極41及びドレイン電極43の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、ソース電極42が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着によりPt(30nm)/Au(300nm)からなる金属多層膜を成膜し、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターンの上に形成されている金属多層膜をレジストパターンとともに除去する。これにより、残存する金属多層膜により、ソース電極42が形成される。
Next, as shown in FIG. 13B, the
以上の工程により、本実施の形態における半導体装置を製造することができる。 Through the above steps, the semiconductor device in this embodiment can be manufactured.
(半導体装置の他の構造)
上記においては、基板10の上に半導体層を積層することにより形成された縦型の半導体装置について説明したが、本実施の形態における半導体装置は、図14に示されるように、基板の表面に異なる種類の半導体領域を形成したものであってもよい。
(Other structures of semiconductor devices)
In the above description, the vertical semiconductor device formed by stacking the semiconductor layers on the
具体的には、基板10の表面に、p+−GaAsSbにより第1の半導体領域121、i−InGaAsにより第2の半導体領域122、n+−InGaAsにより第3の半導体領域123、p+−GaAsSbにより第4の半導体領域124を形成してもよい。このように形成されるp+型領域となる第1の半導体領域121は、i型領域となる第2の半導体領域122と接して形成されている。第2の半導体領域122は、n+型領域となる第3の半導体領域123と接して形成されている。第3の半導体領域123は、p+型領域となる第4の半導体領域124と接して形成されている。
Specifically, on the surface of the
i型領域となる第2の半導体領域122及びn+型領域となる第3の半導体領域123の上には、ゲート絶縁膜となる絶縁膜30が形成されており、絶縁膜30の上には、ゲート電極41が形成されている。また、p+型領域となる第1の半導体領域121の上には、ソース電極42が形成されており、p+型領域となる第4の半導体領域124の上には、ドレイン電極43が形成されている。このような構造の半導体装置は、製造する際に些か困難が伴うものの、図5に示す構造の半導体装置と同様の効果を得ることができる。
An insulating
尚、図14に示す構造の半導体装置においては、第1の半導体領域121が、図5に示す構造の半導体装置における第1の半導体層21に対応しており、第2の半導体領域122が、第2の半導体層22に対応している。また、第3の半導体領域123が、第3の半導体層23に対応しており、第4の半導体領域124が、第4の半導体層24に対応している。
In the semiconductor device having the structure shown in FIG. 14, the
〔第2の実施の形態〕
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。本実施の形態における半導体装置は、図15に示されるように、基板10の上に、i−InAlAsによりバッファ層11が形成されており、バッファ層11の上には、p+−GaAs0.51Sb0.49により第1の半導体層21が形成されている。p+型層となる第1の半導体層21の上の一部には、i−In0.53Ga0.47Asにより第2の半導体層22、i−In0.8Ga0.2Asにより第3の半導体層223、p+−GaAs0.51Sb0.49により第4の半導体層24が順次積層して形成されている。
[Second Embodiment]
Next, a semiconductor device according to the second embodiment will be described. In the semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIG. 15, a
尚、基板10は半絶縁性のInPにより形成されている。InGaAsは、Inの組成比を増やし、Gaの組成を減らすことによりバンドギャップを狭くすることができる。従って、本実施の形態における半導体装置においては、第2の半導体層22よりも第3の半導体層223がバンドギャップが狭くなるように形成されている。
The
i型層となる第2の半導体層22、i型層となる第3の半導体層223、p+型層となる第4の半導体層24は、p+型層となる第1の半導体層21の上の一部においてメサ状に形成されている。また、第1の半導体層21の表面、メサ状に形成されている第2の半導体層22、第3の半導体層223、第4の半導体層24の側面にはゲート絶縁膜となる絶縁膜30が形成されている。
The
また、ゲート電極41は、第2の半導体層22及び第3の半導体層223の側面に形成されている絶縁膜30を介して形成されている。即ち、メサ状に形成されている第2の半導体層22及び第3の半導体層223の側面には、絶縁膜30が形成されており、メサの側面となる絶縁膜30の側面には、絶縁膜30と接してゲート電極41が形成されている。また、ソース電極42は、p+型層である第1の半導体層21の上に形成されており、ドレイン電極43は、p+型層である第4の半導体層24の上に形成されている。尚、本実施の形態においては、第1の半導体層21を第1の半導体領域、第2の半導体層22を第2の半導体領域、第3の半導体層223を第3の半導体領域、第4の半導体層24を第4の半導体領域と記載する場合がある。
The
図16は、図15に示される本実施の形態における半導体装置におけるエネルギバンド図である。図16(a)は、ゲート電極41に電圧が印加されていない状態である平衡状態におけるエネルギバンド図であり、図16(b)は、ゲート電極41に電圧が印加されている状態におけるエネルギバンド図である。図16に示されるように、ゲート電極41に印加される電圧を制御することにより、i型層となる第2の半導体層22及びi型層となる第3の半導体層223におけるエネルギレベルを制御することができる。即ち、図16(a)に示されるように、ゲート電極41に電圧が印加されていない状態においては、i型層となる第2の半導体層22及びi型層となる第3の半導体層223が障壁となり、第1の半導体層21と第4の半導体層24との間においては電流は流れない。これに対し、図16(b)に示されるように、ゲート電極41に電圧を印加することにより、i型層となる第2の半導体層22及びi型層となる第3の半導体層223におけるエネルギレベルを下げることができる。これにより、第1の半導体層21から第2の半導体層22においてはトンネル効果により電子が透過し、第3の半導体層223から第4の半導体層24においてはトンネル効果により電子が透過する。従って、第1の半導体層21と第4の半導体層24との間において電流が流れる。
FIG. 16 is an energy band diagram of the semiconductor device in the present embodiment shown in FIG. 16A is an energy band diagram in an equilibrium state where no voltage is applied to the
本実施の形態においては、第3の半導体層223はi−In0.8Ga0.2Asにより形成されており、第2の半導体層22はi−In0.53Ga0.47Asにより形成されているため、第3の半導体層223は第2の半導体層22よりもバンドギャップが狭い。従って、第3の半導体層223から第4の半導体層24においては、トンネル効果により容易に電子を透過させることができる。よって、本実施の形態においては、第2の半導体層22よりもバンドギャップの狭い第3の半導体層223を形成することにより、半導体装置のオンオフ制御がしやすくなり、オン抵抗を低くすることができる。
In the present embodiment, the
尚、本実施の形態における半導体装置の製造方法は、第3の半導体層223を形成している材料が異なることを除き、第1の半導体装置の製造方法と同様である。また、本実施の形態においては、第3の半導体層223をi型層により形成した場合について説明したが、第3の半導体層223は、n型となる不純物元素がドープされたn型層により形成されたものであってもよい。上記以外の内容については、第1の実施の形態と同様である。
Note that the manufacturing method of the semiconductor device in this embodiment is the same as the manufacturing method of the first semiconductor device, except that the material forming the
〔第3の実施の形態〕
次に、第3の実施の形態における半導体装置について説明する。本実施の形態における半導体装置は、図17に示されるように、基板10の上に、i−InAlAsによりバッファ層11が形成されており、バッファ層11の上には、p+−GaAs0.51Sb0.49により第1の半導体層21が形成されている。p+型層となる第1の半導体層21の上の一部には、i−In0.53Ga0.47Asにより第2の半導体層22、i−InGaAsにより第3の半導体層323、p+−GaAs0.51Sb0.49により第4の半導体層24が順次積層して形成されている。尚、基板10は半絶縁性のInPにより形成されている。
[Third Embodiment]
Next, a semiconductor device according to a third embodiment will be described. In the semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIG. 17, a
本実施の形態においては、図18に示されるように、第3の半導体層323は、InGaAsの組成が組成傾斜している。具体的には、第3の半導体層323は、第2の半導体層22との界面から第4の半導体層24との界面に向かって、In0.53Ga0.47Asから徐々にInの組成比が増加しつつGaの組成比が減少し、In0.8Ga0.2Asとなるように形成されている。InGaAsは、Inの組成比を増やし、Gaの組成を減らすことによりバンドギャップが狭くなるため、第3の半導体層323は、第2の半導体層22との界面から第4の半導体層24との界面に向かって、バンドギャップが徐々に狭くなっている。尚、第3の半導体層323におけるIn及びGaの組成比は、連続的ではなく段階的に変化するものであってもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 18, the composition of InGaAs in the
i型層となる第2の半導体層22、i型層となる第3の半導体層323、p+型層となる第4の半導体層24は、p+型層となる第1の半導体層21の上の一部においてメサ状に形成されている。また、第1の半導体層21の表面、メサ状に形成されている第2の半導体層22、第3の半導体層323、第4の半導体層24の側面にはゲート絶縁膜となる絶縁膜30が形成されている。
The
また、ゲート電極41は、第2の半導体層22及び第3の半導体層323の側面に形成されている絶縁膜30を介して形成されている。即ち、メサ状に形成された第2の半導体層22及び第3の半導体層323の側面には、絶縁膜30が形成されており、メサの側面となる絶縁膜30の側面には、絶縁膜30に接してゲート電極41が形成されている。また、ソース電極42は、p+型層である第1の半導体層21の上に形成されており、ドレイン電極43は、p+型層である第4の半導体層24の上に形成されている。尚、本実施の形態においては、第1の半導体層21を第1の半導体領域、第2の半導体層22を第2の半導体領域、第3の半導体層323を第3の半導体領域、第4の半導体層24を第4の半導体領域と記載する場合がある。
The
図18は、図17に示される本実施の形態における半導体装置におけるエネルギバンド図である。図18(a)は、ゲート電極41に電圧が印加されていない状態である平衡状態におけるエネルギバンド図であり、図18(b)は、ゲート電極41に電圧が印加されている状態におけるエネルギバンド図である。図18に示されるように、ゲート電極41に印加される電圧を制御することにより、i型層となる第2の半導体層22及びi型層となる第3の半導体層323におけるエネルギレベルを制御することができる。即ち、図18(a)に示されるように、ゲート電極41に電圧が印加されていない状態においては、i型層となる第2の半導体層22及びi型層となる第3の半導体層323が障壁となり、第1の半導体層21と第4の半導体層24との間においては電流は流れない。これに対し、図18(b)に示されるように、ゲート電極41に電圧を印加することにより、i型層となる第2の半導体層22及びi型層となる第3の半導体層323におけるエネルギレベルを下げることができる。これにより、第1の半導体層21から第2の半導体層22においてはトンネル効果により電子が透過し、第3の半導体層323から第4の半導体層24においては、トンネル効果により容易に電子が透過する。従って、第1の半導体層21と第4の半導体層24との間で電流が流れる。
FIG. 18 is an energy band diagram of the semiconductor device according to the present embodiment shown in FIG. 18A is an energy band diagram in an equilibrium state where no voltage is applied to the
本実施の形態においては、第3の半導体層323は、第2の半導体層22との界面から第4の半導体層24との界面に向かって、i−In0.53Ga0.47Asからi−In0.8Ga0.2AsとなるようにInの組成比が徐々に増加している。従って、第3の半導体層323は、第2の半導体層22との界面よりも第4の半導体層24との界面の方が、バンドギャップが狭くなっており、第3の半導体層323から第4の半導体層24においてはトンネル効果により電子を透過させることができる。よって、本実施の形態においては、半導体装置のオンオフ制御がしやすくなり、オン抵抗を低くすることができる。
In the present embodiment, the
尚、本実施の形態における半導体装置の製造方法は、第3の半導体層323を形成する際に、Inの組成比が徐々に増加するように形成することを除き、第1の半導体装置の製造方法と同様である。また、第3の半導体層323を形成する際には、Inを含む原料ガスの供給量を徐々に増やすとともに、Gaを含む原料ガスの供給量を徐々に減らしながら成膜する。本実施の形態における説明においては、第3の半導体層323をi型層により形成した場合について説明したが、第3の半導体層323は、n型となる不純物元素がドープされたn型層により形成したものであってもよい。また、第3の半導体層323は、組成傾斜に代えて、第3の半導体層323にn型となる不純物元素をドープし、第2の半導体層22との界面から第4の半導体層24との界面に向かって、n型となる不純物元素の濃度が徐々に増加するものであってもよい。上記以外の内容については、第1の実施の形態と同様である。
Note that the manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment is the same as that of the first semiconductor device except that when the
〔第4の実施の形態〕
(半導体装置)
次に、第4の実施の形態における半導体装置について説明する。本実施の形態における半導体装置は、図19に示されるように、基板10の上に、i−InAlAsによりバッファ層11が形成されており、バッファ層11の上には、p+−GaAsSbにより第1の半導体層421が形成されている。p+型層となる第1の半導体層421の上の一部には、i−InGaAsにより第2の半導体層422、p+−GaAsSbにより第3の半導体層423が順次積層して形成されている。尚、基板10は半絶縁性のInPにより形成されている。
[Fourth Embodiment]
(Semiconductor device)
Next, a semiconductor device according to a fourth embodiment will be described. In the semiconductor device in the present embodiment, as shown in FIG. 19, a
本実施の形態においては、図20に示されるように、第2の半導体層422は、InGaAsの組成が組成傾斜している。具体的には、第2の半導体層422は、第1の半導体層421との界面から第3の半導体層423との界面に向かって、In0.53Ga0.47Asから徐々にInの組成比が増加しつつGaの組成比が減少し、In0.8Ga0.2Asとなるように形成されている。InGaAsは、Inの組成比を増やし、Gaの組成を減らすことによりバンドギャップが狭くなるため、第2の半導体層422は、第1の半導体層421との界面から第3の半導体層423との界面に向かって、バンドギャップが徐々に狭くなっている。尚、第2の半導体層422におけるIn及びGaの組成比は、連続的ではなく段階的に変化するものであってもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 20, the composition of InGaAs in the
i型層となる第2の半導体層422、p+型層となる第3の半導体層423は、p+型層となる第1の半導体層421の上の一部においてメサ状に形成されている。また、第1の半導体層421の表面、メサ状に形成されている第2の半導体層422、第3の半導体層423の側面にはゲート絶縁膜となる絶縁膜30が形成されている。
the
また、ゲート電極41は、第2の半導体層422の側面に形成されている絶縁膜30を介して形成されている。即ち、メサ状に形成された第2の半導体層422の側面には絶縁膜30が形成されており、メサの側面となる絶縁膜30の側面には、絶縁膜30に接してゲート電極41が形成されている。また、ソース電極42は、p+型層である第1の半導体層421の上に形成されており、ドレイン電極43は、p+型層である第3の半導体層423の上に形成されている。尚、本実施の形態においては、第1の半導体層421を第1の半導体領域、第2の半導体層422を第2の半導体領域、第3の半導体層423を第3の半導体領域と記載する場合がある。
The
本実施の形態においては、第1の半導体層421及び第3の半導体層423にドープされるp型となる不純物元素は、Zn(亜鉛)、Be(ベリリウム)等であり、1×1018cm−3以上の濃度となるようにドープされている。また、第2の半導体層422には不純物元素がドープされておらず、例えば、第2の半導体層422における不純物元素の濃度は、1×1016cm−3以下である。本実施の形態における半導体装置においては、例えば、第1の半導体層421及び第3の半導体層423には、Znが2×1019cm−3の濃度となるようにドープされている。
In this embodiment mode, the p-type impurity element doped in the
本実施の形態における半導体装置は、第1の半導体層421及び第3の半導体層423がともにp+型層であるため、ソース電極42とドレイン電極43との間における容量を低くすることができ、高周波特性を向上させることができる。また、低いゲート電圧でオンにすることができるため、低電圧駆動が可能となる。尚、上述したように、トンネル効果により流れる電流は、通常の拡散電流に比べて急激な電流変化が生じるため、特に、オンの状態からオフの状態に遷移する際の電流遮断性能が高い。従って、本実施の形態における半導体装置は、低い電圧でオンオフ制御をすることができるため、高周波特性をより一層向上させるとともに、低消費電力化を図ることができる。
In the semiconductor device in this embodiment, since the
図20は、図19に示される本実施の形態における半導体装置におけるエネルギバンド図である。図20(a)は、ゲート電極41に電圧が印加されていない状態である平衡状態におけるエネルギバンド図であり、図20(b)は、ゲート電極41に電圧が印加されている状態におけるエネルギバンド図である。図20に示されるように、ゲート電極41に印加される電圧を制御することにより、i型層となる第2の半導体層422におけるエネルギレベルを制御することができる。即ち、図20(a)に示されるように、ゲート電極41に電圧が印加されていない状態においては、i型層となる第2の半導体層422が障壁となり、第1の半導体層421と第3の半導体層423との間においては電流は流れない。これに対し、図20(b)に示されるように、ゲート電極41に電圧を印加することにより、i型層となる第2の半導体層422におけるエネルギレベルを下げることができる。これにより、第1の半導体層421から第2の半導体層422においてはトンネル効果により電子が透過し、第2の半導体層422から第3の半導体層423においてはトンネル効果により電子が透過する。よって、第1の半導体層421と第3の半導体層423との間において電流が流れる。
FIG. 20 is an energy band diagram of the semiconductor device in the present embodiment shown in FIG. 20A is an energy band diagram in an equilibrium state in which no voltage is applied to the
本実施の形態においては、第2の半導体層422は、第1の半導体層421との界面から第3の半導体層423との界面に向かって、i−In0.53Ga0.47Asからi−In0.8Ga0.2AsとなるようにInの組成比が徐々に増加している。従って、第2の半導体層422は、第1の半導体層421との界面よりも第3の半導体層423との界面の方が、バンドギャップが狭くなるため、第2の半導体層422と第3の半導体層423との間で、トンネル効果により容易に電子を透過させることができる。よって、本実施の形態においては、半導体装置のオンオフ制御がしやすくなり、オン抵抗を低くすることができる。
In this embodiment, the
(半導体装置の製造方法)
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図21から図25に基づき説明する。
(Method for manufacturing semiconductor device)
Next, a method for manufacturing a semiconductor device in the present embodiment will be described with reference to FIGS.
最初に、図21(a)に示すように、基板10の上に、バッファ層11、第1の半導体層421、第2の半導体層422、第3の半導体層423等の半導体層をエピタキシャル成長により形成する。本実施の形態においては、バッファ層11、第1の半導体層421、第2の半導体層422、第3の半導体層423は、MOVPEにより形成する。基板10は、半絶縁性のInPにより形成されている基板が用いられており、バッファ層11は膜厚が約300nmのi−InAlAsにより形成されている。第1の半導体層421は、膜厚が約200nmのp+−GaAs0.51Sb0.49により形成されており、p型となる不純物元素としてZnが、2×1019cm−3の濃度となるようにドープされている。第2の半導体層422は、膜厚が約100nmのi−InGaAsにより形成されており、InGaAsの組成が組成傾斜している。具体的には、第2の半導体層422は、第1の半導体層421との界面から第3の半導体層423との界面に向かって、In0.53Ga0.47Asから徐々にInの組成比が増加しつつGaの組成比が減少し、In0.8Ga0.2Asとなるように形成されている。第3の半導体層423は、膜厚が約200nmのp+−GaAs0.51Sb0.49により形成されており、p型となる不純物元素としてZnが、2×1019cm−3の濃度となるようにドープされている。
First, as shown in FIG. 21A, semiconductor layers such as the
次に、図21(b)に示すように、第3の半導体層423の上の一部にドレイン電極43を形成する。具体的には、第3の半導体層423の上に、スパッタリングにより、膜厚が約200nmのW膜を成膜し、成膜されたW膜の上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行う。これにより、ドレイン電極43が形成される領域に、不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンが形成されていない領域におけるW膜をRIE等のドライエッチングにより除去することにより、残存するW膜によりドレイン電極43を形成する。この後、レジストパターンは、有機溶剤等により除去する。
Next, as illustrated in FIG. 21B, the
次に、図22(a)に示すように、Wにより形成されているドレイン電極43をマスクとして、ウェットエッチングにより、ドレイン電極43が形成されていない領域における第3の半導体層423、第2の半導体層422を除去する。これにより、第1の半導体層421の表面を露出させる。この際、第1の半導体層421は若干除去されてもよい。このウェットエッチングにおいては、例えば、エッチング液として、リン酸と過酸化水素水の混合液を用いてもよい。このようなエッチング液は、ドレイン電極43となるWはエッチングされることはなく、ドレイン電極43が形成されていない領域における第3の半導体層423、第2の半導体層422を除去することができる。また、ウェットエッチングにおいては、半導体層が等方的にエッチングされるため、残存する第3の半導体層423、第2の半導体層422の幅は、ドレイン電極43の幅よりも狭く形成される。これにより、第3の半導体層423、第2の半導体層422は、第1の半導体層421の上において、メサ状に形成され、このように形成されたメサの一番上の第3の半導体層423の上には、ドレイン電極43が形成される。
Next, as shown in FIG. 22A, the
次に、図22(b)に示すように、第1の半導体層421の表面、メサ状に形成された第2の半導体層422、第3の半導体層423の側面、ドレイン電極43の表面及び側面に絶縁膜30を形成する。絶縁膜30は、ALDにより成膜されたAl2O3またはSiNにより形成されている。ALDでは、蒸着粒子がまわり込んで成膜がなされるため、第1の半導体層421の表面、メサ状に形成された第2の半導体層422、第3の半導体層423の側面、ドレイン電極43の表面及び側面等に絶縁膜30を形成することができる。本実施の形態においては、絶縁膜30は、膜厚が約5nmのAl2O3膜により形成されている。
Next, as shown in FIG. 22B, the surface of the
次に、図23(a)に示すように、絶縁膜30の上にレジストマスク461を形成した後、ドレイン電極43が形成されている領域の上における絶縁膜30の表面が露出するまで、レジストマスク461をエッチングすることにより、エッチバックする。具体的には、絶縁膜30の上にフォトレジストを塗布した後、露光装置等により露光することにより、全面にレジストマスク461を形成する。この後、酸素プラズマを用いたエッチングにより、レジストマスク461をドレイン電極43が形成されている領域の絶縁膜30の表面が露出するまで除去することにより、エッチバックする。
Next, as shown in FIG. 23A, after a resist
次に、図23(b)に示すように、RIE等のドライエッチングにより、レジストマスク461より露出している絶縁膜30を除去し、ドレイン電極43の表面を露出させる。
Next, as shown in FIG. 23B, the insulating
次に、図24(a)に示すように、レジストマスク461を有機溶剤等により除去する。
Next, as shown in FIG. 24A, the resist
次に、図24(b)に示すように、第2の半導体層422の側面に形成されている絶縁膜30に接するゲート電極41を形成する。具体的には、絶縁膜30の表面にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、ドレイン電極43の表面とゲート電極41が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着により、Ti(10nm)/Pt(30nm)/Au(100nm)からなる金属積層膜を成膜する。この際行われる真空蒸着においては、蒸着粒子を斜め方向より入射させるとともに、基板10を自転させる。これにより、メサ状に形成されている第2の半導体層422の側面に形成されている絶縁膜30に接するゲート電極41が形成される。尚、ドレイン電極43の幅は、第3の半導体層423、第2の半導体層422の幅よりも広いため、蒸着粒子がドレイン電極43の裏側までまわりこむことはなく、ゲート電極41はドレイン電極43と分離して形成される。ゲート電極41を形成する際に成膜される金属積層膜は、ドレイン電極43の上にも成膜されるが、ドレイン電極43の上に成膜された金属積層膜は、ドレイン電極43の一部となる。
Next, as shown in FIG. 24B, the
次に、図25(a)に示すように、ソース電極42が形成される領域の絶縁膜30を除去し開口部30aを形成する。具体的には、絶縁膜30、ゲート電極41及びドレイン電極43の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、ソース電極42が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、RIE等のドライエッチングにより、レジストパターンが形成されていない領域における絶縁膜30を除去し、第1の半導体層421の表面を露出させることにより、開口部30aを形成する。尚、レジストパターンは、この後、有機溶剤等により除去する。
Next, as shown in FIG. 25A, the insulating
次に、図25(b)に示すように、第1の半導体層421が露出している絶縁膜30の開口部30aにおいて、ソース電極42を形成する。具体的には、絶縁膜30、ゲート電極41及びドレイン電極43の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、ソース電極42が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着によりPt(30nm)/Au(300nm)からなる金属多層膜を成膜し、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターンの上に形成されている金属多層膜をレジストパターンとともに除去する。これにより、残存する金属多層膜により、ソース電極42が形成される。
Next, as shown in FIG. 25B, the
以上の工程により、本実施の形態における半導体装置を製造することができる。 Through the above steps, the semiconductor device in this embodiment can be manufactured.
〔第5の実施の形態〕
次に、第5の実施の形態における半導体装置について説明する。本実施の形態における半導体装置は、図26に示されるように、基板10の上に、i−InAlAsによりバッファ層11が形成されており、バッファ層11の上の一部には、p+−GaAsSbにより第1の半導体層421が形成されている。p+型層となる第1の半導体層421の上には、n−InGaAsにより形成された第2の半導体層522、p+−GaAsSbにより形成された第3の半導体層423が順次積層して形成されている。尚、基板10は半絶縁性のInPにより形成されている。
[Fifth Embodiment]
Next, a semiconductor device according to a fifth embodiment will be described. In the semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIG. 26, the
本実施の形態においては、第2の半導体層522は、InGaAsにドープされているn型となる不純物元素、例えば、Siの濃度が第1の半導体層421との界面から第3の半導体層423との界面に向かって、徐々に増加するように形成されている。具体的には、第2の半導体層522は、第1の半導体層421との界面から第3の半導体層423との界面に向かって、Siの濃度が、1×1016cm−3から1×1019cm−3となるように形成されている。これにより、後述する図27(a)に示されるように、第2の半導体層522においては、第1の半導体層421との界面から第3の半導体層423との界面に向かって、エネルギレベルが下がる。尚、Siの濃度は、連続的ではなく段階的に変化するものであってもよい。
In this embodiment mode, the
n型層となる第2の半導体層522、p+型層となる第3の半導体層423は、p+型層となる第1の半導体層421の上の一部においてメサ状に形成されている。また、第1の半導体層421の表面、メサ状に形成されている第2の半導体層522、第3の半導体層423の側面にはゲート絶縁膜となる絶縁膜30が形成されている。
the
また、ゲート電極41は、第2の半導体層522の側面に形成されている絶縁膜30を介して形成されている。即ち、メサ状に形成された第2の半導体層522の側面には絶縁膜30が形成されており、メサの側面となる絶縁膜30の側面には、絶縁膜30に接してゲート電極41が形成されている。また、ソース電極42は、p+型層である第1の半導体層421の上に形成されており、ドレイン電極43は、p+型層である第3の半導体層423の上に形成されている。尚、本実施の形態においては、第1の半導体層421を第1の半導体領域、第2の半導体層522を第2の半導体領域、第3の半導体層423を第3の半導体領域と記載する場合がある。
The
図27は、図26に示される本実施の形態における半導体装置におけるエネルギバンド図である。図27(a)は、ゲート電極41に電圧が印加されていない状態である平衡状態におけるエネルギバンド図であり、図27(b)は、ゲート電極41に電圧が印加されている状態におけるエネルギバンド図である。図27に示されるように、ゲート電極41に印加される電圧を制御することにより、n型層となる第2の半導体層522におけるエネルギレベルを制御することができる。即ち、図27(a)に示されるように、ゲート電極41に電圧が印加されていない状態においては、n型層となる第2の半導体層522が障壁となり、第1の半導体層421と第3の半導体層423との間においては電流は流れない。これに対し、図27(b)に示されるように、ゲート電極41に電圧を印加することにより、n型層となる第2の半導体層522におけるエネルギレベルを下げることができる。これにより、第1の半導体層421から第2の半導体層522においてはトンネル効果により電子が透過し、第2の半導体層522から第3の半導体層423においてはトンネル効果により電子が透過する。よって、第1の半導体層421と第3の半導体層423との間において電流が流れる。
FIG. 27 is an energy band diagram of the semiconductor device in the present embodiment shown in FIG. 27A is an energy band diagram in an equilibrium state where no voltage is applied to the
本実施の形態においては、第2の半導体層522においては、第1の半導体層421との界面から第3の半導体層423との界面に向かって、エネルギレベルが下がる。従って、第2の半導体層522から第3の半導体層423においては、トンネル効果により容易に電子を透過させることができる。よって、本実施の形態においては、半導体装置のオンオフ制御がしやすくなり、オン抵抗を低くすることができる。上記以外の内容については、第4の実施の形態と同様である。
In this embodiment mode, the energy level of the
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。 Although the embodiment has been described in detail above, it is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims.
上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
基板の上に形成された第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上に形成された第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上に形成された第3の半導体層と、
前記第3の半導体層の上に形成された第4の半導体層と、
前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層の側面に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、
前記第1の半導体層の上に形成されたソース電極と、
前記第4の半導体層の上に形成されたドレイン電極と、
を有し、
前記第1の半導体層及び前記第4の半導体層は、第1の導電型の半導体材料により形成されており、
前記第3の半導体層は、第2の導電型の半導体材料により形成されていることを特徴とする半導体装置。
(付記2)
前記第3の半導体層は、前記第2の半導体層から前記第4の半導体層に向かって、不純物の濃度が高くなっ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)
基板の上に形成された第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上に形成された第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上に形成された第3の半導体層と、
前記第3の半導体層の上に形成された第4の半導体層と、
前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層の側面に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、
前記第1の半導体層の上に形成されたソース電極と、
前記第4の半導体層の上に形成されたドレイン電極と、
を有し、
前記第1の半導体層及び前記第4の半導体層は、第1の導電型の半導体材料により形成されており、
前記第3の半導体層は、前記第2の半導体層よりもバンドギャップの狭い材料により形成されていることを特徴とする半導体装置。
(付記4)
基板の上に形成された第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上に形成された第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上に形成された第3の半導体層と、
前記第3の半導体層の上に形成された第4の半導体層と、
前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層の側面に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、
前記第1の半導体層の上に形成されたソース電極と、
前記第4の半導体層の上に形成されたドレイン電極と、
を有し、
前記第1の半導体層及び前記第4の半導体層は、第1の導電型の半導体材料により形成されており、
前記第3の半導体層は、前記第2の半導体層から前記第4の半導体層に向かって、バンドギャップが狭くなっていることを特徴とする半導体装置。
(付記5)
前記第3の半導体層は、第2の導電型の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3または4に記載の半導体装置。
(付記6)
前記第2の導電型は、n型であることを特徴とする付記1、2または5に記載の半導体装置。
(付記7)
前記第1の導電型は、p型であ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)
前記第1の半導体層及び前記第4の半導体層における不純物濃度は、1×1018cm−3以上であって、
前記第2の半導体層における不純物濃度は、1×1016cm−3以下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)
前記第3の半導体層における不純物濃度は、1×1017cm−3以上であることを特徴とする付記6に記載の半導体装置。
(付記10)
前記第1の半導体層と前記第4の半導体層は、同じ半導体材料により形成されており、
前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層は、前記第1の半導体層及び前記第4の半導体層とは異なる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1から9のいずれかに記載の半導体装置。
(付記11)
前記第1の半導体層及び前記第4の半導体層は、GaAsSbを含む材料により形成されており、
前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層は、InGaAs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から10のいずれかに記載の半導体装置。
(付記12)
前記第2の半導体層、前記第3の半導体層、前記第4の半導体層は、メサ状に形成されていることを特徴とする付記1から11のいずれかに記載の半導体装置。
(付記13)
基板の上に形成された第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上に形成された第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上に形成された第3の半導体層と、
前記第2の半導体層の側面に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、
前記第1の半導体層の上に形成されたソース電極と、
前記第3の半導体層の上に形成されたドレイン電極と、
を有し、
前記第1の半導体層及び前記第3の半導体層は、p型の半導体材料により形成されており、
前記第2の半導体層における不純物濃度は、1×1016cm−3以下であることを特徴とする半導体装置。
(付記14)
前記第2の半導体層は、前記第1の半導体層から前記第3の半導体層に向かって、バンドギャップが狭くなっていることを特徴とする付記13に記載の半導体装置。
(付記15)
前記第1の半導体層と前記第3の半導体層とは、同じ半導体材料により形成されており、
前記第2の半導体層は、前記第1の半導体層及び前記第3の半導体層とは異なる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13または14に記載の半導体装置。
(付記16)
前記第1の半導体層及び前記第3の半導体層は、GaAsSbを含む材料により形成されており、
前記第2の半導体層は、InGaAs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13から15のいずれかに記載の半導体装置。
(付記17)
前記第2の半導体層、前記第3の半導体層は、メサ状に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)
基板の上に形成された第1の半導体領域と、
前記第1の半導体領域に接して形成された第2の半導体領域と、
前記第2の半導体領域に接して形成された第3の半導体領域と、
前記第3の半導体領域に接して形成された第4の半導体領域と、
前記第2の半導体領域及び前記第3の半導体領域の上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、
前記第1の半導体領域の上に形成されたソース電極と、
前記第4の半導体領域の上に形成されたドレイン電極と、
を有し、
前記第1の半導体領域及び前記第4の半導体領域は、第1の導電型の半導体材料により形成されており、
前記第3の半導体領域は、第2の導電型の半導体材料により形成されていることを特徴とする半導体装置。
(付記19)
基板の上に形成された第1の半導体領域と、
前記第1の半導体領域に接して形成された第2の半導体領域と、
前記第2の半導体領域に接して形成された第3の半導体領域と、
前記第3の半導体領域に接して形成された第4の半導体領域と、
前記第2の半導体領域及び前記第3の半導体領域の上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、
前記第1の半導体領域の上に形成されたソース電極と、
前記第4の半導体領域の上に形成されたドレイン電極と、
を有し、
前記第1の半導体領域及び前記第4の半導体領域は、第1の導電型の半導体材料により形成されており、
前記第3の半導体領域は、前記第2の半導体領域よりもバンドギャップの狭い材料により形成されていることを特徴とする半導体装置。
(付記20)
基板の上に形成された第1の半導体領域と、
前記第1の半導体領域に接して形成された第2の半導体領域と、
前記第2の半導体領域に接して形成された第3の半導体領域と、
前記第2の半導体領域の上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、
前記第1の半導体領域の上に形成されたソース電極と、
前記第3の半導体領域の上に形成されたドレイン電極と、
を有し、
前記第1の半導体領域及び前記第3の半導体領域は、p型の半導体材料により形成されており、
前記第2の半導体領域における不純物濃度は、1×1016cm−3以下であることを特徴とする半導体装置。
In addition to the above description, the following additional notes are disclosed.
(Appendix 1)
A first semiconductor layer formed on the substrate;
A second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer;
A third semiconductor layer formed on the second semiconductor layer;
A fourth semiconductor layer formed on the third semiconductor layer;
Insulating films formed on side surfaces of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer;
A gate electrode formed in contact with the insulating film;
A source electrode formed on the first semiconductor layer;
A drain electrode formed on the fourth semiconductor layer;
Have
The first semiconductor layer and the fourth semiconductor layer are formed of a semiconductor material of a first conductivity type,
The semiconductor device, wherein the third semiconductor layer is formed of a semiconductor material of a second conductivity type.
(Appendix 2)
The semiconductor device according to
(Appendix 3)
A first semiconductor layer formed on the substrate;
A second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer;
A third semiconductor layer formed on the second semiconductor layer;
A fourth semiconductor layer formed on the third semiconductor layer;
Insulating films formed on side surfaces of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer;
A gate electrode formed in contact with the insulating film;
A source electrode formed on the first semiconductor layer;
A drain electrode formed on the fourth semiconductor layer;
Have
The first semiconductor layer and the fourth semiconductor layer are formed of a semiconductor material of a first conductivity type,
The semiconductor device, wherein the third semiconductor layer is formed of a material having a narrower band gap than the second semiconductor layer.
(Appendix 4)
A first semiconductor layer formed on the substrate;
A second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer;
A third semiconductor layer formed on the second semiconductor layer;
A fourth semiconductor layer formed on the third semiconductor layer;
Insulating films formed on side surfaces of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer;
A gate electrode formed in contact with the insulating film;
A source electrode formed on the first semiconductor layer;
A drain electrode formed on the fourth semiconductor layer;
Have
The first semiconductor layer and the fourth semiconductor layer are formed of a semiconductor material of a first conductivity type,
The third semiconductor layer has a band gap that narrows from the second semiconductor layer toward the fourth semiconductor layer.
(Appendix 5)
The semiconductor device according to appendix 3 or 4, wherein the third semiconductor layer is formed of a semiconductor material of a second conductivity type.
(Appendix 6)
6. The semiconductor device according to
(Appendix 7)
The semiconductor device according to any one of
(Appendix 8)
The impurity concentration in the first semiconductor layer and the fourth semiconductor layer is 1 × 10 18 cm −3 or more,
8. The semiconductor device according to any one of
(Appendix 9)
The semiconductor device according to appendix 6, wherein an impurity concentration in the third semiconductor layer is 1 × 10 17 cm −3 or more.
(Appendix 10)
The first semiconductor layer and the fourth semiconductor layer are formed of the same semiconductor material,
Any one of
(Appendix 11)
The first semiconductor layer and the fourth semiconductor layer are made of a material containing GaAsSb,
11. The semiconductor device according to any one of
(Appendix 12)
The semiconductor device according to any one of
(Appendix 13)
A first semiconductor layer formed on the substrate;
A second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer;
A third semiconductor layer formed on the second semiconductor layer;
An insulating film formed on a side surface of the second semiconductor layer;
A gate electrode formed in contact with the insulating film;
A source electrode formed on the first semiconductor layer;
A drain electrode formed on the third semiconductor layer;
Have
The first semiconductor layer and the third semiconductor layer are formed of a p-type semiconductor material,
The semiconductor device is characterized in that the impurity concentration in the second semiconductor layer is 1 × 10 16 cm −3 or less.
(Appendix 14)
14. The semiconductor device according to appendix 13, wherein the second semiconductor layer has a band gap that narrows from the first semiconductor layer toward the third semiconductor layer.
(Appendix 15)
The first semiconductor layer and the third semiconductor layer are formed of the same semiconductor material,
15. The semiconductor device according to appendix 13 or 14, wherein the second semiconductor layer is made of a semiconductor material different from that of the first semiconductor layer and the third semiconductor layer.
(Appendix 16)
The first semiconductor layer and the third semiconductor layer are made of a material containing GaAsSb,
16. The semiconductor device according to any one of appendices 13 to 15, wherein the second semiconductor layer is made of a material containing InGaAs.
(Appendix 17)
17. The semiconductor device according to any one of appendices 13 to 16, wherein the second semiconductor layer and the third semiconductor layer are formed in a mesa shape.
(Appendix 18)
A first semiconductor region formed on the substrate;
A second semiconductor region formed in contact with the first semiconductor region;
A third semiconductor region formed in contact with the second semiconductor region;
A fourth semiconductor region formed in contact with the third semiconductor region;
An insulating film formed on the second semiconductor region and the third semiconductor region;
A gate electrode formed on the insulating film;
A source electrode formed on the first semiconductor region;
A drain electrode formed on the fourth semiconductor region;
Have
The first semiconductor region and the fourth semiconductor region are formed of a semiconductor material of a first conductivity type,
The semiconductor device, wherein the third semiconductor region is formed of a semiconductor material of a second conductivity type.
(Appendix 19)
A first semiconductor region formed on the substrate;
A second semiconductor region formed in contact with the first semiconductor region;
A third semiconductor region formed in contact with the second semiconductor region;
A fourth semiconductor region formed in contact with the third semiconductor region;
An insulating film formed on the second semiconductor region and the third semiconductor region;
A gate electrode formed on the insulating film;
A source electrode formed on the first semiconductor region;
A drain electrode formed on the fourth semiconductor region;
Have
The first semiconductor region and the fourth semiconductor region are formed of a semiconductor material of a first conductivity type,
The semiconductor device, wherein the third semiconductor region is formed of a material having a narrower band gap than the second semiconductor region.
(Appendix 20)
A first semiconductor region formed on the substrate;
A second semiconductor region formed in contact with the first semiconductor region;
A third semiconductor region formed in contact with the second semiconductor region;
An insulating film formed on the second semiconductor region;
A gate electrode formed on the insulating film;
A source electrode formed on the first semiconductor region;
A drain electrode formed on the third semiconductor region;
Have
The first semiconductor region and the third semiconductor region are formed of a p-type semiconductor material,
The semiconductor device is characterized in that the impurity concentration in the second semiconductor region is 1 × 10 16 cm −3 or less.
10 基板
11 バッファ層
21 第1の半導体層(p+型層)
22 第2の半導体層(i型層)
23 第3の半導体層(n+型層)
24 第4の半導体層(p+型層)
30 絶縁膜
41 ゲート電極
42 ソース電極
43 ドレイン電極
10
22 Second semiconductor layer (i-type layer)
23. Third semiconductor layer (n + type layer)
24 4th semiconductor layer (p + type layer)
30 Insulating
Claims (11)
前記第1の半導体層の上に形成された第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上に形成された第3の半導体層と、
前記第3の半導体層の上に形成された第4の半導体層と、
前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層の側面に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、
前記第1の半導体層の上に形成されたソース電極と、
前記第4の半導体層の上に形成されたドレイン電極と、
を有し、
前記第1の半導体層及び前記第4の半導体層は、第1の導電型の半導体材料により形成されており、
前記第3の半導体層は、第2の導電型の半導体材料により形成されていることを特徴とする半導体装置。 A first semiconductor layer formed on the substrate;
A second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer;
A third semiconductor layer formed on the second semiconductor layer;
A fourth semiconductor layer formed on the third semiconductor layer;
Insulating films formed on side surfaces of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer;
A gate electrode formed in contact with the insulating film;
A source electrode formed on the first semiconductor layer;
A drain electrode formed on the fourth semiconductor layer;
Have
The first semiconductor layer and the fourth semiconductor layer are formed of a semiconductor material of a first conductivity type,
The semiconductor device, wherein the third semiconductor layer is formed of a semiconductor material of a second conductivity type.
前記第1の半導体層の上に形成された第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上に形成された第3の半導体層と、
前記第3の半導体層の上に形成された第4の半導体層と、
前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層の側面に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、
前記第1の半導体層の上に形成されたソース電極と、
前記第4の半導体層の上に形成されたドレイン電極と、
を有し、
前記第1の半導体層及び前記第4の半導体層は、第1の導電型の半導体材料により形成されており、
前記第3の半導体層は、前記第2の半導体層よりもバンドギャップの狭い材料により形成されていることを特徴とする半導体装置。 A first semiconductor layer formed on the substrate;
A second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer;
A third semiconductor layer formed on the second semiconductor layer;
A fourth semiconductor layer formed on the third semiconductor layer;
Insulating films formed on side surfaces of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer;
A gate electrode formed in contact with the insulating film;
A source electrode formed on the first semiconductor layer;
A drain electrode formed on the fourth semiconductor layer;
Have
The first semiconductor layer and the fourth semiconductor layer are formed of a semiconductor material of a first conductivity type,
The semiconductor device, wherein the third semiconductor layer is formed of a material having a narrower band gap than the second semiconductor layer.
前記第1の半導体層の上に形成された第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上に形成された第3の半導体層と、
前記第3の半導体層の上に形成された第4の半導体層と、
前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層の側面に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、
前記第1の半導体層の上に形成されたソース電極と、
前記第4の半導体層の上に形成されたドレイン電極と、
を有し、
前記第1の半導体層及び前記第4の半導体層は、第1の導電型の半導体材料により形成されており、
前記第3の半導体層は、前記第2の半導体層から前記第4の半導体層に向かって、バンドギャップが狭くなっていることを特徴とする半導体装置。 A first semiconductor layer formed on the substrate;
A second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer;
A third semiconductor layer formed on the second semiconductor layer;
A fourth semiconductor layer formed on the third semiconductor layer;
Insulating films formed on side surfaces of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer;
A gate electrode formed in contact with the insulating film;
A source electrode formed on the first semiconductor layer;
A drain electrode formed on the fourth semiconductor layer;
Have
The first semiconductor layer and the fourth semiconductor layer are formed of a semiconductor material of a first conductivity type,
The third semiconductor layer has a band gap that narrows from the second semiconductor layer toward the fourth semiconductor layer.
前記第2の半導体層における不純物濃度は、1×1016cm−3以下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。 The impurity concentration in the first semiconductor layer and the fourth semiconductor layer is 1 × 10 18 cm −3 or more,
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity concentration in the second semiconductor layer is 1 × 10 16 cm −3 or less.
前記第2の半導体層及び前記第3の半導体層は、InGaAs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から5のいずれかに記載の半導体装置。 The first semiconductor layer and the fourth semiconductor layer are made of a material containing GaAsSb,
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second semiconductor layer and the third semiconductor layer are made of a material containing InGaAs.
前記第1の半導体層の上に形成された第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上に形成された第3の半導体層と、
前記第2の半導体層の側面に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、
前記第1の半導体層の上に形成されたソース電極と、
前記第3の半導体層の上に形成されたドレイン電極と、
を有し、
前記第1の半導体層及び前記第3の半導体層は、p型の半導体材料により形成されており、
前記第2の半導体層における不純物濃度は、1×1016cm−3以下であることを特徴とする半導体装置。 A first semiconductor layer formed on the substrate;
A second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer;
A third semiconductor layer formed on the second semiconductor layer;
An insulating film formed on a side surface of the second semiconductor layer;
A gate electrode formed in contact with the insulating film;
A source electrode formed on the first semiconductor layer;
A drain electrode formed on the third semiconductor layer;
Have
The first semiconductor layer and the third semiconductor layer are formed of a p-type semiconductor material,
The semiconductor device is characterized in that the impurity concentration in the second semiconductor layer is 1 × 10 16 cm −3 or less.
前記第1の半導体領域に接して形成された第2の半導体領域と、
前記第2の半導体領域に接して形成された第3の半導体領域と、
前記第3の半導体領域に接して形成された第4の半導体領域と、
前記第2の半導体領域及び前記第3の半導体領域の上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、
前記第1の半導体領域の上に形成されたソース電極と、
前記第4の半導体領域の上に形成されたドレイン電極と、
を有し、
前記第1の半導体領域及び前記第4の半導体領域は、第1の導電型の半導体材料により形成されており、
前記第3の半導体領域は、第2の導電型の半導体材料により形成されていることを特徴とする半導体装置。 A first semiconductor region formed on the substrate;
A second semiconductor region formed in contact with the first semiconductor region;
A third semiconductor region formed in contact with the second semiconductor region;
A fourth semiconductor region formed in contact with the third semiconductor region;
An insulating film formed on the second semiconductor region and the third semiconductor region;
A gate electrode formed on the insulating film;
A source electrode formed on the first semiconductor region;
A drain electrode formed on the fourth semiconductor region;
Have
The first semiconductor region and the fourth semiconductor region are formed of a semiconductor material of a first conductivity type,
The semiconductor device, wherein the third semiconductor region is formed of a semiconductor material of a second conductivity type.
前記第1の半導体領域に接して形成された第2の半導体領域と、
前記第2の半導体領域に接して形成された第3の半導体領域と、
前記第3の半導体領域に接して形成された第4の半導体領域と、
前記第2の半導体領域及び前記第3の半導体領域の上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、
前記第1の半導体領域の上に形成されたソース電極と、
前記第4の半導体領域の上に形成されたドレイン電極と、
を有し、
前記第1の半導体領域及び前記第4の半導体領域は、第1の導電型の半導体材料により形成されており、
前記第3の半導体領域は、前記第2の半導体領域よりもバンドギャップの狭い材料により形成されていることを特徴とする半導体装置。 A first semiconductor region formed on the substrate;
A second semiconductor region formed in contact with the first semiconductor region;
A third semiconductor region formed in contact with the second semiconductor region;
A fourth semiconductor region formed in contact with the third semiconductor region;
An insulating film formed on the second semiconductor region and the third semiconductor region;
A gate electrode formed on the insulating film;
A source electrode formed on the first semiconductor region;
A drain electrode formed on the fourth semiconductor region;
Have
The first semiconductor region and the fourth semiconductor region are formed of a semiconductor material of a first conductivity type,
The semiconductor device, wherein the third semiconductor region is formed of a material having a narrower band gap than the second semiconductor region.
前記第1の半導体領域に接して形成された第2の半導体領域と、
前記第2の半導体領域に接して形成された第3の半導体領域と、
前記第2の半導体領域の上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、
前記第1の半導体領域の上に形成されたソース電極と、
前記第3の半導体領域の上に形成されたドレイン電極と、
を有し、
前記第1の半導体領域及び前記第3の半導体領域は、p型の半導体材料により形成されており、
前記第2の半導体領域における不純物濃度は、1×1016cm−3以下であることを特徴とする半導体装置。 A first semiconductor region formed on the substrate;
A second semiconductor region formed in contact with the first semiconductor region;
A third semiconductor region formed in contact with the second semiconductor region;
An insulating film formed on the second semiconductor region;
A gate electrode formed on the insulating film;
A source electrode formed on the first semiconductor region;
A drain electrode formed on the third semiconductor region;
Have
The first semiconductor region and the third semiconductor region are formed of a p-type semiconductor material,
The semiconductor device is characterized in that the impurity concentration in the second semiconductor region is 1 × 10 16 cm −3 or less.
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