JP2016051795A - 半導体素子及びその製造方法、並びに結晶積層構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
第1の実施の形態は、半導体素子としてMESFETを用いる形態である。
図1(a)は、第1の実施の形態に係るGa2O3系半導体素子20の垂直断面図である。Ga2O3系半導体素子20は、Feをドープされたβ−Ga2O3単結晶高抵抗基板11上に形成されたバッファ層22と、バッファ層22上に形成されたチャネル層23と、チャネル層23上に形成されたソース電極15及びドレイン電極16と、ソース電極15とドレイン電極16との間のチャネル層23上に形成されたゲート電極14と、ソース電極15及びドレイン電極16の下のチャネル層23中に形成されたコンタクト領域17を含む。
図1(b)は、第2の実施の形態に係るGa2O3系半導体素子20の垂直断面図である。
第3の実施の形態は、半導体素子としてMISFETを用いる形態である。なお、第1の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
図8は、第3の実施の形態に係るGa2O3系半導体素子40の垂直断面図である。Ga2O3系半導体素子40は、高抵抗基板11上に形成されたバッファ層22と、バッファ層22上に形成されたチャネル層23と、チャネル層23上に形成されたソース電極15及びドレイン電極16と、ソース電極15とドレイン電極16との間のチャネル層23上にゲート絶縁膜31を介して形成されたゲート電極14と、チャネル層23中のソース電極15及びドレイン電極16の下に形成されたコンタクト領域17を含む。
上記第1より第3の実施の形態によれば、高抵抗基板から拡散されるアクセプタ不純物がチャネル層に含まれないため、キャリア補償によるチャネル層の導電率の低下を抑えることができる。
Claims (14)
- アクセプタ不純物を含有するβ−Ga2O3系単結晶からなる高抵抗基板と、
前記高抵抗基板上に形成された、アンドープβ−Ga2O3系単結晶からなるバッファ層と、
前記バッファ層上に形成された、ドナー不純物を含有するチャネル層と、
を含む半導体素子。 - 前記チャネル層は、その表面からイオン注入されるドナー不純物が前記バッファ層に実質的に到達しない厚さにされる請求項1に記載の半導体素子。
- アクセプタ不純物を含有するβ−Ga2O3系単結晶からなる高抵抗基板と、
前記高抵抗基板上に形成された、前記高抵抗基板から拡散されたアクセプタ不純物を含有するβ−Ga2O3系単結晶からなるアクセプタ不純物拡散層、及び前記アクセプタ不純物拡散層上に形成された、アンドープβ−Ga2O3系単結晶からなるアンドープ層、を有するバッファ層と、
前記バッファ層上に形成された、ドナー不純物を含有するチャネル層と、
を含む半導体素子。 - 前記チャネル層は、その表面からイオン注入されるドナー不純物が前記バッファ層に実質的に到達しない厚さにされる請求項3に記載の半導体素子。
- 前記チャネル層は、MESFET又はMOSFETのチャネル層を構成する請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体素子。
- アクセプタ不純物を含有するβ−Ga2O3系単結晶からなる高抵抗基板を準備するステップと、
前記高抵抗基板上にアンドープβ−Ga2O3系単結晶からなるバッファ層を形成するステップと、
前記バッファ層上にβ−Ga2O3系単結晶層を形成し、このβ−Ga2O3系単結晶層にドナー不純物を注入してチャネル層を形成するステップと、
前記チャネル層をアニール処理するステップと、
を含む半導体素子の製造方法。 - 前記バッファ層を形成するステップは、前記高抵抗基板上にβ−Ga2O3系単結晶を560℃〜800℃の成長温度で形成するステップを含む請求項6に記載の半導体素子の製造方法。
- アクセプタ不純物を含有するβ−Ga2O3系単結晶からなる高抵抗基板を準備するステップと、
前記高抵抗基板上にアンドープβ−Ga2O3系単結晶からなるバッファ層を形成するステップと、
前記バッファ層上にβ−Ga2O3系単結晶層を形成し、このβ−Ga2O3系単結晶層にドナー不純物を注入してチャネル層を形成するステップと、
前記チャネル層をアニール処理するステップと、
を含み、
前記バッファ層を形成するステップは、前記高抵抗基板上に形成された、前記高抵抗基板から拡散されたアクセプタ不純物を含有するβ−Ga2O3系単結晶からなるアクセプタ不純物拡散層、及び前記アクセプタ不純物拡散層上に形成された、アンドープβ−Ga2O3系単結晶からなるアンドープ層を形成するステップを含む半導体素子の製造方法。 - 前記バッファ層を形成するステップは、前記高抵抗基板上にβ−Ga2O3系単結晶を950℃〜1050℃の成長温度で形成するステップを含む請求項8に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記チャネル層を形成するステップは、前記ドナー不純物が前記バッファ層の前記アンドープ層に実質的に到達しないような厚さで、前記β−Ga2O3系単結晶層を形成するステップを含む請求項8に記載の半導体素子の製造方法。
- アクセプタ不純物を含有するβ−Ga2O3系単結晶からなる高抵抗基板と、
前記高抵抗基板上に形成された、アンドープβ−Ga2O3系単結晶からなるバッファ層と、
前記バッファ層上に形成された、ドナー不純物を含有するドナー不純物含有層と、
を含む結晶積層構造体。 - 前記ドナー不純物含有層は、その表面からイオン注入されるドナー不純物が前記バッファ層に実質的に到達しない厚さにされる請求項11に記載の結晶積層構造体。
- アクセプタ不純物を含有するβ−Ga2O3系単結晶からなる高抵抗基板と、
前記高抵抗基板上に形成された、前記高抵抗基板から拡散されたアクセプタ不純物を含有するβ−Ga2O3系単結晶からなるアクセプタ不純物拡散層、及び前記アクセプタ不純物拡散層上に形成された、アンドープβ−Ga2O3系単結晶からなるアンドープ層、を有するバッファ層と、
前記バッファ層上に形成された、ドナー不純物を含有するドナー不純物含有層と、
を含む結晶積層構造体。 - 前記ドナー不純物含有層は、その表面からイオン注入されるドナー不純物が前記バッファ層に実質的に到達しない厚さにされる請求項13に記載の結晶積層構造体。
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2013035842A1 (ja) * | 2011-09-08 | 2013-03-14 | 株式会社タムラ製作所 | Ga2O3系半導体素子 |
WO2013035841A1 (ja) * | 2011-09-08 | 2013-03-14 | 株式会社タムラ製作所 | Ga2O3系HEMT |
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CN113539834B (zh) * | 2020-04-16 | 2024-03-15 | 丰田自动车株式会社 | 半导体元件的制造方法 |
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