JP2016537828A - ヘテロ接合に基づくhemtトランジスタ - Google Patents
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Abstract
Description
基板Wと、
そのバンドギャップ、または「ギャップ」Eg1によって特徴付けられる材料M1から成り、基板W上のバッファ層と称される第1の層1と、
そのバンドギャップ、または「ギャップ」Eg2(Eg1はEg2より小さい)によって特徴付けられる材料M2から成り、第1の層1上のバリア層と称される第2の層2とを有している。
平面基板と、
大きなバンドギャップの3族窒化物系の半導体材料のバッファ層であって、n型キャリアが非意図的にドープされており、上記基板上に配置されたバッファ層と、
大きなバンドギャップの3族窒化物系の半導体材料のバリア層であって、上記バンドギャップの幅が上記バッファ層の上記バンドギャップEg1の幅より小さく、上記バッファ層上に配置されたバリア層と、
上記バッファ層の上記材料と同一の3族窒化物系材料の意図的なドープ領域であって、上記基板の平面に対して平行な平面における予め規定された長さおよび幅、ならびに上記基板の上記平面に直交する方向に沿った予め規定された厚みを有し、上記バッファ層内に含まれる意図的なドープ領域とを備えている。
平面基板を準備する工程と、
大きなバンドギャップの3族窒化物系の半導体材料の第1のバッファ層であって、n型キャリアが非意図的にドープされている第1のバッファ層を上記基板上に堆積する工程と、
上記平面基板に対して平行な平面において予め規定された長さおよび幅を有し、上記第1のバッファ層の上記材料と同一の3族窒化物系の材料の領域であって、p型ドーピング元素によって意図的にドープされている領域を上記第1のバッファ層上に形成する工程と、
上記第1のバッファ層の上記材料と同一の3族窒化物系材料の第2のバッファ層であって、n型キャリアが非意図的にドープされており、上記第1のバッファ層と上記意図的なドープ領域とを覆う第2のバッファ層を堆積する工程と、
上記第1のバッファ層および上記第2のバッファ層の上記材料の上記バンドギャップより小さなバンドギャップを有する大きなバンドギャップの3族窒化物系の半導体材料のバリア層を上記第2のバッファ層上に堆積する工程とを含んでいる。
平面基板Wと、
大きなバンドギャップEg1の3族窒化物系の半導体材料のバッファ層1であって、n型キャリアが非意図的にドープされており、上記基板W上に配置されたバッファ層1と、
大きなバンドギャップEg2の3族窒化物系の半導体材料のバリア層2であって、上記バンドギャップEg2の幅が上記バッファ層の上記バンドギャップEg1の幅より小さく、上記バッファ層1上に配置されたバリア層2と、
上記バッファ層1の上記材料と同一の3族窒化物系材料の意図的なドープ領域3であって、上記基板の平面に対して平行な平面における予め規定された長さLo3および幅La3、ならびに上記基板の上記平面に対して垂直な方向に沿った予め規定された厚みdC3を有し、上記バッファ層1内に配置された意図的なドープ領域3とを含んでいる。
基板Wを準備する工程と、
大きなバンドギャップEg1の3族窒化物系の半導体材料のバッファ層1であって、n型キャリアが非意図的にドープされているバッファ層1を上記基板W上に堆積する工程と、
大きなバンドギャップEg2の3族窒化物系の半導体のバリア層2を上記バッファ層1上に堆積する工程と、
上記バッファ層1の上記材料と同一の3族窒化物系材料の領域3であって、上記基板Wの平面に対して平行な平面における長さLo3および幅La3、ならびに上記基板の上記平面に直交する方向に沿った予め規定された厚みdC3を有し、上記バッファ層1内に含まれる領域3を意図的にドーピングする工程とを含んでいる。
平面基板Wと、
大きなバンドギャップEg1の3族窒化物系の半導体材料のバッファ層1であって、n型キャリアが非意図的にドープされており(i−GaN)、上記基板W上に配置されたバッファ層1と、
大きなバンドギャップEg2の3族窒化物系の半導体材料のバリア層2であって、上記バンドギャップEg2の幅が上記バッファ層の上記バンドギャップEg1の幅より小さく、上記バッファ層1上に配置されたバリア層2と、
上記バッファ層1の上記材料と同一の3族窒化物系材料の意図的なドープ領域3であって、上記基板の平面に対して平行な平面における予め規定された長さLo3および幅La3、ならびに上記基板の上記平面に対して垂直な方向に沿った予め規定された厚みdC3を有し、上記バッファ層1内に配置された意図的なドープ領域3と、
ソース(S)電極、ドレイン(D)電極、ゲート(G)電極とを備えている。
基板Wを準備する工程と、
大きなバンドギャップEg1の3族窒化物系の半導体材料のバッファ層であって、n型キャリアが非意図的にドープされている(i−GaN)バッファ層1を上記基板W上に堆積する工程と、
大きなバンドギャップEg2の3族窒化物系の半導体のバリア層2を上記バッファ層1上に堆積する工程と、
上記バッファ層1の上記材料と同一の3族窒化物系材料の領域3であって、上記基板Wの平面に対して平行な平面における予め規定された長さLo3および幅La3と予め規定された厚みdC3、ならびに上記基板の上記平面に直交する方向に沿った予め規定された厚みを有し、上記バッファ層1内に含まれる領域3を意図的にドーピングする工程と、
導電材料の1つまたは複数の層を使用して、ゲート(G)電極、ドレイン(D)電極,ソース(S)電極を形成する工程とを含んでいる。
Lo3は、意図的なドープ領域3の長さであり、
La3は、意図的なドープ領域3の幅であり、
LoGは、ゲート(G)電極の長さであり、
LaGは、ゲート(G)電極の幅である。
B1=p1−p2 (5)
B2=p3−p4 (6)
ここで、
p1は、x軸上のゲート(G)電極の位置であり、
p2は、x軸上の意図的なドープ領域3の位置であり、
p3は、z軸上のゲート(G)電極の位置であり、
p4は、z軸上の意図的なドープ領域3の位置であり、
B1は、x軸に沿った、ゲート(G)電極と意図的なドープ領域3との間の距離であり、
B2は、z軸に沿った、ゲート(G)電極と意図的なドープ領域3との間の距離であり、
Lo3は、意図的なドープ領域3の長さであり、
La3は、意図的なドープ領域3の幅であり、
LoGは、ゲート(G)電極の長さであり、
LaGは、ゲート(G)電極の幅である。
‐Siの基板W(111)、
‐DC1(=1.1μm)を有するi−GaNのバッファ層1、
‐dC2(=30nm)を有するAlGaNのバリア層2、
‐意図的なドープ領域3(濃度1.9×1018cm−3のMgドーパント、La3=1μm、厚みdC3=400nm、距離d=10nmである)、
‐ゲートG電極の幅は1μm、ドレインDおよびソースSの幅は2μm。
平面基板Wと、
大きなバンドギャップEg1の3族窒化物系の半導体材料のバッファ層1であって、n型キャリアが非意図的にドープされており、上記基板W上に配置されたバッファ層1と、
大きなバンドギャップEg2の3族窒化物系の半導体材料のバリア層2であって、上記バンドギャップEg2の幅が上記バッファ層の上記バンドギャップEg1の幅より小さく、上記バッファ層1上に配置されたバリア層2と、
上記バッファ層1の上記材料と同一の3族窒化物系材料の意図的なドープ領域3であって、上記基板の平面に対して平行な平面における予め規定された長さLo3および幅La3、ならびに上記基板の上記平面に対して垂直な方向に沿った予め規定された厚みdC3を有し、上記バッファ層1に配置された意図的なドープ領域3と、
上記バリア層2上に配置されたソースS電極およびドレインD電極と、
熱酸化型電気絶縁層4と、
上記電気絶縁層4上に配置されたゲートG電極とをさらに備えている。
平面基板Wと、
大きなバンドギャップEg1の3族窒化物系の半導体材料のバッファ層1であって、n型キャリアが非意図的にドープされており、上記基板W上に配置されたバッファ層1と、
大きなバンドギャップEg2の3族窒化物系の半導体材料のバリア層2であって、上記バンドギャップEg2の幅が上記バッファ層の上記バンドギャップEg1の幅より小さく、上記バッファ層1上に配置されたバリア層2と、
上記バッファ層1の上記材料と同一の3族窒化物系材料の意図的なドープ領域3であって、上記基板の平面に対して平行な平面における予め規定された長さLo3および幅La3、ならびに上記基板の上記平面に対して垂直な方向に沿った予め規定された厚みdC3を有し、上記バッファ層1に配置された意図的なドープ領域3と、
上記バリア層2上に配置されたソースS電極およびドレインD電極と、
例えば、ゲートG電極の寸法と少なくとも等しい平面における寸法を有している熱酸化型電気絶縁層4と、
上記電気絶縁層4上に配置されたゲートG電極とをさらに備えている構造が提案されている。
平面基板Wと、
大きなバンドギャップEg1の3族窒化物系の半導体材料のバッファ層1であって、n型キャリアが非意図的にドープされており(i−GaN)、上記基板W上に配置されたバッファ層1と、
大きなバンドギャップEg2の3族窒化物系の半導体材料のバリア層2であって、上記バンドギャップEg2の幅が上記バッファ層の上記バンドギャップEg1の幅より小さく、上記バッファ層1上に配置されたバリア層2と、
上記バッファ層1の上記材料と同一の3族窒化物系材料の意図的なドープ領域3であって、上記基板の平面に対して平行な平面における予め規定された長さLo3および幅La3、ならびに上記基板の上記平面に対して垂直な方向に沿った予め規定された厚みdC3を有し、上記バッファ層1に配置された意図的なドープ領域3と、
上記バリア層2上に配置されたソースS電極およびドレインD電極と、
ゲートG電極の寸法と少なくとも等しい平面における寸法を有している、上記バッファ層1の上記材料と同一の3族窒化物系材料の意図的なドープ層5とをさらに備えている構造が提案されている。
平面基板Wと、
大きなバンドギャップEg1の3族窒化物系の半導体材料のバッファ層1であって、n型キャリアが非意図的にドープされており、上記基板W上に配置されたバッファ層1と、
大きなバンドギャップEg2の3族窒化物系の半導体材料のバリア層2であって、上記バンドギャップEg2の幅が上記バッファ層1の上記バンドギャップEg1の幅より小さく、上記バッファ層1上に配置されたバリア層2と、
上記バッファ層1の上記材料と同一の3族窒化物系材料の意図的なドープ領域であって、上記基板の平面に対して平行な平面における予め規定された長さLo3および幅La3、ならびに上記基板の上記平面に対して垂直な方向に沿った予め規定された厚みdC3を有し、上記バッファ層1に配置された意図的なドープ領域3と、
上記バリア層2上に配置されたソースS電極およびドレインD電極と、
例えば、上記バリア層2上に堆積されたゲートG電極の寸法と少なくとも等しい平面における寸法を有している熱酸化型電気絶縁層4と、
上記バッファ層1の上記材料と同一の3族窒化物系材料の意図的なドープ層5であって、ゲートG電極の寸法と少なくとも等しい平面における寸法を有している意図的なドープ層5と、
上記意図的なドープ層5内に配置されたゲートG電極とをさらに備えている構造が提案されている。
平面基板Wと、
大きなバンドギャップEg1の3族窒化物系の半導体材料のバッファ層1であって、n型キャリアが非意図的にドープされており(i−GaN)、上記基板W上に配置されたバッファ層1と、
大きなバンドギャップEg2の3族窒化物系の半導体材料のバリア層2であって、上記バンドギャップEg2の幅が上記バッファ層の上記バンドギャップEg1の幅より小さく、上記バッファ層1上に配置されたバリア層2と、
上記バッファ層1の上記材料と同一の3族窒化物系材料の意図的なドープ領域3であって、上記基板の平面に対して平行な平面における予め規定された長さLo3および幅La3、ならびに上記基板の上記平面に対して垂直な方向に沿った予め規定された厚みdC3を有し、上記バッファ層1に配置された意図的なドープ領域3と、
上記バリア層2上に配置されたソースS電極およびドレインD電極と、
上記バッファ層1の上記材料と同一の3族窒化物系材料の意図的なドープ層5であって上記ゲートG電極および(例えば、ゲートG電極の寸法と少なくとも等しい平面における寸法を有している)熱酸化型電気絶縁層4の寸法と少なくとも等しい平面における寸法を有している意図的なドープ層5と、
例えば、上記意図的なドープ層5上に堆積された上記ゲートG電極の寸法と少なくとも等しい平面における寸法を有している熱酸化型電気絶縁層4と、
上記電気絶縁層4上に配置されたゲートG電極とを備えている構造(図18)が提案されている。
Claims (20)
- 半導体材料のヘテロ接合構造であって、特に、高電子移動度トランジスタ(HEMT)のためのヘテロ接合構造であり、
平面基板(W)と、
大きなバンドギャップEg1の3族窒化物系の半導体材料のバッファ層(1)であって、n型キャリアが非意図的にドープされており、上記基板(W)上に配置されたバッファ層(1)と、
大きなバンドギャップEg2の3族窒化物系の半導体材料のバリア層(2)であって、上記バンドギャップEg2の幅が上記バッファ層(1)の上記バンドギャップEg1の幅より小さく、上記バッファ層(1)上に配置されたバリア層(2)と、
上記バッファ層(1)の上記材料と同一の3族窒化物系材料の意図的なドープ領域(3)であって、上記基板の平面に対して平行な平面における予め規定された長さ(Lo3)および幅(La3)、ならびに上記基板の上記平面に対して垂直な方向に沿った予め規定された厚み(dC3)を有し、上記バッファ層(1)内に含まれる意図的なドープ領域(3)とを備えることを特徴とするヘテロ接道構造。 - 上記意図的なドープ領域(3)は、上記バッファ層(1)と上記バリア層(2)との間の境界の下に位置することを特徴とする、請求項1に記載のヘテロ接合構造。
- 上記意図的なドープ領域(3)は、上記基板の上記平面と直交する方向に沿って、上記バッファ層(1)と上記バリア層(2)との間の上記境界から非零の距離(d)を離れて位置することを特徴とする、請求項1および2に記載のヘテロ接合構造。
- 意図的なドープ領域(3)と、上記バッファ層(1)と上記バリア層(2)との間の上記境界との間の上記距離(d)は、800nm未満であることを特徴とする、請求項3に記載のヘテロ接合構造。
- 上記バッファ層(1)、上記バリア層(2)、および上記意図的なドープ領域(3)が作られる上記窒化物系の半導体材料は、GaNを含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のヘテロ接合構造。
- 上記意図的なドープ領域(3)のドーパントはp型ドーパントであることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のヘテロ接合構造。
- 上記基板(W)と上記バッファ層(1)との間に少なくとも1つの核生成層が配置されることを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載のヘテロ接合構造。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のヘテロ接合構造と、
上記ヘテロ接合構造の上記バリア層(2)上に配置されたゲート(G)電極と、ドレイン(D)電極と、ソース(S)電極とを含むことを特徴とする高電子移動度トランジスタ(HEMT)。 - 上記意図的なドープ領域(3)の表面は、上記ゲート(G)電極の表面と同等以下であることを特徴とする、請求項8に記載のトランジスタ。
- 上記ゲート電極の下に、上記バリア層(2)上に堆積された酸化物系絶縁層(4)をさらに含むことを特徴とする、請求項8および9のいずれか1項に記載のトランジスタ。
- 上記絶縁層(4)は、上記基板の上記平面に対して平行な平面における上記ゲート(G)電極の上記表面と同一の上記基板の上記平面に対して平行な平面における表面を有していることを特徴とする、請求項10に記載のトランジスタ。
- 請求項8〜11のいずれか1項に記載の少なくとも1つの高電子移動度トランジスタ(HEMT)を備えることを特徴とする半導体電子素子。
- 半導体材料の、ヘテロ構造とも称されるヘテロ接合構造の製造方法であって、特に、高電子移動度トランジスタ(HEMT)のためのヘテロ接合構造の製造方法であり、
平面基板(W)を準備する工程と、
大きなバンドギャップの3族窒化物系の半導体材料の第1のバッファ層(11)であって、n型キャリアが非意図的にドープされている第1のバッファ層(11)を上記基板(W)上に堆積する工程と、
上記第1のバッファ層(11)の上記材料と同一の3族窒化物系の材料の領域(3)であって、上記平面基板に対して平行な平面において予め規定された長さ(Lo3)および幅(La3)を有し、p型ドーピング元素によって意図的にドープされている領域(3)を上記第1のバッファ層上に形成する工程と、
上記第1のバッファ層(11)の上記材料と同一の3族窒化物系材料の第2のバッファ層(12)であって、n型キャリアが非意図的にドープされており、上記第1のバッファ層(11)と上記意図的なドープ領域(3)とを覆う第2のバッファ層(12)を堆積する工程と、
上記第1のバッファ層および上記第2のバッファ層の上記材料の上記バンドギャップより小さなバンドギャップを有する、大きなバンドギャップの3族窒化物系の半導体材料のバリア層(2)を上記第2のバッファ層(12)上に堆積する工程とを含むことを特徴とする製造方法。 - 上記意図的なドープ領域(3)の上記形成は、「リフト」ドーピング法によって行われることを特徴とする、請求項13に記載の製造方法。
- 上記意図的なドープ領域(3)の上記形成は、ドーピング/エッチング法によって行われることを特徴とする、請求項13に記載の製造方法。
- 上記第2のバッファ層の厚みは、400nm以下であることを特徴とする、請求項13〜15のいずれか1項に記載の製造方法。
- 上記第1のバッファ層(11)を堆積する上記工程の前に実施される、少なくとも1つの核生成層を成長させる工程をさらに含むことを特徴とする、請求項13〜16のいずれか1項に記載の製造方法。
- 高電子移動度トランジスタ(HEMT)を製造するために、上記バリア層(2)上に、上記トランジスタのゲート(G)電極、ドレイン(D)電極、およびソース(S)電極を製造する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項13〜17のいずれか1項に記載の製造方法。
- 上記意図的なドープ領域(3)は、上記ゲート(G)電極の下に位置することを特徴とする、請求項18に記載の製造方法。
- 上記基板の上記平面に対して平行な平面における上記意図的なドープ領域(3)の表面は、上記基板の上記平面に対して平行な平面における上記ゲート(G)電極の表面より下方、または同等であることを特徴とする請求項18および19のいずれか1項に記載の製造方法。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7543452B2 (ja) | 2019-01-28 | 2024-09-02 | ウルフスピード インコーポレイテッド | 埋込みp型層を有する第III族窒化物高電子移動度トランジスタおよびその作製プロセス |
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ITUB20155862A1 (it) | 2015-11-24 | 2017-05-24 | St Microelectronics Srl | Transistore di tipo normalmente spento con ridotta resistenza in stato acceso e relativo metodo di fabbricazione |
DE102017215296A1 (de) * | 2017-09-01 | 2019-03-07 | Robert Bosch Gmbh | Feldeffekttransistor und Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors |
US11087055B2 (en) * | 2017-11-17 | 2021-08-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of screening materials using forward conducting modes |
TWI791888B (zh) * | 2018-09-11 | 2023-02-11 | 美商美國亞德諾半導體公司 | 增強模式化合物半導體場效電晶體、半導體裝置、以及製造增強模式半導體裝置之方法 |
JP7395273B2 (ja) * | 2019-07-02 | 2023-12-11 | ローム株式会社 | 窒化物半導体装置およびその製造方法 |
CN113875019B (zh) | 2020-04-30 | 2024-07-02 | 英诺赛科(苏州)半导体有限公司 | 半导体器件以及制造半导体器件的方法 |
CN114582957B (zh) * | 2021-11-09 | 2023-12-22 | 英诺赛科(苏州)科技有限公司 | 氮化物基半导体装置以及其制造方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008112868A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Eudyna Devices Inc | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2012248632A (ja) * | 2011-05-26 | 2012-12-13 | Advanced Power Device Research Association | 窒化物半導体装置および窒化物半導体装置の製造方法 |
JP2013207103A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002324813A (ja) * | 2001-02-21 | 2002-11-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ヘテロ構造電界効果トランジスタ |
US7382001B2 (en) * | 2004-01-23 | 2008-06-03 | International Rectifier Corporation | Enhancement mode III-nitride FET |
US7932539B2 (en) | 2005-11-29 | 2011-04-26 | The Hong Kong University Of Science And Technology | Enhancement-mode III-N devices, circuits, and methods |
US7687799B2 (en) * | 2008-06-19 | 2010-03-30 | Intel Corporation | Methods of forming buffer layer architecture on silicon and structures formed thereby |
JP5271022B2 (ja) * | 2008-10-01 | 2013-08-21 | 株式会社豊田中央研究所 | 半導体装置 |
EP2346071B1 (en) * | 2008-10-29 | 2017-04-05 | Fujitsu Limited | Compound semiconductor device and method for manufacturing the same |
US9105703B2 (en) * | 2010-03-22 | 2015-08-11 | International Rectifier Corporation | Programmable III-nitride transistor with aluminum-doped gate |
FR2974242B1 (fr) * | 2011-04-14 | 2013-09-27 | Thales Sa | Amelioration des proprietes de transport dans les transistors hemts composes de semi-conducteurs bores a larges bande interdite (iii-b)-n |
JP6054621B2 (ja) * | 2012-03-30 | 2016-12-27 | トランスフォーム・ジャパン株式会社 | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
FR2998709B1 (fr) | 2012-11-26 | 2015-01-16 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication d'un transistor a heterojonction de type normalement bloque |
-
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008112868A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Eudyna Devices Inc | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2012248632A (ja) * | 2011-05-26 | 2012-12-13 | Advanced Power Device Research Association | 窒化物半導体装置および窒化物半導体装置の製造方法 |
JP2013207103A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7543452B2 (ja) | 2019-01-28 | 2024-09-02 | ウルフスピード インコーポレイテッド | 埋込みp型層を有する第III族窒化物高電子移動度トランジスタおよびその作製プロセス |
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