JP2017041543A - 高電子移動度トランジスタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】HEMT1Aは、GaNチャネル層14と、GaNチャネル層14上に設けられたInAlN電子供給層15と、InAlN電子供給層15の表面に含まれる第1及び第2の領域上に設けられ、n型不純物がドープされたAlGaN層16と、InAlN電子供給層15上であって第1の領域と第2の領域との間の領域上に設けられたゲート電極33と、第1の領域上のAlGaN層16上に設けられたソース電極31と、第2の領域上のAlGaN層16上に設けられたドレイン電極32とを備える。AlGaN層16におけるInAlN電子供給層15との界面を含む領域のAl組成は、20%以上であり、AlGaN層16の界面とは反対側の表面を含む領域のAl組成よりも大きい。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の一実施形態に係る高電子移動度トランジスタ(HEMT)1Aの構成を示す断面図である。HEMT1Aは、基板11、窒化物半導体層12、ソース電極31、ドレイン電極32、及びゲート電極33を備える。窒化物半導体層12は、バッファ層13、GaNチャネル層14、InAlN電子供給層15、及びn型AlGaN層16がこの順に積層されて成る。このHEMT1Aは、絶縁性の表面保護膜41によって覆われている。
続いて、本発明の第2実施形態に係るHEMTについて説明する。図3は、本実施形態のHEMT1Bの構成を示す断面図である。このHEMT1Bは、第1実施形態のn型AlGaN層16に代えて、n型AlGaN層26を備える。なお、n型AlGaN層26を除く他の構成は、第1実施形態のHEMT1Aと同様である。
まず、半絶縁性のSiC基板上に、MOCVD法においてTMA(トリメチルアルミニウム)及びNH3(アンモニア)を原料とし、成長温度1080℃、圧力13.3kPaにて、バッファ層13としてのAlN層を成長させた。成長後のAlN層の厚さは、30nmであった。
第1実施例と同様にして、半絶縁性のSiC基板上に、バッファ層13、GaNチャネル層14、及びInAlN電子供給層15をMOCVD法により成長させた。続いて、TMA、TMG、及びNH3を原料として、成長温度900℃、圧力13.3kPaにて、n型不純物をドープしながらInAlN電子供給層15の上にn型AlGaN層26の第1層26dを成長させた。n型不純物はSiであり、その濃度は3×1018cm-3である。成長後の第1層26dの厚さは40nmであった。第1層26dのAl組成を25%とした。続いて、TMA、TMG、及びNH3を原料として、成長温度900℃、圧力13.3kPaにて、n型不純物をドープしながら第1層26dの上にn型AlGaN層26の第2層26eを成長させた。n型不純物はSiであり、その濃度は3×1018cm-3である。成長後の第2層26eの厚さは40nmであった。第2層26eのAl組成を15%とした。第2層26eの成長後、n型AlGaN層26の一部をドライエッチングにより除去することによって、開口部26cを形成してInAlN電子供給層15を露出させた。
第1実施例と同様にして、半絶縁性のSiC基板上に、バッファ層13、GaNチャネル層14、及びInAlN電子供給層15をMOCVD法により成長させた。そして、TMG及びNH3を原料として、成長温度900℃、圧力13.3kPaにて、n型不純物をドープしながらInAlN電子供給層15の上に高濃度n型GaN層を成長させた。n型不純物はSiであり、その濃度は3×1018cm-3である。成長後のn型GaN層の厚さは50nmであった。n型GaN層の成長後、n型GaN層の一部をドライエッチングにより除去することによって、開口部を形成してInAlN電子供給層15を露出させた。
第1実施例と同様にして、半絶縁性のSiC基板上に、バッファ層13、GaNチャネル層14、及びInAlN電子供給層15をMOCVD法により成長させた。そして、TMG、TMA及びNH3を原料として、成長温度900℃、圧力13.3kPaにて、n型不純物をドープしながらInAlN電子供給層15の上に高濃度n型AlGaN層を成長させた。n型不純物はSiであり、その濃度は3×1018cm-3である。成長後のn型AlGaN層の厚さは50nmであった。n型AlGaN層のAl組成を、厚さ方向に一定(20%)とした。n型AlGaN層の成長後、n型AlGaN層の一部をドライエッチングにより除去することによって、開口部を形成してInAlN電子供給層15を露出させた。
上記のようにして作製された第1実施例のHEMT1A、第1比較例及び第2比較例のHEMTの各ドレイン電極32に10Vの電圧を印加しつつ、ゲート電極33への印加電圧を調整することにより、ドレイン電流を200mA/mmに設定した。そして、Sパラメータの測定(高周波測定)を行った。高周波利得の値は測定周波数60GHzの結果を用いている。
Claims (6)
- GaNチャネル層と、
前記GaNチャネル層上に設けられたInAlN電子供給層と、
前記InAlN電子供給層の表面に含まれる第1及び第2の領域上に設けられ、n型不純物がドープされたAlGaN層と、
前記InAlN電子供給層上であって前記第1の領域と前記第2の領域との間の領域上に設けられたゲート電極と、
前記第1の領域上の前記AlGaN層上に設けられたソース電極と、
前記第2の領域上の前記AlGaN層上に設けられたドレイン電極と、
を備え、
前記AlGaN層における前記InAlN電子供給層との界面を含む領域のAl組成が、20%以上であり、前記AlGaN層の前記界面とは反対側の表面を含む領域のAl組成よりも大きい、高電子移動度トランジスタ。 - 前記AlGaN層は、前記界面を含む第1層と、前記第1層上に設けられ前記表面を含む第2層とを有し、
前記第1層のAl組成が、20%以上であり、前記第2層のAl組成よりも大きい、請求項1に記載の高電子移動度トランジスタ。 - 前記第1層及び前記第2層の厚さが共に40nm以上である、請求項2に記載の高電子移動度トランジスタ。
- 前記AlGaN層のAl組成が、前記界面から前記表面に近づくに従って次第に小さくなっている、請求項1に記載の高電子移動度トランジスタ。
- 前記AlGaN層の厚さが50nm以上100nm以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の高電子移動度トランジスタ。
- 前記InAlN電子供給層の厚さが9nm以上12nm以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の高電子移動度トランジスタ。
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