JP2019153639A - Semiconductor device, receiver and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

To improve electrical characteristics, in a semiconductor device using a semiconductor nanowire.SOLUTION: A semiconductor device has a semiconductor substrate formed of a compound semiconductor, a semiconductor nanowire formed on the semiconductor substrate and formed of a compound semiconductor extending upward from the surface of the semiconductor substrate, a lower electrode layer formed of a metal material around the semiconductor nanowire on the semiconductor substrate, and an insulator film formed on the lower electrode layer. The semiconductor nanowire has a first conductivity type first nanowire region on the semiconductor substrate side, and a second conductivity type second nanowire region on the opposite side to the semiconductor substrate and in contact with the first nanowire region. Around the semiconductor substrate side of the first nanowire region of the semiconductor nanowire is in contact with the lower electrode layer.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、半導体デバイス、受信機及び半導体デバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, a receiver, and a method for manufacturing a semiconductor device.

微小な縦型半導体デバイスを形成する手法として、ボトムアップにより半導体ナノワイヤを形成し、この半導体ナノワイヤをコアとして縦型半導体デバイスを形成する方法がある。半導体ナノワイヤは、半導体基板の表面に、半導体ナノワイヤが形成される領域に開口部を有するマスクを形成し、MOVPE(Metalorganic vapor phase epitaxy:有機金属気相成長)法による結晶成長により形成することができる(例えば、特許文献1)。   As a method for forming a minute vertical semiconductor device, there is a method of forming a semiconductor nanowire by bottom-up and forming a vertical semiconductor device using the semiconductor nanowire as a core. The semiconductor nanowire can be formed by forming a mask having an opening in a region where the semiconductor nanowire is formed on the surface of the semiconductor substrate and growing the crystal by a MOVPE (Metalorganic vapor phase epitaxy) method. (For example, patent document 1).

また、半導体ナノワイヤを用いた縦型半導体デバイスとしては、III−V族化合物半導体ナノワイヤを用いた縦型トランジスタ等が開示されている(例えば、非特許文献1)。   As vertical semiconductor devices using semiconductor nanowires, vertical transistors using III-V compound semiconductor nanowires are disclosed (for example, Non-Patent Document 1).

特開2015−34115号公報JP2015-34115A

Tomas Bryllert,Lars-Erik Wernersson,Linus E.Froberg,and Lars Samuelson,“Vertical High-Mobility Wrap-Gated InAs Nanowire Transistor”IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS,VOL.27,NO.5,MAY 2006Tomas Bryllert, Lars-Erik Wernersson, Linus E. Froberg, and Lars Samuelson, “Vertical High-Mobility Wrap-Gated InAs Nanowire Transistor” IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, VOL. 27, NO. 5, MAY 2006

このような半導体ナノワイヤを用いた半導体デバイスでは、半導体基板の上の高濃度に不純物元素がドープされた導電性を有する半導体層の上に、半導体ナノワイヤが形成されている。この導電性を有する半導体層には、半導体デバイスの下部電極が接触しており、導電性を有する半導体層がコンタクト層となっている。   In such a semiconductor device using semiconductor nanowires, semiconductor nanowires are formed on a semiconductor layer having a conductivity doped with an impurity element at a high concentration on a semiconductor substrate. The semiconductor layer having conductivity is in contact with the lower electrode of the semiconductor device, and the semiconductor layer having conductivity is a contact layer.

ところで、半導体ナノワイヤは直径が小さく細長い形状のものであり、導電性を有する半導体層との接触面積は極めて狭く、半導体ナノワイヤと導電性を有する半導体層との接触部分における抵抗が高い。このため、半導体ナノワイヤを用いた半導体デバイスにおいて、良好な高周波特性等の電気的特性を得ることができない場合がある。   By the way, the semiconductor nanowire has an elongated shape with a small diameter, the contact area with the conductive semiconductor layer is extremely narrow, and the resistance at the contact portion between the semiconductor nanowire and the conductive semiconductor layer is high. For this reason, in a semiconductor device using semiconductor nanowires, there are cases where good electrical characteristics such as high-frequency characteristics cannot be obtained.

よって、半導体ナノワイヤを用いた半導体デバイスにおいて、電気的特性の良好なものが求められている。   Therefore, semiconductor devices using semiconductor nanowires are required to have good electrical characteristics.

本実施の形態の一観点によれば、化合物半導体により形成された半導体基板と、前記半導体基板の上に形成された前記半導体基板の基板面より上方に延びる化合物半導体により形成された半導体ナノワイヤと、前記半導体基板の上の前記半導体ナノワイヤの周囲に、金属材料により形成された下部電極層と、前記下部電極層の上に形成された絶縁膜と、を有し、前記半導体ナノワイヤは前記半導体基板側の第1の導電型の第1のナノワイヤ領域と、前記第1のナノワイヤ領域に接触している前記半導体基板とは反対側の第2の導電型の第2のナノワイヤ領域とを有しており、前記半導体ナノワイヤの前記第1のナノワイヤ領域の前記半導体基板側の周囲は、前記下部電極層と接触していることを特徴とする。   According to one aspect of the present embodiment, a semiconductor substrate formed of a compound semiconductor, a semiconductor nanowire formed of a compound semiconductor extending above the substrate surface of the semiconductor substrate formed on the semiconductor substrate, A lower electrode layer formed of a metal material around the semiconductor nanowire on the semiconductor substrate; and an insulating film formed on the lower electrode layer, the semiconductor nanowire on the semiconductor substrate side A first nanowire region of the first conductivity type, and a second nanowire region of the second conductivity type opposite to the semiconductor substrate in contact with the first nanowire region. The periphery of the first nanowire region of the semiconductor nanowire on the semiconductor substrate side is in contact with the lower electrode layer.

開示の半導体デバイスによれば、半導体ナノワイヤを用いた半導体デバイスにおいて、電気的特性を良好にすることができる。   According to the disclosed semiconductor device, electrical characteristics can be improved in a semiconductor device using semiconductor nanowires.

半導体ナノワイヤを用いた半導体デバイスの説明図Illustration of semiconductor devices using semiconductor nanowires 第1の実施の形態における半導体デバイスの説明図Explanatory drawing of the semiconductor device in 1st Embodiment 第1の実施の形態における半導体デバイスの構造図Structure diagram of semiconductor device according to first embodiment 第1の実施の形態における半導体デバイスの製造方法の工程図(1)Process drawing (1) of the manufacturing method of the semiconductor device in 1st Embodiment 第1の実施の形態における半導体デバイスの製造方法の工程図(2)Process drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in 1st Embodiment (2) 第1の実施の形態における半導体デバイスの製造方法の工程図(3)Process drawing (3) of the manufacturing method of the semiconductor device in the first embodiment 第1の実施の形態における半導体デバイスの製造方法の工程図(4)Process drawing (4) of the manufacturing method of the semiconductor device in 1st Embodiment 第1の実施の形態における半導体デバイスの変形例1の構造図Structural diagram of Modification 1 of the semiconductor device according to the first embodiment 第1の実施の形態における半導体デバイスの変形例2の構造図Structural diagram of Modification 2 of the semiconductor device according to the first embodiment 第2の実施の形態における半導体デバイスの構造図Structure diagram of semiconductor device according to second embodiment 第2の実施の形態における半導体デバイスの説明図Explanatory drawing of the semiconductor device in 2nd Embodiment 第2の実施の形態における半導体デバイスの製造方法の工程図(1)Process drawing (1) of the manufacturing method of the semiconductor device in 2nd Embodiment 第2の実施の形態における半導体デバイスの製造方法の工程図(2)Process drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in 2nd Embodiment (2) 第2の実施の形態における半導体デバイスの製造方法の工程図(3)Process drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in 2nd Embodiment (3) 第2の実施の形態における半導体デバイスの製造方法の工程図(4)Process drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in 2nd Embodiment (4) 第2の実施の形態における半導体デバイスの製造方法の工程図(5)Process drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in 2nd Embodiment (5) 第3の実施の形態における電波受信機の説明図Explanatory drawing of the radio wave receiver in 3rd Embodiment 第3の実施の形態における発電機の説明図Explanatory drawing of the generator in 3rd Embodiment

発明を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。   Modes for carrying out the invention will be described 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〕
最初に、半導体ナノワイヤを用いた半導体デバイスにおいて、良好な電気的特性を得ることができない理由について説明する。
[First Embodiment]
First, the reason why good electrical characteristics cannot be obtained in a semiconductor device using semiconductor nanowires will be described.

図1は、半導体ナノワイヤを用いた半導体デバイスとして、半導体ナノワイヤを用いたダイオード(ナノワイヤダイオード)について説明する。このナノワイヤダイオードは、半導体基板910の上に、導電性を有する導電性半導体層911が形成されており、この導電性半導体層911の上に、半導体ナノワイヤ920が、半導体基板910の基板面に略垂直に延びるように形成されている。   FIG. 1 illustrates a diode using a semiconductor nanowire (nanowire diode) as a semiconductor device using the semiconductor nanowire. In this nanowire diode, a conductive semiconductor layer 911 having conductivity is formed on a semiconductor substrate 910, and the semiconductor nanowire 920 is substantially on the substrate surface of the semiconductor substrate 910 on the conductive semiconductor layer 911. It is formed to extend vertically.

半導体基板910は、半絶縁性の半導体基板であり、不純物元素がドープされていないノンドープのGaAs基板が用いられている。不純物元素のドープされていないGaAs基板は抵抗が高いため、半絶縁性基板と呼ばれる。導電性半導体層911は、不純物元素としてSiが1×1018〜1×1019の濃度でドープされているn−GaAs層であり、このようにGaAsにSiを高濃度でドープすることにより導電性を得ることができる。 The semiconductor substrate 910 is a semi-insulating semiconductor substrate, and a non-doped GaAs substrate not doped with an impurity element is used. A GaAs substrate which is not doped with an impurity element has a high resistance and is called a semi-insulating substrate. The conductive semiconductor layer 911 is an n-GaAs layer in which Si as an impurity element is doped at a concentration of 1 × 10 18 to 1 × 10 19 , and thus conductive by doping Si at a high concentration in GaAs. Sex can be obtained.

半導体ナノワイヤ920は、下部のn−InAs領域921と上部のp−GaAsSb領域922により形成されており、n−InAs領域921とp−GaAsSb領域922との間でpn接合が形成され、縦型のダイオードが形成される。   The semiconductor nanowire 920 is formed by a lower n-InAs region 921 and an upper p-GaAsSb region 922, and a pn junction is formed between the n-InAs region 921 and the p-GaAsSb region 922, and a vertical type A diode is formed.

導電性半導体層911の上には、n側電極931が形成されており、半導体ナノワイヤ920のp−GaAsSb領域922の上部にはp側電極932が形成されている。また、導電性半導体層911の上には、半導体ナノワイヤ920及びn側電極931が形成されている領域を除く領域に、SiN等の絶縁膜940が形成されている。尚、p側電極932は、半導体ナノワイヤ920を成長させるための触媒となる金属であってもよいが、便宜上、p側電極932と記載する。   An n-side electrode 931 is formed on the conductive semiconductor layer 911, and a p-side electrode 932 is formed on the p-GaAsSb region 922 of the semiconductor nanowire 920. In addition, an insulating film 940 such as SiN is formed on the conductive semiconductor layer 911 in a region excluding the region where the semiconductor nanowire 920 and the n-side electrode 931 are formed. Note that the p-side electrode 932 may be a metal serving as a catalyst for growing the semiconductor nanowire 920, but is referred to as a p-side electrode 932 for convenience.

図1に示す構造のナノワイヤダイオードでは、一点鎖線1Aにより囲まれた導電性半導体層911と、半導体ナノワイヤ920の下部のn−InAs領域921との接触部分の抵抗が高くなる。具体的には、半導体ナノワイヤ920は、直径が約100nmの細長い形状のものである。従って、この場合における導電性半導体層911と、半導体ナノワイヤ920の下部のn−InAs領域921との接触面積、即ち、半導体ナノワイヤ920の底面921bの面積は、50×πnmであり極めて狭い。よって、接触部分において抵抗が高くなる。 In the nanowire diode having the structure shown in FIG. 1, the resistance of the contact portion between the conductive semiconductor layer 911 surrounded by the one-dot chain line 1A and the n-InAs region 921 below the semiconductor nanowire 920 is increased. Specifically, the semiconductor nanowire 920 has an elongated shape with a diameter of about 100 nm. Accordingly, the contact area between the conductive semiconductor layer 911 and the n-InAs region 921 below the semiconductor nanowire 920 in this case, that is, the area of the bottom surface 921b of the semiconductor nanowire 920 is 50 2 × πnm 2 and is extremely narrow. Therefore, the resistance increases at the contact portion.

このように、導電性半導体層911と半導体ナノワイヤ920の下部のn−InAs領域921との接触部分の抵抗が高いと、半導体デバイスにおいて、良好な高周波特性を得ることができず、また、消費電力が大きくなる。従って、図1に示される構造のナノワイヤダイオードでは、良好な電気的特性を得ることができない。   Thus, if the resistance of the contact portion between the conductive semiconductor layer 911 and the n-InAs region 921 below the semiconductor nanowire 920 is high, good high frequency characteristics cannot be obtained in the semiconductor device, and power consumption Becomes larger. Therefore, good electrical characteristics cannot be obtained with the nanowire diode having the structure shown in FIG.

このため、ナノワイヤを用いた半導体デバイスにおいて、電気的特性が良好なものが求められている。   For this reason, semiconductor devices using nanowires are required to have good electrical characteristics.

(半導体デバイス)
次に、図2に基づき本実施の形態における半導体デバイスであるナノワイヤダイオードについて説明する。本実施の形態におけるナノワイヤダイオードでは、半導体基板10の上に、半導体ナノワイヤ20が上方に延びるように、例えば、半導体基板10の基板面に略垂直に延びるように形成されている。
(Semiconductor device)
Next, a nanowire diode that is a semiconductor device in the present embodiment will be described with reference to FIG. In the nanowire diode in the present embodiment, the semiconductor nanowire 20 is formed on the semiconductor substrate 10 so as to extend upward, for example, substantially perpendicular to the substrate surface of the semiconductor substrate 10.

半導体基板10には、半絶縁性の半導体基板であり、不純物元素がドープされていないGaAs結晶基板が用いられている。   As the semiconductor substrate 10, a GaAs crystal substrate which is a semi-insulating semiconductor substrate and is not doped with an impurity element is used.

半導体ナノワイヤ20は、下部のn−InAs領域21と上部のp−GaAsSb領域22により形成されており、n−InAs領域21とp−GaAsSb領域22との間でpn接合が形成され、縦型のダイオードが形成される。半導体ナノワイヤ20の直径は、40nm以上、500nm以下であり、より好ましくは、50nm以上、300nm以下であり、本実施の形態においては、約100nmとなるように形成されている。半導体ナノワイヤ20のp−GaAsSb領域22の上端にはp側電極51が形成されている。本願においては、n−InAs領域21を第1のナノワイヤ領域と記載し、p−GaAsSb領域22を第2のナノワイヤ領域と記載する場合がある。尚、p側電極51は、半導体ナノワイヤ20を成長させるための触媒となる金属であってもよいが、便宜上、p側電極51と記載する。   The semiconductor nanowire 20 is formed by a lower n-InAs region 21 and an upper p-GaAsSb region 22, and a pn junction is formed between the n-InAs region 21 and the p-GaAsSb region 22. A diode is formed. The diameter of the semiconductor nanowire 20 is not less than 40 nm and not more than 500 nm, more preferably not less than 50 nm and not more than 300 nm. In the present embodiment, the diameter is about 100 nm. A p-side electrode 51 is formed on the upper end of the p-GaAsSb region 22 of the semiconductor nanowire 20. In the present application, the n-InAs region 21 may be described as a first nanowire region, and the p-GaAsSb region 22 may be described as a second nanowire region. The p-side electrode 51 may be a metal serving as a catalyst for growing the semiconductor nanowire 20, but is referred to as the p-side electrode 51 for convenience.

半導体ナノワイヤ20は全体の高さが1μm〜2μmであり、n−InAs領域21の高さが0.5〜1μm、p−GaAsSb領域22の高さが0.5〜1μmとなるように形成されている。半導体ナノワイヤ20は、半導体基板10の上に直接形成されており、半導体基板10において半導体ナノワイヤ20が形成されている面では、半導体ナノワイヤ20が形成されている領域を除き、下部電極層30となる金属膜により覆われている。尚、下部電極層30の上には、SiN等により絶縁膜40が形成されている。下部電極層30となる金属膜は、厚さが100nm〜300nmのAu膜であり、半導体ナノワイヤ20のn−InAs領域21の側面21cと接触している。半導体ナノワイヤ20のn−InAs領域21において、下部電極層30と接触している部分は、n−InAs領域21の他の部分よりも不純物濃度の高いn−InAsにより形成された高濃度領域21aとなっている。 The semiconductor nanowire 20 is formed so that the total height is 1 μm to 2 μm, the height of the n-InAs region 21 is 0.5 to 1 μm, and the height of the p-GaAsSb region 22 is 0.5 to 1 μm. ing. The semiconductor nanowire 20 is formed directly on the semiconductor substrate 10. On the surface of the semiconductor substrate 10 where the semiconductor nanowire 20 is formed, the semiconductor nanowire 20 becomes the lower electrode layer 30 except for the region where the semiconductor nanowire 20 is formed. It is covered with a metal film. An insulating film 40 is formed on the lower electrode layer 30 with SiN or the like. The metal film to be the lower electrode layer 30 is an Au film having a thickness of 100 nm to 300 nm and is in contact with the side surface 21 c of the n-InAs region 21 of the semiconductor nanowire 20. In the n-InAs region 21 of the semiconductor nanowire 20, a portion in contact with the lower electrode layer 30 is a high concentration region 21 a formed by n + -InAs having a higher impurity concentration than the other portions of the n-InAs region 21. It has become.

本実施の形態においては、半導体ナノワイヤ20のn−InAs領域21の側面21cにおいて、下部電極層30と接触しているが、この側面21cの接触している部分の高さをh、半導体ナノワイヤ20の半径をrとした場合、接触部分の面積は2πrhとなる。ここで、rを50nm、hを100nmとすると、100×πnmとなる。一方、図1に示す構造の半導体デバイスでは、半導体ナノワイヤ920の下端となる底面921bの接触部分の面積はπrであり、rを50nm、hを100nmとすると、50×πnmとなる。従って、本実施の形態における半導体デバイスは、図1に示す構造の半導体デバイスに比べて、接触面積を約4倍広くすることができ、この部分における抵抗を約1/4にすることができる。尚、半導体ナノワイヤ20の底面21bと半導体基板10との接触部分の面積はπrであり、rを50nm、hを100nmとすると、50×πnmである。 In the present embodiment, the side surface 21c of the n-InAs region 21 of the semiconductor nanowire 20 is in contact with the lower electrode layer 30. The height of the contacted portion of the side surface 21c is h, and the semiconductor nanowire 20 When the radius of r is r, the area of the contact portion is 2πrh. Here, when r is 50 nm and h is 100 nm, 100 2 × πnm 2 is obtained. On the other hand, in the semiconductor device of the structure shown in FIG. 1, the area of the contact portion of the bottom surface 921b of the lower end of the semiconductor nanowire 920 is pi] r 2, 50 nm and r, when the 100nm to h, the 50 2 × πnm 2. Therefore, the semiconductor device in the present embodiment can make the contact area about four times wider than the semiconductor device having the structure shown in FIG. 1, and the resistance in this portion can be reduced to about 1/4. The area of the contact portion between the bottom surface 21b of the semiconductor nanowire 20 and the semiconductor substrate 10 is πr 2 , where r is 50 nm and h is 100 nm, 50 2 × πnm 2 .

また、半導体ナノワイヤは直径がサブミクロン、具体的には、500nm以下であり、直径が大きくなると半導体ナノワイヤではなくなることから、半導体ナノワイヤの太さには上限があり、これに対応して、半導体ナノワイヤの底面の面積にも上限がある。更に、半導体ナノワイヤの直径を小さくすればするほど半導体ナノワイヤの直径も小さくなるため、この部分の抵抗が高く傾向が顕著となる。   In addition, the semiconductor nanowire has a submicron diameter, specifically, 500 nm or less, and since the semiconductor nanowire is not a semiconductor nanowire when the diameter increases, there is an upper limit on the thickness of the semiconductor nanowire. There is also an upper limit to the area of the bottom surface of. Furthermore, since the diameter of the semiconductor nanowire is reduced as the diameter of the semiconductor nanowire is reduced, the resistance of this portion is high and the tendency becomes remarkable.

しかしながら、本実施の形態においては、半導体ナノワイヤ20の側面21cにおいて下部電極層30が接触しているため、下部電極層30の厚さを厚くすれば、接触面積を増やすことができ、抵抗を低くすることができる。これにより、本実施の形態における半導体デバイスにおいては、高周波特性を向上させることや、消費電力を低くすること等が可能となり、電気的特性を向上させることができる。   However, in the present embodiment, since the lower electrode layer 30 is in contact with the side surface 21c of the semiconductor nanowire 20, if the thickness of the lower electrode layer 30 is increased, the contact area can be increased and the resistance is reduced. can do. Thereby, in the semiconductor device in the present embodiment, it is possible to improve high frequency characteristics, reduce power consumption, and the like, and improve electrical characteristics.

本実施の形態においては、高濃度領域21aを除く、n−InAs領域21では、n型となる不純物元素としてSnが1×1018cm−3以上、2×1019cm−3以下の濃度でドープされている。また、高濃度領域21aでは、n型となる不純物元素としてSnが3×1019cm−3以上、1×1021cm−3以下の濃度でドープされている。また、p−GaAsSb領域22では、p型となる不純物元素としてZnが1×1018cm−3以上、1×1020cm−3以下の濃度でドープされている。 In the present embodiment, in the n-InAs region 21 excluding the high concentration region 21a, Sn as an n-type impurity element has a concentration of 1 × 10 18 cm −3 or more and 2 × 10 19 cm −3 or less. Doped. In the high concentration region 21a, Sn is doped as an n-type impurity element at a concentration of 3 × 10 19 cm −3 or more and 1 × 10 21 cm −3 or less. In the p-GaAsSb region 22, Zn is doped as a p-type impurity element at a concentration of 1 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less.

従って、高濃度領域21aにおける不純物元素の濃度は、高濃度領域21aを除くn−InAs領域21の不純物元素の濃度よりも高い。また、n−InAs領域21の高濃度領域21aの側面21cにおいて下部電極層30と接触しているため、この接触している部分の不純物濃度を高くして、オーミックコンタクトさせることにより、抵抗を低くすることができる。このように、n−InAs領域21の高濃度領域21aと下部電極層30とが接触している部分に、双方の材料によるアロイを形成することにより、抵抗を低くすることができる。   Therefore, the concentration of the impurity element in the high concentration region 21a is higher than the concentration of the impurity element in the n-InAs region 21 excluding the high concentration region 21a. Moreover, since the lower electrode layer 30 is in contact with the side surface 21c of the high concentration region 21a of the n-InAs region 21, the resistance is lowered by increasing the impurity concentration of the contacted portion to make ohmic contact. can do. In this way, the resistance can be lowered by forming an alloy of both materials in the portion where the high concentration region 21a of the n-InAs region 21 and the lower electrode layer 30 are in contact with each other.

図3は、本実施の形態における半導体デバイスであるナノワイヤダイオードの構造を示すものである。このナノワイヤダイオードはナノワイヤバックワードダイオードであり、絶縁膜40の上に、BCB(ベンゾシクロブテン)等により樹脂層41が形成されている。樹脂層41は絶縁体であり、半導体ナノワイヤ20の上端と略同じ高さとなるように形成されている。絶縁膜40及び樹脂層41には、絶縁膜40及び樹脂層41を貫通する貫通孔が形成されており、この部分を埋め込むことにより下部電極層30と接触するn側電極31が形成される。また、半導体ナノワイヤ20のp−GaAsSb領域22の上端にはp側電極32が形成されている。樹脂層41は絶縁性を有しているため、絶縁膜40と樹脂層41とにより厚い絶縁層が形成される。   FIG. 3 shows a structure of a nanowire diode which is a semiconductor device in the present embodiment. This nanowire diode is a nanowire backward diode, and a resin layer 41 is formed on the insulating film 40 by BCB (benzocyclobutene) or the like. The resin layer 41 is an insulator and is formed to be substantially the same height as the upper end of the semiconductor nanowire 20. A through-hole penetrating the insulating film 40 and the resin layer 41 is formed in the insulating film 40 and the resin layer 41, and the n-side electrode 31 that contacts the lower electrode layer 30 is formed by embedding this portion. A p-side electrode 32 is formed on the upper end of the p-GaAsSb region 22 of the semiconductor nanowire 20. Since the resin layer 41 has insulating properties, a thick insulating layer is formed by the insulating film 40 and the resin layer 41.

図3に示される構造のナノワイヤバックワードダイオードは、1本の半導体ナノワイヤ20により形成されているものであるが、これに限定されるものではない。本実施の形態における半導体デバイスは、例えば、複数の半導体ナノワイヤ20により形成されるナノワイヤバックワードダイオードであってもよい。また、ナノワイヤバックワードダイオードにおける半導体ナノワイヤを形成している材料はn−InAsとp−GaAsSbのヘテロ接合に限定されるものではなく、例えば、p−GaSb/GaAs/n−InGaAs等の構造のものであってもよい。   The nanowire backward diode having the structure shown in FIG. 3 is formed by one semiconductor nanowire 20, but is not limited thereto. The semiconductor device in the present embodiment may be a nanowire backward diode formed by a plurality of semiconductor nanowires 20, for example. In addition, the material forming the semiconductor nanowire in the nanowire backward diode is not limited to the heterojunction of n-InAs and p-GaAsSb, but has a structure such as p-GaSb / GaAs / n-InGaAs. It may be.

(半導体デバイスの製造方法)
次に、本実施の形態における半導体デバイスの製造方法について説明する。
(Semiconductor device manufacturing method)
Next, a method for manufacturing a semiconductor device in the present embodiment will be described.

最初に、図4(a)に示すように、半導体基板10の上に、下部電極層30、絶縁膜40を形成する。   First, as shown in FIG. 4A, the lower electrode layer 30 and the insulating film 40 are formed on the semiconductor substrate 10.

半導体基板10には、不純物元素がドープされていない半絶縁性(SI:semi-insulating)−GaAs(111)B基板が用いられている。   The semiconductor substrate 10 is a semi-insulating (SI) -GaAs (111) B substrate not doped with an impurity element.

下部電極層30は、EB(electron beam)蒸着等により、膜厚が100nm〜300nmのAu膜を成膜することにより形成されている。   The lower electrode layer 30 is formed by depositing an Au film having a thickness of 100 nm to 300 nm by EB (electron beam) vapor deposition or the like.

絶縁膜40は、成長マスクとなる層であり、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長)により、膜厚が約50nmのSiN膜を成膜することにより形成されている。   The insulating film 40 is a layer serving as a growth mask, and is formed by forming a SiN film having a thickness of about 50 nm by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition).

次に、図4(b)に示すように、半導体ナノワイヤ20が形成される領域に、下部電極層30、絶縁膜40に開口部を形成し、開口部において露出している半導体基板10の表面にAuSnにより触媒層50を形成する。具体的には、絶縁膜40の表面にEBレジストを塗布し、EB描画装置によるEB描画、現像を行うことにより、半導体ナノワイヤ20が形成される領域に開口を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域の絶縁膜40及び下部電極層30をドライエッチングにより除去することにより、絶縁膜40及び下部電極層30に開口部を形成する。絶縁膜40を形成しているSiNはRIE(Reactive Ion Etching)等により除去し、下部電極層30を形成しているAu膜はAr等のイオンエッチングにより除去する。これにより、レジストパターンの形成されていない領域において、半導体基板10の表面を露出させる。この後、EB蒸着によりAuSn膜を成膜した後、有機溶剤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たAuSn膜をレジストパターンとともに除去する。これにより、開口部における半導体基板10の表面にAuSnにより触媒層50が形成される。このようにして形成される触媒層50は、半導体ナノワイヤの成長触媒となるものであり、直径は20nm〜100nmである。   Next, as shown in FIG. 4B, an opening is formed in the lower electrode layer 30 and the insulating film 40 in the region where the semiconductor nanowire 20 is formed, and the surface of the semiconductor substrate 10 exposed in the opening. A catalyst layer 50 is formed of AuSn. Specifically, an EB resist is applied to the surface of the insulating film 40, and EB drawing and development are performed by an EB drawing apparatus, thereby forming a resist pattern (not shown) having an opening in a region where the semiconductor nanowire 20 is formed. . Thereafter, the insulating film 40 and the lower electrode layer 30 in the region where the resist pattern is not formed are removed by dry etching, thereby forming openings in the insulating film 40 and the lower electrode layer 30. The SiN forming the insulating film 40 is removed by RIE (Reactive Ion Etching) or the like, and the Au film forming the lower electrode layer 30 is removed by ion etching such as Ar. Thereby, the surface of the semiconductor substrate 10 is exposed in a region where the resist pattern is not formed. Thereafter, an AuSn film is formed by EB vapor deposition, and then immersed in an organic solvent, thereby removing the AuSn film formed on the resist pattern together with the resist pattern. Thereby, the catalyst layer 50 is formed of AuSn on the surface of the semiconductor substrate 10 in the opening. The catalyst layer 50 thus formed serves as a growth catalyst for semiconductor nanowires and has a diameter of 20 nm to 100 nm.

次に、図5(a)に示すように、半導体ナノワイヤ20を例えばMOCVD(metal organic chemical vapor deposition)により形成する。半導体ナノワイヤ20を成長させる際の成長温度は、280℃〜300℃であり、AuSnの融点を超えているため、液滴化し、VLS(Vapor-Liquid-Solid)モード成長により、半導体ナノワイヤ20が形成される。尚、Auの融点は1064℃であり、半導体ナノワイヤ20の成長温度よりも低いため、半導体ナノワイヤ20の成長により、下部電極層30は変化することはない。即ち、本実施の形態においては、半導体ナノワイヤ20の成長温度は、触媒層50を形成しているAuSnの融点を超える温度であって、下部電極層30の融点未満の温度である。   Next, as shown in FIG. 5A, the semiconductor nanowire 20 is formed by, for example, MOCVD (metal organic chemical vapor deposition). The growth temperature when the semiconductor nanowire 20 is grown is 280 ° C. to 300 ° C., which exceeds the melting point of AuSn. Therefore, the semiconductor nanowire 20 is formed by droplet formation and VLS (Vapor-Liquid-Solid) mode growth. Is done. The melting point of Au is 1064 ° C., which is lower than the growth temperature of the semiconductor nanowire 20, so that the lower electrode layer 30 does not change due to the growth of the semiconductor nanowire 20. That is, in the present embodiment, the growth temperature of the semiconductor nanowire 20 is a temperature that exceeds the melting point of AuSn forming the catalyst layer 50 and is lower than the melting point of the lower electrode layer 30.

半導体ナノワイヤ20が成長し、上方に伸びていく際に、半導体ナノワイヤ20の側面が下部電極層30とが接触し、電気的に接続される。AuSnを触媒に用いた場合には、AuSnに含まれるSnのInAsへの固溶度が高く、AuのInAsへの固溶度は極めて低く無視することができるため、半導体ナノワイヤ20にはSnのみ取り込まれる。従って、不純物元素を意図的にドープしなくとも、不純物元素としてSnが高濃度にドープされているn−InAsナノワイヤが半導体ナノワイヤ20の成長初期に形成される。本実施の形態においては、この部分が、下部電極層30と接触するn−InAs領域21の高濃度領域21aとなる。 When the semiconductor nanowire 20 grows and extends upward, the side surface of the semiconductor nanowire 20 comes into contact with the lower electrode layer 30 and is electrically connected. When AuSn is used as a catalyst, the solid solubility of Sn contained in AuSn in InAs is high, and the solubility of Au in InAs is extremely low and can be neglected. It is captured. Therefore, even if the impurity element is not intentionally doped, an n + -InAs nanowire doped with Sn as an impurity element at a high concentration is formed at the initial stage of the growth of the semiconductor nanowire 20. In the present embodiment, this portion becomes the high concentration region 21 a of the n-InAs region 21 that is in contact with the lower electrode layer 30.

尚、AuSnにより形成される触媒層50が液滴化される際に、Auにより形成されている下部電極層30まで巻き込まれることのないように、開口部の径は、触媒層50の径よりも若干広く形成されていることが好ましい。開口部において触媒層50と下部電極層30との間に隙間があっても、半導体ナノワイヤ20が成長により上へ伸びる際には、横方向にもゆっくりと成長するため半導体ナノワイヤ20の直径も大きくなる。このため、半導体ナノワイヤ20は成長により下部電極層30に接触し、半導体ナノワイヤ20と下部電極層30とが電気的に接続される。   The diameter of the opening is smaller than the diameter of the catalyst layer 50 so that the catalyst layer 50 formed of AuSn is not entrained to the lower electrode layer 30 formed of Au when the catalyst layer 50 is formed into droplets. It is also preferable that the film is formed slightly wider. Even if there is a gap between the catalyst layer 50 and the lower electrode layer 30 in the opening, when the semiconductor nanowire 20 grows upward due to growth, the semiconductor nanowire 20 grows slowly in the lateral direction, so the diameter of the semiconductor nanowire 20 is large. Become. For this reason, the semiconductor nanowire 20 contacts the lower electrode layer 30 by growth, and the semiconductor nanowire 20 and the lower electrode layer 30 are electrically connected.

本実施の形態においては、n−InAs領域21を高さ、即ち、ナノワイヤ長が1μmとなるまで結晶成長させる。n−InAs領域21を形成する際の原料には、例えば、トリメチインジウム(TMIn)、アルシン(AsH)が用いられる。また、n型となる不純物元素は、触媒層50であるAuSnに含まれるSnによりドープされるが、原料としてテトラメチルスズ(TMSn)を供給してもよく、また、シラン(SiH)を供給することにより、n型となるSiをドープしてもよい。 In the present embodiment, the n-InAs region 21 is grown until the height, that is, the nanowire length becomes 1 μm. As a raw material for forming the n-InAs region 21, for example, trimethyindium (TMIn) or arsine (AsH 3 ) is used. In addition, the n-type impurity element is doped with Sn contained in AuSn, which is the catalyst layer 50, but tetramethyltin (TMSn) may be supplied as a raw material, and silane (SiH 4 ) is supplied. By doing so, Si which becomes n-type may be doped.

この後、AsHを供給したままの状態(AsH雰囲気)で、基板をp−GaAsSbの成長温度である500℃〜550℃まで加熱する。この加熱により、下部電極層30を形成しているAuとn−InAs領域21との接触界面においてアロイ領域が形成される。 Thereafter, the substrate is heated to 500 ° C. to 550 ° C., which is the growth temperature of p-GaAsSb, with AsH 3 supplied (AsH 3 atmosphere). By this heating, an alloy region is formed at the contact interface between Au forming the lower electrode layer 30 and the n-InAs region 21.

この後、この温度で、p−GaAsSb領域22を高さ、即ち、ナノワイヤ長が1μmとなるまで結晶成長させる。p−GaAsSb領域22を形成する際の原料には、例えば、トリエチルガリウム(TEGa)、アルシン(AsH)、トリメチルアンチモン(TMSb)が用いられる。p−GaAsSb領域22を成長させる際には、同時にジエチル亜鉛(DEZn)が供給されており、これにより、p−GaAsSb領域22にはp型となる不純物元素としてZnがドープされる。p−GaAsSb領域22におけるZnの濃度は、例えば、1×1018cm−3以上、1×1020cm−3以下の濃度である。 Thereafter, at this temperature, the p-GaAsSb region 22 is crystal-grown until the height, that is, the nanowire length becomes 1 μm. For example, triethylgallium (TEGa), arsine (AsH 3 ), or trimethylantimony (TMSb) is used as a raw material for forming the p-GaAsSb region 22. When the p-GaAsSb region 22 is grown, diethyl zinc (DEZn) is supplied at the same time. As a result, the p-GaAsSb region 22 is doped with Zn as an impurity element to be p-type. The concentration of Zn in the p-GaAsSb region 22 is, for example, a concentration of 1 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less.

本実施の形態においては、ドーピングされる不純物元素の濃度とバンドギャップとを適切に制御することにより、トンネル接合が形成され、バックワードダイオードを形成することができる。   In this embodiment mode, a tunnel junction is formed and a backward diode can be formed by appropriately controlling the concentration of impurity elements to be doped and the band gap.

次に、図5(b)に示すように、原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法により、例えば膜厚が5nm〜10nmの酸化アルミニウム(AlO)膜を成膜することにより、パッシベーション膜となる絶縁膜60を形成する。これにより、触媒層50、半導体ナノワイヤ20の側面、絶縁膜40の上は、形成された絶縁膜60により覆われる。   Next, as shown in FIG. 5B, the passivation film and the passivation film are formed by, for example, forming an aluminum oxide (AlO) film having a film thickness of 5 nm to 10 nm by an atomic layer deposition (ALD) method. An insulating film 60 is formed. As a result, the catalyst layer 50, the side surfaces of the semiconductor nanowire 20, and the insulating film 40 are covered by the formed insulating film 60.

次に、図6(a)に示すように、絶縁膜60の上の全面に樹脂層41を形成する。具体的には、スピンコーターによりBCB等を塗布した後、加熱し熱硬化させることにより、樹脂層41を形成する。これにより、半導体ナノワイヤ20が形成されている領域を含み絶縁膜60の上が樹脂層41により覆われる。   Next, as illustrated in FIG. 6A, a resin layer 41 is formed on the entire surface of the insulating film 60. Specifically, after applying BCB or the like by a spin coater, the resin layer 41 is formed by heating and thermosetting. Thereby, the resin layer 41 covers the insulating film 60 including the region where the semiconductor nanowire 20 is formed.

次に、図6(b)に示すように、樹脂層41、絶縁膜60の一部及び触媒層50をエッチバックにより除去し、p−GaAsSb領域22の上端を露出させ、p−GaAsSb領域22の上にp側電極32を形成する。具体的には、樹脂層41、絶縁膜60の一部及び触媒層50をエッチバックにより除去し、半導体ナノワイヤ20のp−GaAsSb領域22の上端を露出させる。このエッチバックはドライエッチングにより行う。この後、エッチバックされた樹脂層41及びp−GaAsSb領域22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、p側電極32が形成される領域に開口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、AuZn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成膜されたAuZn膜をレジストパターンとともに、リフトオフにより除去する。これにより、残存するAuZn膜によりp側電極32が形成される。   Next, as shown in FIG. 6B, the resin layer 41, a part of the insulating film 60 and the catalyst layer 50 are removed by etching back to expose the upper end of the p-GaAsSb region 22, and the p-GaAsSb region 22. A p-side electrode 32 is formed thereon. Specifically, the resin layer 41, a part of the insulating film 60, and the catalyst layer 50 are removed by etch back, and the upper end of the p-GaAsSb region 22 of the semiconductor nanowire 20 is exposed. This etch back is performed by dry etching. Thereafter, a photoresist is applied to the surfaces of the etched back resin layer 41 and p-GaAsSb region 22, and exposure and development are performed by an exposure apparatus, thereby providing an opening in a region where the p-side electrode 32 is formed. A resist pattern (not shown) is formed. Thereafter, an AuZn film is formed by vacuum vapor deposition and immersed in an organic solvent or the like, whereby the AuZn film formed on the resist pattern is removed together with the resist pattern by lift-off. Thereby, the p-side electrode 32 is formed by the remaining AuZn film.

次に、図7(a)に示すように、樹脂層41、絶縁膜60、絶縁膜40を貫通する開口部41aを形成し、開口部41aにおいて、下部電極層30の表面を露出させる。具体的には、樹脂層41及びp側電極32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、開口部41aが形成される領域に開口を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域における樹脂層41、絶縁膜60、絶縁膜40をドライエッチングにより除去することにより、下部電極層30の表面を露出させて開口部41aを形成する。この後、不図示の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. 7A, an opening 41a penetrating the resin layer 41, the insulating film 60, and the insulating film 40 is formed, and the surface of the lower electrode layer 30 is exposed in the opening 41a. Specifically, a photoresist is applied on the resin layer 41 and the p-side electrode 32, and exposure and development are performed by an exposure apparatus, whereby a resist (not shown) having an opening in a region where the opening 41a is formed. Form a pattern. Thereafter, the resin layer 41, the insulating film 60, and the insulating film 40 in a region where the resist pattern is not formed are removed by dry etching, thereby exposing the surface of the lower electrode layer 30 to form an opening 41a. Thereafter, the resist pattern (not shown) is removed with an organic solvent or the like.

次に、図7(b)に示すように、開口部41aをAu膜により埋め込むことにより、n側電極31を形成する。具体的には、n側電極31が形成される領域に開口を有する不図示のレジストパターンを形成し、Auメッキにより、開口部41aにおいて露出している下部電極層30の上に、Au膜を堆積させることによりn側電極31を形成する。この後、不図示の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. 7B, the n-side electrode 31 is formed by embedding the opening 41a with an Au film. Specifically, a resist pattern (not shown) having an opening in the region where the n-side electrode 31 is formed is formed, and an Au film is formed on the lower electrode layer 30 exposed in the opening 41a by Au plating. By depositing, the n-side electrode 31 is formed. Thereafter, the resist pattern (not shown) is removed with an organic solvent or the like.

以上の工程により、本実施の形態における半導体デバイスを製造することができる。   Through the above steps, the semiconductor device in the present embodiment can be manufactured.

(変形例1)
本実施の形態における半導体デバイスは、図8に示されるように、n−InAs領域21において高濃度領域21aが設けられていない構造のものであってもよい。このような構造の半導体デバイスであっても、半導体ナノワイヤ20のn−InAs領域21と下部電極層30との接触面積が広いため、この部分の抵抗を低くすることができる。また、n−InAs領域21の全体においてn型となる不純物元素の濃度を高くした構造のものであってもよい。
(Modification 1)
The semiconductor device in the present embodiment may have a structure in which the high concentration region 21a is not provided in the n-InAs region 21, as shown in FIG. Even in the semiconductor device having such a structure, since the contact area between the n-InAs region 21 of the semiconductor nanowire 20 and the lower electrode layer 30 is large, the resistance of this portion can be reduced. Further, the n-InAs region 21 may have a structure in which the concentration of an impurity element that becomes n-type is increased.

(変形例2)
また、本実施の形態における半導体デバイスは、図9に示されるように、半導体基板10の上に、絶縁膜42を形成し、絶縁膜42の上に、下部電極層30を形成した構造のものであってもよい。半導体基板10と下部電極層30との間に絶縁膜42を形成することにより、半導体基板10と下部電極層30とが直接接触することを避けることができ、また、半導体基板10と下部電極層30との間の絶縁性を高くすることができる。このため、加熱した場合であっても、半導体基板10に含まれるGaAsと下部電極層30に含まれるAuとのアロイ化を防ぐことができる。
(Modification 2)
Further, as shown in FIG. 9, the semiconductor device in the present embodiment has a structure in which an insulating film 42 is formed on a semiconductor substrate 10 and a lower electrode layer 30 is formed on the insulating film 42. It may be. By forming the insulating film 42 between the semiconductor substrate 10 and the lower electrode layer 30, direct contact between the semiconductor substrate 10 and the lower electrode layer 30 can be avoided, and the semiconductor substrate 10 and the lower electrode layer 30 can be avoided. Insulating property with 30 can be increased. For this reason, even if it is a case where it heats, the alloying of GaAs contained in the semiconductor substrate 10 and Au contained in the lower electrode layer 30 can be prevented.

〔第2の実施の形態〕
(半導体デバイス)
次に、第2の実施の形態における半導体デバイスであるナノワイヤトランジスタについて図10及び図11に基づき説明する。尚、図10は、本実施の形態におけるナノワイヤトランジスタの断面図であり、図11は、絶縁膜40及び樹脂層140を透過した斜視図である。図11においては、便宜上、絶縁膜60は省略されている。本実施の形態におけるナノワイヤトランジスタでは、半導体基板10の上に、半導体ナノワイヤ20が、半導体基板10の基板面に略垂直に延びるように形成されている。樹脂層140は絶縁性を有しており、絶縁膜40、絶縁膜60の一部、樹脂層140とにより厚い絶縁層が形成される。
[Second Embodiment]
(Semiconductor device)
Next, a nanowire transistor that is a semiconductor device in the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a cross-sectional view of the nanowire transistor in the present embodiment, and FIG. 11 is a perspective view through the insulating film 40 and the resin layer 140. In FIG. 11, the insulating film 60 is omitted for convenience. In the nanowire transistor in the present embodiment, the semiconductor nanowire 20 is formed on the semiconductor substrate 10 so as to extend substantially perpendicular to the substrate surface of the semiconductor substrate 10. The resin layer 140 has an insulating property, and a thick insulating layer is formed by the insulating film 40, a part of the insulating film 60, and the resin layer 140.

半導体ナノワイヤ20は、下部のn−InAs領域21と上部のp−GaAsSb領域22により形成されており、半導体ナノワイヤ20の側面は絶縁膜60により覆われている。n−InAs領域21とp−GaAsSb領域22との接合部分と略同じ高さ位置には、絶縁膜60を介しゲート電極層130が形成されており、ゲート電極層130にはゲート電極131が接続されている。半導体ナノワイヤ20のp−GaAsSb領域22の上端にはソース電極132が形成されており、半導体ナノワイヤ20のn−InAs領域21の下端の近傍の側面は、下部電極層30と接触しており、下部電極層30はドレイン電極133と接続されている。   The semiconductor nanowire 20 is formed by a lower n-InAs region 21 and an upper p-GaAsSb region 22, and the side surfaces of the semiconductor nanowire 20 are covered with an insulating film 60. A gate electrode layer 130 is formed through an insulating film 60 at substantially the same height as the junction between the n-InAs region 21 and the p-GaAsSb region 22, and the gate electrode 131 is connected to the gate electrode layer 130. Has been. A source electrode 132 is formed on the upper end of the p-GaAsSb region 22 of the semiconductor nanowire 20, and the side surface near the lower end of the n-InAs region 21 of the semiconductor nanowire 20 is in contact with the lower electrode layer 30. The electrode layer 30 is connected to the drain electrode 133.

(半導体デバイスの製造方法)
次に、本実施の形態における半導体デバイスの製造方法について説明する。
(Semiconductor device manufacturing method)
Next, a method for manufacturing a semiconductor device in the present embodiment will be described.

最初に、図12(a)に示すように、半導体基板10の上に、下部電極層30、絶縁膜40を形成する。   First, as shown in FIG. 12A, the lower electrode layer 30 and the insulating film 40 are formed on the semiconductor substrate 10.

次に、図12(b)に示すように、半導体ナノワイヤ20が形成される領域において、下部電極層30、絶縁膜40に開口部を形成し、開口部において露出している半導体基板10の表面にAuSnにより触媒層50を形成する。   Next, as shown in FIG. 12B, in the region where the semiconductor nanowire 20 is formed, an opening is formed in the lower electrode layer 30 and the insulating film 40, and the surface of the semiconductor substrate 10 exposed in the opening is formed. A catalyst layer 50 is formed of AuSn.

次に、図13(a)に示すように、触媒層50を用いて半導体ナノワイヤ20を例えばMOCVDにより形成する。   Next, as shown in FIG. 13A, the semiconductor nanowire 20 is formed by MOCVD using the catalyst layer 50, for example.

次に、図13(b)に示すように、原子層堆積法により、例えば膜厚が5nm〜10nmの酸化アルミニウム(AlO)膜を成膜することにより、パッシベーション膜となる絶縁膜60を形成する。   Next, as shown in FIG. 13B, an insulating film 60 to be a passivation film is formed by depositing, for example, an aluminum oxide (AlO) film having a thickness of 5 nm to 10 nm by an atomic layer deposition method. .

次に、図14(a)に示すように、絶縁膜60の上に樹脂層141を形成する。樹脂層141は、BCB等により形成されており、n−InAs領域21とp−GaAsSb領域22との接合部分よりも若干下の位置の高さとなるように形成する。   Next, as illustrated in FIG. 14A, a resin layer 141 is formed on the insulating film 60. The resin layer 141 is formed of BCB or the like, and is formed to have a height slightly below the junction between the n-InAs region 21 and the p-GaAsSb region 22.

次に、図14(b)に示すように、半導体ナノワイヤ20を覆っている絶縁膜60の上、及び、半導体ナノワイヤ20の周囲の樹脂層141の上にAu等により金属膜130aを形成する。具体的には、樹脂層141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、金属膜130aが形成される領域に開口を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着により金属膜を成膜し、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の金属膜をレジストパターンとともに除去する。これにより、半導体ナノワイヤ20を覆っている絶縁膜60の上、及び、半導体ナノワイヤ20の周囲の樹脂層141の上に金属膜130aが形成される。   Next, as shown in FIG. 14B, a metal film 130 a is formed of Au or the like on the insulating film 60 covering the semiconductor nanowire 20 and on the resin layer 141 around the semiconductor nanowire 20. Specifically, a photoresist is applied on the resin layer 141, and exposure and development are performed by an exposure apparatus, thereby forming a resist pattern (not shown) having an opening in a region where the metal film 130a is formed. Thereafter, a metal film is formed by vacuum deposition and immersed in an organic solvent or the like, thereby removing the metal film on the resist pattern together with the resist pattern. As a result, the metal film 130 a is formed on the insulating film 60 covering the semiconductor nanowire 20 and on the resin layer 141 around the semiconductor nanowire 20.

次に、図15(a)に示すように、n−InAs領域21とp−GaAsSb領域22との接合部分の近傍で絶縁膜60と接している部分を除き、金属膜130aを一部除去し、ゲート電極層130を形成する。具体的には、フォトレジストを塗布し、露光、現像をすることにより、半導体ナノワイヤ20が形成されている領域に開口を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、Ar等のイオンエッチングにより、フォトレジストの形成されていない領域において露出している金属膜130aを除去し、この部分の絶縁膜60を露出させる。これにより、残存する金属膜130aによりゲート電極層130が形成される。この後、不図示の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. 15A, a part of the metal film 130a is removed except for a portion in contact with the insulating film 60 in the vicinity of the junction portion between the n-InAs region 21 and the p-GaAsSb region 22. Then, the gate electrode layer 130 is formed. Specifically, a resist pattern (not shown) having an opening in a region where the semiconductor nanowire 20 is formed is formed by applying a photoresist, exposing and developing. Thereafter, the metal film 130a exposed in the region where the photoresist is not formed is removed by ion etching of Ar or the like, and the insulating film 60 in this portion is exposed. Thereby, the gate electrode layer 130 is formed by the remaining metal film 130a. Thereafter, the resist pattern (not shown) is removed with an organic solvent or the like.

次に、図15(b)に示すように、樹脂層141及びゲート電極層130の上に、樹脂層142を形成する。樹脂層142は、BCB等により形成されており、半導体ナノワイヤ20が形成されている領域を含み絶縁膜60の上は樹脂層142に覆わる。このように形成された樹脂層141と樹脂層142により樹脂層140が形成される。   Next, as illustrated in FIG. 15B, the resin layer 142 is formed on the resin layer 141 and the gate electrode layer 130. The resin layer 142 is formed of BCB or the like, and the insulating layer 60 is covered with the resin layer 142 including the region where the semiconductor nanowire 20 is formed. The resin layer 140 is formed by the resin layer 141 and the resin layer 142 thus formed.

次に、図16に示すように、ゲート電極131、ソース電極132、ドレイン電極133を形成する。具体的には、樹脂層141及び触媒層50をエッチバックにより除去し、p−GaAsSb領域22の上端を露出させ、p−GaAsSb領域22の上にソース電極132を形成する。この後、樹脂層140に、ゲート電極131及びドレイン電極133が形成される領域に開口部を形成する。この際形成される開口部は、ゲート電極131が形成される領域の開口部の底面では、ゲート電極層130の表面が露出しており、ドレイン電極133が形成される領域の開口部の底面では、下部電極層30の表面が露出している。この後、各々の開口部をメッキにより埋め込むことにより、ゲート電極131及びドレイン電極133を形成する。   Next, as shown in FIG. 16, a gate electrode 131, a source electrode 132, and a drain electrode 133 are formed. Specifically, the resin layer 141 and the catalyst layer 50 are removed by etching back, the upper end of the p-GaAsSb region 22 is exposed, and the source electrode 132 is formed on the p-GaAsSb region 22. Thereafter, an opening is formed in the resin layer 140 in a region where the gate electrode 131 and the drain electrode 133 are formed. In the opening formed at this time, the surface of the gate electrode layer 130 is exposed at the bottom of the opening in the region where the gate electrode 131 is formed, and the bottom of the opening in the region where the drain electrode 133 is formed. The surface of the lower electrode layer 30 is exposed. Then, the gate electrode 131 and the drain electrode 133 are formed by embedding each opening by plating.

以上の工程により、本実施の形態における半導体デバイスを製造することができる。   Through the above steps, the semiconductor device in the present embodiment can be manufactured.

〔第3の実施の形態〕
次に、第3の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態におけるナノワイヤダイオードを用いた電波受信機、及び、発電機である。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. The present embodiment is a radio wave receiver and a generator using the nanowire diode in the first embodiment.

図17に示されるように、本実施の形態における電波受信機210は、第1の実施の形態におけるナノワイヤダイオードを有する大容量無線通信システムの電波受信機である。この電波受信機210は、受信アンテナ211、ローノイズアンプ212、ナノワイヤダイオード200、インダクタ213、及び、出力端子を有している。ナノワイヤダイオード200には、第1の実施の形態におけるナノワイヤダイオードが用いられている。   As shown in FIG. 17, the radio wave receiver 210 in the present embodiment is a radio wave receiver of a large-capacity radio communication system having the nanowire diode in the first embodiment. The radio wave receiver 210 includes a reception antenna 211, a low noise amplifier 212, a nanowire diode 200, an inductor 213, and an output terminal. As the nanowire diode 200, the nanowire diode in the first embodiment is used.

この電波受信機210では、受信アンテナ211はローノイズアンプ212の入力に接続されており、ローノイズアンプ212の出力には、ナノワイヤダイオード200のアノード、及び、インダクタ213の一方の端子に接続されている。ナノワイヤダイオード200のカソードは接地されており、インダクタ213の他方の端子には出力端子が接続されている。   In this radio wave receiver 210, the receiving antenna 211 is connected to the input of the low noise amplifier 212, and the output of the low noise amplifier 212 is connected to the anode of the nanowire diode 200 and one terminal of the inductor 213. The cathode of the nanowire diode 200 is grounded, and the output terminal is connected to the other terminal of the inductor 213.

受信アンテナ211において受信された電波は、ローノイズアンプ212で増幅され、ナノワイヤダイオード200で半波整流され、インダクタ213でインピーダンス整合されて、出力端子から出力される。   The radio wave received by the receiving antenna 211 is amplified by the low noise amplifier 212, half-wave rectified by the nanowire diode 200, impedance-matched by the inductor 213, and output from the output terminal.

ナノワイヤダイオード200は、従来のダイオードよりも接合容量が小さく、テラヘルツ波帯領域までの電波を受信することができる。ナノワイヤダイオード200の優れた高周波特性により、信頼性の高い大容量無線通信ネットワークシステムを実現することができる。尚、複数のナノワイヤを束ねて用いることにより十分な機械的強度を得ることも可能である。   The nanowire diode 200 has a smaller junction capacitance than a conventional diode, and can receive radio waves up to the terahertz wave band region. Due to the excellent high-frequency characteristics of the nanowire diode 200, a highly reliable large-capacity wireless communication network system can be realized. It is also possible to obtain sufficient mechanical strength by bundling and using a plurality of nanowires.

また、図18に示されるように、本実施の形態における発電機220は、第1の実施の形態におけるナノワイヤダイオードを用いたIoT(Internet of Things)センサの発電機である。この発電機220は、受信アンテナ221、ナノワイヤダイオード201及び202、平滑キャパシタ222、電圧一定化回路223、出力端子等を有している。発電機220では、受信アンテナ221は、ナノワイヤダイオード201のカソード及びナノワイヤダイオード202のアノードが接続されており、ナノワイヤダイオード201のアノードは接地されている。ナノワイヤダイオード202のカソードには、平滑キャパシタ222の一方の端子、及び、電圧一定化回路223の入力に接続されており、電圧一定化回路223の出力が出力端子に接続されている。尚、平滑キャパシタ222の他方の端子は接地されている。   As shown in FIG. 18, the generator 220 in the present embodiment is an IoT (Internet of Things) sensor generator using the nanowire diode in the first embodiment. The generator 220 includes a receiving antenna 221, nanowire diodes 201 and 202, a smoothing capacitor 222, a voltage stabilizing circuit 223, an output terminal, and the like. In the generator 220, the receiving antenna 221 is connected to the cathode of the nanowire diode 201 and the anode of the nanowire diode 202, and the anode of the nanowire diode 201 is grounded. The cathode of the nanowire diode 202 is connected to one terminal of the smoothing capacitor 222 and the input of the voltage stabilization circuit 223, and the output of the voltage stabilization circuit 223 is connected to the output terminal. The other terminal of the smoothing capacitor 222 is grounded.

受信アンテナ221は、エネルギーとして例えばマイクロ波を受信するアンテナである。ナノワイヤダイオード201及び202は交互に導通して、受信アンテナ221から入射したマイクロ波を全波整流する。平滑キャパシタ222により、安定したDC(直流)出力が得られる。電圧一定化回路223は、DC出力を一定値にする。出力端子は、IoTセンサの電源に接続されており、整流されて一定値となったDC出力が、IoTセンサの電源に供給される。   The reception antenna 221 is an antenna that receives, for example, microwaves as energy. The nanowire diodes 201 and 202 are alternately conducted, and full-wave rectification of the microwave incident from the receiving antenna 221 is performed. The smoothing capacitor 222 provides a stable DC (direct current) output. The voltage stabilizing circuit 223 sets the DC output to a constant value. The output terminal is connected to the power source of the IoT sensor, and the DC output that has been rectified and has a constant value is supplied to the power source of the IoT sensor.

本実施の形態における発電機220においては、ナノワイヤダイオード201及び202には、第1の実施の形態におけるナノワイヤダイオードが用いられている。このため、ナノワイヤダイオード201及び202の優れた高周波特性により、マイクロ波等の微小な電力を高いエネルギー変換効率でハーベスティングすることができる。これにより、低電力で動作可能なIoTセンサを、電池等を用いずに駆動することができる。   In the generator 220 in the present embodiment, the nanowire diodes 201 and 202 are the nanowire diodes in the first embodiment. For this reason, due to the excellent high frequency characteristics of the nanowire diodes 201 and 202, it is possible to harvest minute electric power such as microwaves with high energy conversion efficiency. Thereby, the IoT sensor which can be operated with low power can be driven without using a battery or the like.

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)
化合物半導体により形成された半導体基板と、
前記半導体基板の上に形成された前記半導体基板の基板面より上方に延びる化合物半導体により形成された半導体ナノワイヤと、
前記半導体基板の上の前記半導体ナノワイヤの周囲に、金属材料により形成された下部電極層と、
前記下部電極層の上に形成された絶縁膜と、
を有し、
前記半導体ナノワイヤは前記半導体基板側の第1の導電型の第1のナノワイヤ領域と、前記第1のナノワイヤ領域に接触している前記半導体基板とは反対側の第2の導電型の第2のナノワイヤ領域とを有しており、
前記半導体ナノワイヤの前記第1のナノワイヤ領域の前記半導体基板側の周囲は、前記下部電極層と接触していることを特徴とする半導体デバイス。
(付記2)
前記第1のナノワイヤ領域の前記半導体基板側には、前記第1のナノワイヤ領域の他の部分よりも不純物元素の濃度の高い高濃度領域が形成されており、
前記高濃度領域の周囲において、前記下部電極層と接触していることを特徴とする付記1に記載の半導体デバイス。
(付記3)
前記半導体ナノワイヤは、III−V族化合物半導体により形成されており、
前記高濃度領域には、Snがドープされていることを特徴とする付記2に記載の半導体デバイス。
(付記4)
前記第1の導電型はn型であり、
前記第2の導電型はp型であることを特徴とする付記1から3のいずれかに記載の半導体デバイス。
(付記5)
前記第1のナノワイヤ領域は、InAsを含む材料により形成されており、
前記第2のナノワイヤ領域は、GaAsSbを含む材料により形成されている付記1から4のいずれかに記載の半導体デバイス。
(付記6)
前記半導体基板は、半絶縁性のGaAs基板であり、
前記下部電極層は、Au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5のいずれかに記載の半導体デバイス。
(付記7)
アンテナと、
前記アンテナに接続された付記1から6のいずれかに記載の半導体デバイスと、
を有することを特徴とする受信機。
(付記8)
化合物半導体により形成された半導体基板の上に、金属材料により下部電極層、絶縁材料により絶縁膜を順に積層して形成する工程と、
前記下部電極層及び前記絶縁膜に開口部を形成し、前記開口部における前記半導体基板の上に触媒層を形成する工程と、
前記半導体ナノワイヤに含まれる化合物半導体のうちの一方の元素を含むガスと、他方の元素を含むガスとを供給することにより、前記触媒層が形成されている領域に化合物半導体を成長させて、半導体ナノワイヤを形成する工程と、
を有し、
前記触媒層を形成している材料の融点は、前記下部電極層を形成している材料の融点よりも低いことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
(付記9)
前記半導体ナノワイヤを形成する工程において、前記半導体ナノワイヤの成長温度は、触媒層を形成している材料の融点を超え、前記下部電極層を形成している材料の融点未満であることを特徴とする付記8に記載の半導体デバイスの製造方法。
(付記10)
前記半導体ナノワイヤは、III−V族化合物半導体により形成されており、
前記触媒層は、AuとSnとを含む材料であることを特徴とする付記8または9に記載の半導体デバイスの製造方法。
(付記11)
前記第1の導電型はn型であり、
前記第2の導電型はp型であることを特徴とする付記8から10のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
(付記12)
前記第1のナノワイヤ領域は、InAsを含む材料により形成されており、
前記第2のナノワイヤ領域は、GaAsSbを含む材料により形成されている付記8から11のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
(付記13)
前記半導体基板は、GaAsにより形成された半絶縁性基板であり、
前記下部電極層は、Au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8から12のいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
In addition to the above description, the following additional notes are disclosed.
(Appendix 1)
A semiconductor substrate formed of a compound semiconductor;
A semiconductor nanowire formed of a compound semiconductor extending above a substrate surface of the semiconductor substrate formed on the semiconductor substrate;
A lower electrode layer formed of a metal material around the semiconductor nanowire on the semiconductor substrate;
An insulating film formed on the lower electrode layer;
Have
The semiconductor nanowire includes a first conductivity type first nanowire region on the semiconductor substrate side, and a second conductivity type second on the opposite side of the semiconductor substrate in contact with the first nanowire region. A nanowire region,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a periphery of the first nanowire region of the semiconductor nanowire on the semiconductor substrate side is in contact with the lower electrode layer.
(Appendix 2)
On the semiconductor substrate side of the first nanowire region, a high concentration region having a higher impurity element concentration than other portions of the first nanowire region is formed,
The semiconductor device according to appendix 1, wherein the semiconductor device is in contact with the lower electrode layer around the high concentration region.
(Appendix 3)
The semiconductor nanowire is made of a III-V compound semiconductor,
The semiconductor device according to appendix 2, wherein the high concentration region is doped with Sn.
(Appendix 4)
The first conductivity type is n-type;
4. The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 3, wherein the second conductivity type is p-type.
(Appendix 5)
The first nanowire region is formed of a material containing InAs,
The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 4, wherein the second nanowire region is formed of a material containing GaAsSb.
(Appendix 6)
The semiconductor substrate is a semi-insulating GaAs substrate,
6. The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 5, wherein the lower electrode layer is made of a material containing Au.
(Appendix 7)
An antenna,
A semiconductor device according to any one of appendices 1 to 6 connected to the antenna;
A receiver comprising:
(Appendix 8)
On the semiconductor substrate formed of a compound semiconductor, a step of sequentially laminating a lower electrode layer with a metal material and an insulating film with an insulating material;
Forming an opening in the lower electrode layer and the insulating film, and forming a catalyst layer on the semiconductor substrate in the opening;
By supplying a gas containing one element of the compound semiconductor contained in the semiconductor nanowire and a gas containing the other element, the compound semiconductor is grown in a region where the catalyst layer is formed, and the semiconductor Forming a nanowire;
Have
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein a melting point of a material forming the catalyst layer is lower than a melting point of a material forming the lower electrode layer.
(Appendix 9)
In the step of forming the semiconductor nanowire, the growth temperature of the semiconductor nanowire is higher than the melting point of the material forming the catalyst layer and lower than the melting point of the material forming the lower electrode layer. 9. A method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 8.
(Appendix 10)
The semiconductor nanowire is formed of a III-V group compound semiconductor,
The method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 8 or 9, wherein the catalyst layer is a material containing Au and Sn.
(Appendix 11)
The first conductivity type is n-type;
11. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 8 to 10, wherein the second conductivity type is p-type.
(Appendix 12)
The first nanowire region is formed of a material containing InAs,
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 8 to 11, wherein the second nanowire region is formed of a material containing GaAsSb.
(Appendix 13)
The semiconductor substrate is a semi-insulating substrate formed of GaAs,
13. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 8 to 12, wherein the lower electrode layer is made of a material containing Au.

10 半導体基板
20 半導体ナノワイヤ
21 n−InAs領域
21a 高濃度領域
22 p−GaAsSb領域
30 下部電極層
31 n側電極
32 p側電極
40 絶縁膜
41 樹脂層
50 触媒層
60 絶縁膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor substrate 20 Semiconductor nanowire 21 n-InAs area | region 21a High concentration area | region 22 p-GaAsSb area | region 30 Lower electrode layer 31 n side electrode 32 p side electrode 40 Insulating film 41 Resin layer 50 Catalyst layer 60 Insulating film

Claims (10)

化合物半導体により形成された半導体基板と、
前記半導体基板の上に形成された前記半導体基板の基板面より上方に延びる化合物半導体により形成された半導体ナノワイヤと、
前記半導体基板の上の前記半導体ナノワイヤの周囲に、金属材料により形成された下部電極層と、
前記下部電極層の上に形成された絶縁膜と、
を有し、
前記半導体ナノワイヤは前記半導体基板側の第1の導電型の第1のナノワイヤ領域と、前記第1のナノワイヤ領域に接触している前記半導体基板とは反対側の第2の導電型の第2のナノワイヤ領域とを有しており、
前記半導体ナノワイヤの前記第1のナノワイヤ領域の前記半導体基板側の周囲は、前記下部電極層と接触していることを特徴とする半導体デバイス。
A semiconductor substrate formed of a compound semiconductor;
A semiconductor nanowire formed of a compound semiconductor extending above a substrate surface of the semiconductor substrate formed on the semiconductor substrate;
A lower electrode layer formed of a metal material around the semiconductor nanowire on the semiconductor substrate;
An insulating film formed on the lower electrode layer;
Have
The semiconductor nanowire includes a first conductivity type first nanowire region on the semiconductor substrate side, and a second conductivity type second on the opposite side of the semiconductor substrate in contact with the first nanowire region. A nanowire region,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a periphery of the first nanowire region of the semiconductor nanowire on the semiconductor substrate side is in contact with the lower electrode layer.
前記第1のナノワイヤ領域の前記半導体基板側には、前記第1のナノワイヤ領域の他の部分よりも不純物元素の濃度の高い高濃度領域が形成されており、
前記高濃度領域の周囲において、前記下部電極層と接触していることを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイス。
On the semiconductor substrate side of the first nanowire region, a high concentration region having a higher impurity element concentration than other portions of the first nanowire region is formed,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is in contact with the lower electrode layer around the high concentration region.
前記半導体ナノワイヤは、III−V族化合物半導体により形成されており、
前記高濃度領域には、Snがドープされていることを特徴とする請求項2に記載の半導体デバイス。
The semiconductor nanowire is formed of a III-V group compound semiconductor,
The semiconductor device according to claim 2, wherein the high concentration region is doped with Sn.
前記第1の導電型はn型であり、
前記第2の導電型はp型であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の半導体デバイス。
The first conductivity type is n-type;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second conductivity type is p-type.
前記第1のナノワイヤ領域は、InAsを含む材料により形成されており、
前記第2のナノワイヤ領域は、GaAsSbを含む材料により形成されている請求項1から4のいずれかに記載の半導体デバイス。
The first nanowire region is formed of a material containing InAs,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second nanowire region is formed of a material containing GaAsSb.
前記半導体基板は、半絶縁性のGaAs基板であり、
前記下部電極層は、Au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デバイス。
The semiconductor substrate is a semi-insulating GaAs substrate,
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the lower electrode layer is made of a material containing Au.
アンテナと、
前記アンテナに接続された請求項1から6のいずれかに記載の半導体デバイスと、
を有することを特徴とする受信機。
An antenna,
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, connected to the antenna;
A receiver comprising:
化合物半導体により形成された半導体基板の上に、金属材料により下部電極層、絶縁材料により絶縁膜を順に積層して形成する工程と、
前記下部電極層及び前記絶縁膜に開口部を形成し、前記開口部における前記半導体基板の上に触媒層を形成する工程と、
化合物半導体を形成する一方の元素を含むガスと、他方の元素を含むガスとを供給することにより、前記触媒層が形成されている領域に化合物半導体を成長させて、半導体ナノワイヤを形成する工程と、
を有し、
前記触媒層を形成している材料の融点は、前記下部電極層を形成している材料の融点よりも低いことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
On the semiconductor substrate formed of a compound semiconductor, a step of sequentially laminating a lower electrode layer with a metal material and an insulating film with an insulating material;
Forming an opening in the lower electrode layer and the insulating film, and forming a catalyst layer on the semiconductor substrate in the opening;
Forming a semiconductor nanowire by growing a compound semiconductor in a region where the catalyst layer is formed by supplying a gas containing one element forming a compound semiconductor and a gas containing the other element; ,
Have
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein a melting point of a material forming the catalyst layer is lower than a melting point of a material forming the lower electrode layer.
前記半導体ナノワイヤを形成する工程において、前記半導体ナノワイヤの成長温度は、触媒層を形成している材料の融点を超え、前記下部電極層を形成している材料の融点未満であることを特徴とする請求項8に記載の半導体デバイスの製造方法。   In the step of forming the semiconductor nanowire, the growth temperature of the semiconductor nanowire is higher than the melting point of the material forming the catalyst layer and lower than the melting point of the material forming the lower electrode layer. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8. 前記半導体ナノワイヤは、III−V族化合物半導体により形成されており、
前記触媒層は、AuとSnとを含む材料であることを特徴とする請求項8または9に記載の半導体デバイスの製造方法。
The semiconductor nanowire is formed of a III-V group compound semiconductor,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the catalyst layer is a material containing Au and Sn.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022026490A (en) * 2020-07-31 2022-02-10 セイコーエプソン株式会社 Light emitting device and projector

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007137762A (en) * 2005-11-10 2007-06-07 Samsung Electronics Co Ltd Method for manufacturing nanowire by utilizing porous template, multiprobe by using nanowire, and field emission-chip and -element
JP2008506254A (en) * 2004-07-07 2008-02-28 ナノシス・インコーポレイテッド Systems and methods for nanowire integration and integration
JP2008544521A (en) * 2005-06-16 2008-12-04 クナノ アーベー Semiconductor nanowire transistor
JP2013508966A (en) * 2009-10-22 2013-03-07 ソル ヴォルタイクス アーベー Nanowire tunnel diode and manufacturing method thereof
JP2014503998A (en) * 2010-11-26 2014-02-13 サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィク(セー.エヌ.エール.エス) Method for manufacturing field effect transistor device mounted on mesh-like vertical nanowire, transistor device manufactured by this method, electronic device including the transistor device, and processing apparatus including at least one electronic device
JP2015034115A (en) * 2013-08-09 2015-02-19 富士通株式会社 Method of producing semiconductor nanowire and method of producing optical semiconductor device
JP2015073023A (en) * 2013-10-03 2015-04-16 シャープ株式会社 Photodetecting element
WO2017057329A1 (en) * 2015-09-30 2017-04-06 国立大学法人北海道大学 Tunnel field effect transistor

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008506254A (en) * 2004-07-07 2008-02-28 ナノシス・インコーポレイテッド Systems and methods for nanowire integration and integration
JP2008544521A (en) * 2005-06-16 2008-12-04 クナノ アーベー Semiconductor nanowire transistor
JP2007137762A (en) * 2005-11-10 2007-06-07 Samsung Electronics Co Ltd Method for manufacturing nanowire by utilizing porous template, multiprobe by using nanowire, and field emission-chip and -element
JP2013508966A (en) * 2009-10-22 2013-03-07 ソル ヴォルタイクス アーベー Nanowire tunnel diode and manufacturing method thereof
JP2014503998A (en) * 2010-11-26 2014-02-13 サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィク(セー.エヌ.エール.エス) Method for manufacturing field effect transistor device mounted on mesh-like vertical nanowire, transistor device manufactured by this method, electronic device including the transistor device, and processing apparatus including at least one electronic device
JP2015034115A (en) * 2013-08-09 2015-02-19 富士通株式会社 Method of producing semiconductor nanowire and method of producing optical semiconductor device
JP2015073023A (en) * 2013-10-03 2015-04-16 シャープ株式会社 Photodetecting element
WO2017057329A1 (en) * 2015-09-30 2017-04-06 国立大学法人北海道大学 Tunnel field effect transistor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022026490A (en) * 2020-07-31 2022-02-10 セイコーエプソン株式会社 Light emitting device and projector
JP7176700B2 (en) 2020-07-31 2022-11-22 セイコーエプソン株式会社 Light-emitting device and projector

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