JP2019201033A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、第1実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図1に示すように、実施形態に係る半導体装置110は、第1電極51、第2電極52、第1半導体層10及び第2半導体層20を含む。
これらの図の横軸は、第1電極51と第2電極52との間に加わる電圧V1(V)である。縦軸は、第1電極51と第2電極52との間に流れる電流I1(任意単位)である。図2(a)〜図2(c)において、縦軸は、線形目盛りである。図3(a)〜図3(c)において、縦軸は、対数目盛りである。
図4(a)の横軸は、電圧V1(V)である。縦軸は、電流I1(任意単位)である。図4(a)において、縦軸は、線形目盛りである。図4(a)は、第2半導体層20の厚さt2を変更したときの特性の変化に関するシミュレーション結果を例示している。図4(a)の例において、第2半導体層20は、AlNである。このモデルにおいて、第1半導体層10におけるn形のキャリア濃度は、2×1018cm−3であり、第2半導体層20におけるn形のキャリア濃度は、1×1017cm−3である。
図5は、半導体装置110における、第1半導体層10と第2半導体層20との間の界面を含む領域の断面TEM(Transmission Electron Microscope)像である。この例では、第2半導体層20は、AlNである。
図6は、第1半導体層10及び第2半導体層20を含む部分のSIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry)分析結果の例を示す。図6の横軸は、Z軸方向における位置pZ(nm)である。左側の縦軸は、元素(水素、炭素、酸素、または、シリコン)の濃度C1(atoms/cm3)を示す。右側の縦軸は、Alの検出濃度C2(counts/sec)である。この例では、第2半導体層20は、AlNであり、厚さt2は、約30nmである。
図7に示すように、実施形態に係る半導体装置111も、第1電極51、第2電極52、第1半導体層10及び第2半導体層20を含む。半導体装置111においては、第2半導体層20が、第1領域21及び第2領域22を含む。これ以外の半導体装置111の構成は、例えば、半導体装置110の構成と同様である。以下、半導体装置111における第2半導体層20の例について説明する。
図8に示すように、実施形態に係る半導体装置112も、第1電極51、第2電極52、第1半導体層10及び第2半導体層20を含む。半導体装置112においては、第2半導体層20のうちの第2電極52の側の面に凹凸が設けられている。これ以外の半導体装置112の構成は、例えば、半導体装置110の構成と同様である。以下、半導体装置112における第2半導体層20の例について説明する。
図9は、第2実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図9に示すように、実施形態に係る半導体装置120は、第1電極51、第2電極52、第1半導体層10、第2半導体層20及び第3半導体層30を含む。
Claims (12)
- 第1電極と、
第1方向において前記第1電極から離れた第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ前記第1電極と電気的に接続され、n形のSiCを含む第1半導体層と、
前記第1半導体層と前記第2電極との間に設けられ前記第1半導体層及び前記第2電極と接し、n形のAlxGa1−xN(0.5≦x≦1)を含む第2半導体層であって、前記第2半導体層の厚さは10nm以上1μm以下である、前記第2半導体層と、
を備えた半導体装置。 - 前記第2半導体層は、前記第2電極と対向する第1面を含み、
前記第1面は、1nm以上200nm以下の高さの第1凹凸を含み、
前記第2電極は、前記第1面と対向する第2面を含み、
前記第2面は、前記第1凹凸に沿う第2凹凸を含む、請求項1記載の半導体装置。 - 前記第2半導体層は、第1領域と、前記第1方向において前記第1領域と前記第2電極との間の第2領域と、を含み、
前記第2領域におけるn形の第2キャリア濃度は、前記第1領域におけるn形の第1キャリア濃度よりも高い、請求項1または2に記載の半導体装置。 - 前記第1キャリア濃度は、1×1015cm−3以上1×1018cm−3未満であり、
前記第2キャリア濃度は、1×1017cm−3以上1×1019cm−3未満である、請求項3記載の半導体装置。 - 第1電極と、
第1方向において前記第1電極から離れた第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ前記第1電極と電気的に接続され、n形のSiCを含む第1半導体層と、
前記第1半導体層と前記第2電極との間に設けられ前記第1半導体層と接し、n形のAlxGa1−xN(0.5≦x≦1)を含む第2半導体層であって、前記第2半導体層の厚さは10nm以上1μm以下である、前記第2半導体層と、
前記第2半導体層と前記第2電極との間に設けられた第3半導体層であって、前記第3半導体層は、前記第1方向に沿って交互に設けられた複数の第1半導体膜及び複数の第2半導体膜を含み、前記複数の第1半導体膜は、n形のAlyGa1−yN(0<y≦1)を含み、前記複数の第2半導体膜は、AlzGa1−zN(0≦z<y)を含み、前記複数の第1半導体膜の1つの前記第1方向の厚さは、1nm以上5nm以下であり、前記複数の第2半導体膜の1つの前記第1方向の厚さは、1nm以上10nm以下である、前記第3半導体層と、
を備えた半導体装置。 - 前記第2半導体層におけるキャリア濃度は、1×1015cm−3以上5×1019cm−3未満である、請求項1、2または5に記載の半導体装置。
- 前記第1半導体層におけるキャリア濃度は、1×1017cm−3以上1×1019cm−3以下である、請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第1半導体層は、6H−SiCを含む、請求項1〜7のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第1電極は、
第1導電領域と、
前記第1方向において前記第1導電領域と前記第1半導体層との間に設けられTiを含む第2導電領域と、
を含む、請求項1〜8のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第2電極は、
第3導電領域と、
前記第1方向において前記第3導電領域と前記第2半導体層との間に設けられAlを含む第4導電領域と、
を含む、請求項1〜9のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第2半導体層は、前記第1半導体層からの距離が15nm以下の界面領域を含み、
前記界面領域の少なくとも一部における酸素の濃度は、前記界面領域の前記少なくとも一部における水素の濃度よりも高い、請求項1〜10のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記界面領域の前記少なくとも一部におけるSiの濃度は、前記界面領域の前記少なくとも一部における前記酸素の濃度よりも低く、前記界面領域の前記少なくとも一部における前記水素の濃度よりも高い、請求項11記載の半導体装置。
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