JP3237634B2 - 電界効果トランジスタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電界効果トランジ
スタ、特に、キャリア走行層として窒化物半導体層を用
い、耐圧、高周波動作、高温動作に優れ、特にエンハン
スメントモードでの動作に優れる電界効果トランジスタ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電界効果トランジスタの高温動作時の特
性向上、高耐圧化のために、窒化物半導体を材料として
用いることは有効である。さらに、ゲート電極と窒化物
半導体の間に絶縁膜を挿入し、ゲートリーク電流を低減
し、より一層高温動作時の特性向上、高耐圧化を図る構
造が、例えばビナリ等によりインターナショナル・シン
ポジウム・オン・コンパウンド・セミコンダクターズ
（International symposium on compound semiconducto
rs, proceeding, pp459, San Diego, 18-22 September
1994）にて報告されている。

【０００３】図１０はビナリ等により報告された電界効
果トランジスタの断面構造図である。図１０に示すよう
に、サファイア基板１００１上に、膜厚４０ｎｍのＡｌ
Ｎ層１００２、膜厚３μｍのＧａＮ層１００３、膜厚６
ｎｍのＡｌＮ層１００４、膜厚２００ｎｍのＧａＮ動作
層１００５を有機金属気相エピタキシー法により形成
後、Ｓｉ₃Ｎ₄膜１００６を成膜し、ソース電極、ドレイ
ン電極の位置のＳｉ₃Ｎ₄膜を除去後、Ｔｉ／Ａｌをソー
ス１００７、ドレイン１００８各電極として形成し、ゲ
ート電極１００９としてＡｌを形成することで電界効果
トランジスタが製作される。

【０００４】このような動作層１００５とゲート電極１
００９の間に絶縁膜１００６を介在させる構造とするこ
とで、ゲートリーク電流を格段に低減でき、高温動作時
の特性、耐圧を向上することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電界効
果トランジスタの動作時に流れる電流はゲート電極１０
０９−ソース電極１００７間における抵抗値に依存する
ため、従来例の構造では、ゲート電圧無印加時の動作層
１００５中に存在する電子が少ない場合、ゲート電極１
００９−ソース電極１００７間における抵抗値が高くな
ってしまい高周波特性が劣化する。特に、ゲート電圧無
印加時の電流値が０の場合、すなわちエンハンスメント
モードで動作する電界効果トランジスタの場合、ゲート
電極１００９−ソース電極１００７間における抵抗値が
非常に高くなってしまい、電界効果トランジスタの特性
は悪かった。

【０００６】本発明は上記事情にかんがみてなされたも
のであり、このような従来の欠点を除去せしめて、従来
構造においてゲート電極−ソース電極間の抵抗値が高く
なるような結晶層構造においても、ゲート電極−ソース
電極間の抵抗値を低くでき、とりわけ、エンハンスメン
トモードで動作させる場合、高周波特性にすぐれた電界
効果トランジスタを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の電界効果トランジスタは、ソース電
極とドレイン電極間のキャリア走行層として窒化物半導
体層を有し、前記キャリア走行層のキャリアの走行を絶
縁体層を介してゲート電極で制御する電界効果トランジ
スタにおいて、前記ソース電極が、前記ゲート電極が形
成されている前記キャリア走行層の面と反対側の面の前
記キャリア走行層側に形成されている構成としてある。

【０００８】このような構成の発明によれば、ゲート電
極とソース電極とがキャリア走行層の互いに反対側の面
に積層されている構造を有し、ソース電極の配置に自由
度があり、ソース電極をゲート電極に近接させる構造と
することができるため、ソース電極−ゲート電極間には
表面準位の形成による空乏層の影響はなく、さらにゲー
ト電圧無印加時のキャリア走行層中に存在する電子が少
ない場合においてもソース電極−ゲート電極間の抵抗値
を低減できる。したがって、エンハンスメントモードで
電界効果トランジスタを動作させた場合においても、ソ
ース電極−ゲート電極間の抵抗値を低くすることがで
き、優れた特性を得ることができる。

【０００９】請求項２記載の電界効果トランジスタは、
請求項１記載の電界効果トランジスタにおいて、前記ゲ
ート電極と前記ソース電極とが、前記キャリア走行層を
介して互いの一部が対向している構成としてある。

【００１０】このような構成の発明によれば、ゲート電
極とソース電極とがキャリア走行層を介して一部がオー
バーラップしている構造を有するため、ソース電極をゲ
ート電極に近接させた構造である。そのため、ソース電
極−ゲート電極間には表面準位の形成による空乏層の影
響はなく、さらにゲート電圧無印加時の動作層中に存在
する電子が少ない場合においてもソース電極−ゲート電
極間の抵抗値を低減できる。

【００１１】請求項３記載の電界効果トランジスタは、
請求項１又は２記載の電界効果トランジスタにおいて、
前記キャリア走行層の前記ゲート電極が形成されている
側の面に、キャリア供給層として、前記キャリア走行層
より電子親和力の小さな窒化物半導体層が積層されてい
る構成としてある。

【００１２】このような構成の発明によれば、キャリア
走行層にキャリア供給層を積層した構造であるため、キ
ャリア供給層側が空乏化し、キャリア走行層に電子がた
まり、高電子移動度のトランジスタとすることができ
る。

【００１３】請求項４記載の電界効果トランジスタは、
請求項１〜３いずれかに記載の電界効果トランジスタに
おいて、前記キャリア走行層のソース電極側の面に、バ
ッファ−層として、前記キャリア走行層より電子親和力
の小さな窒化物半導体層が積層されている構成としてあ
る。

【００１４】このような構成の発明によれば、キャリア
走行層とソース電極の間にバッファ層を積層した構造で
あるため、リーク電流が小さく、高性能のトランジスタ
とすることができる。

【００１５】請求項５記載の電界効果トランジスタは、
請求項１〜４いずれかに記載の電界効果トランジスタに
おいて、前記キャリア走行層が、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ（０≦
ｘ≦１）層である構成としてある。

【００１６】このような構成の発明によれば、ＩｎＧａ
Ｎは電子輸送特性が優れているため、高性能のトランジ
スタとすることができる。

【００１７】請求項６記載の電界効果トランジスタは、
請求項３〜５いずれかに記載の電界効果トランジスタに
おいて、前記キャリア供給層としての前記キャリア走行
層より電子親和力の小さな窒化物半導体層が、Ａｌ_yＧ
ａ_1-yＮ（０≦ｙ≦１）層である構成としてある。

【００１８】このような構成の発明によれば、キャリア
供給層がキャリア走行層より電子親和力が小さくなり、
キャリア走行層に電子を供給できる。

【００１９】請求項７記載の電界効果トランジスタは、
請求項４〜６いずれかに記載の電界効果トランジスタに
おいて、前記バッファ層としての前記キャリア走行層よ
り電子親和力の小さな窒化物半導体層が、Ａｌ_zＧａ_1-z
Ｎ（０≦ｚ≦１）層である構成としてある。

【００２０】このような構成の発明によれば、バッファ
層の電子親和力がキャリア走行層より小さくなり、リー
ク電流が少なくなり、高性能化することができる。

【００２１】請求項８記載の電界効果トランジスタは、
請求項１〜７いずれかに記載の電界効果トランジスタに
おいて、前記ゲート電極と前記ソース電極間の窒化物半
導体層の合計の厚みが３μｍ以下である構成としてあ
る。

【００２２】このような構成の発明によれば、ゲート電
極とソース電極とを隔てる窒化物半導体層の厚さを３μ
ｍ以下とすることにより、ゲート電極とソース電極とを
近接させることができ、抵抗を減らして高性能化するこ
とができる。

【００２３】請求項９記載の電界効果トランジスタは、
ソース電極とドレイン電極間のキャリア走行層として窒
化物半導体層を有し、前記キャリア走行層のキャリアの
走行をゲート電極で制御するするとともに、前記ゲート
電極と前記キャリア走行層との間に絶縁体層が介在し、
かつ、前記ゲート電極が、前記ソース電極と前記絶縁体
層を介して離間している電界効果トランジスタにおい
て、前記ゲート電極の一部が、前記ソース電極と重なっ
て前記絶縁体層の上に積層されている構成としてある。

【００２４】このような構成の発明によれば、ゲート電
極とソース電極とが絶縁層を隔てて接近しているので、
抵抗を減らして高性能化することができる。

【００２５】請求項１０記載の電界効果トランジスタ
は、ソース電極とドレイン電極間のキャリア走行層とし
て窒化物半導体層を有し、前記キャリア走行層のキャリ
アの走行をゲート電極で制御するするとともに、前記ゲ
ート電極と前記キャリア走行層との間に絶縁体層が介在
し、かつ、前記ゲート電極が、前記ソース電極と前記絶
縁体層を介して離間している電界効果トランジスタにお
いて、前記キャリア走行層の前記ゲート電極側の面に、
キャリア供給層として、前記キャリア走行層より電子親
和力の小さな窒化物半導体層が積層されている構成とし
てある。

【００２６】このような構成の発明によれば、キャリア
走行層にキャリア供給層を積層した構造であるため、キ
ャリア供給層側が空乏化し、キャリア走行層に電子がた
まり、高電子移動度のトランジスタとすることができ
る。

【００２７】請求項１１記載の電界効果トランジスタ
は、ソース電極とドレイン電極間のキャリア走行層とし
て窒化物半導体層を有し、前記キャリア走行層のキャリ
アの走行をゲート電極で制御するするとともに、前記ゲ
ート電極と前記キャリア走行層との間に絶縁体層が介在
し、かつ、前記ゲート電極が、前記ソース電極と前記絶
縁体層を介して離間している電界効果トランジスタにお
いて、前記キャリア走行層の前記ゲート電極が積層され
ている側と反対側の面に、バッファ層として前記キャリ
ア走行層より電子親和力の小さな窒化物半導体層が積層
されている構成としてある。

【００２８】このような構成の発明によれば、キャリア
走行層とソース電極の間にバッファ層を積層した構造で
あるため、リーク電流が小さく、高性能のトランジスタ
とすることができる。

【００２９】請求項１２記載の電界トランジスタは、請
求項９記載の電界効果トランジスタにおいて、前記キャ
リア走行層の前記ゲート電極側の面に、キャリア供給層
として、前記キャリア走行層より電子親和力の小さな窒
化物半導体層が積層され、及び／又は前記キャリア走行
層の前記ゲート電極が積層されている側と反対側の面
に、バッファ層として前記キャリア走行層より電子親和
力の小さな窒化物半導体層が積層されている構成として
ある。

【００３０】

【００３１】請求項１３記載の電界効果トランジスタ
は、請求項９〜１２いずれかに記載の電界効果トランジ
スタにおいて、前記キャリア走行層が、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ
（０≦ｘ≦１）層である構成としてある。

【００３２】このような構成の発明によれば、ＩｎＧａ
Ｎは電子輸送特性が優れているため、高性能のトランジ
スタとすることができる。

【００３３】請求項１４記載の電界効果トランジスタ
は、請求項１１〜１３いずれかに記載の電界効果トラン
ジスタにおいて、前記キャリア供給層としての前記キャ
リア走行層より電子親和力の小さな窒化物半導体層が、
Ａｌ_yＧａ_1-yＮ（０≦ｙ≦１）層である構成としてあ
る。

【００３４】このような構成の発明によれば、キャリア
供給層がキャリア走行層より電子親和力が小さくなり、
キャリア走行層に電子を供給できる。

【００３５】請求項１５記載の電界効果トランジスタ
は、請求項１２〜１４いずれかに記載の電界効果トラン
ジスタにおいて、前記バッファ層としての前記キャリア
走行層より電子親和力の小さな窒化物半導体層が、Ａｌ
_zＧａ_1-zＮ（０≦ｚ≦１）層である構成としてある。

【００３６】このような構成の発明によれば、バッファ
層の電子親和力がキャリア走行層より小さくなり、リー
ク電流が少なくなり、高性能化することができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電界効果トランジ
スタの実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

【００３８】［第１実施形態］図１は本発明の第１実施
形態の電界効果トランジスタを示す断面構造図である。

【００３９】この電界効果トランジスタ１００は、一部
が消失した基板１０１の上に形成されており、基板１０
１より広い面積を有する窒化物半導体で構成されるキャ
リア走行層１０２が基板１０１の上に積層され、このキ
ャリア走行層１０２の上に絶縁層１０３を介してゲート
電極１０５が積層されている。ドレイン電極１０４は、
ゲート電極１０５の近傍の絶縁層１０３が除去された部
分でキャリア走行層１０２の上に積層されている。ソー
ス電極１０６は、キャリア走行層１０２の下面側、つま
り、基板１０１側のドレイン電極１０４に面する部分、
ドレイン電極１０４−ゲート電極１０５間に面する部分
及びゲート電極のドレイン電極１０４側の一部に面する
部分を除く領域のキャリア走行層１０２に接して積層さ
れている。

【００４０】この電界効果トランジスタ１００は、キャ
リア走行層１０２の一面側にゲート電極１０５とドレイ
ン電極１０４が積層され、キャリア走行層１０２の他面
側にソース電極１０６が積層され、ソース電極１０６と
ゲート電極１０５とは一部がオーバーラップするように
対向している。

【００４１】このような構造であれば、ソース電極１０
６−ゲート電極１０５間には表面準位の形成による空乏
層の影響はない。さらに、ソース電極１０６−ゲート電
極１０５間の距離が近接する。したがって、エンハンス
メントモードで電界効果トランジスタを動作させた場合
においても、ソース電極１０６−ゲート電極１０５間の
抵抗値を低くすることができ、格段的に優れた特性を得
ることができた。

【００４２】本実施形態における基板１０１としては、
例えばサファイア、炭化シリコンなどがある。

【００４３】また、キャリア走行層１０２としての窒化
物半導体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ及
び上記３種の窒化物半導体の混合物等がある。この窒化
物半導体中にｎ型不純物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅ
など、ｐ型不純物として、例えばＢｅ、Ｃなどを添加す
ることも可能である。不純物濃度が高ければデプレッシ
ョンモードとなり、不純物濃度が低ければ、エンハンス
メントモードとなる。

【００４４】ゲート電極１０５としては、キャリア供給
層１０２である窒化物半導体層とショットキー接触する
金属であればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｐ
ｔ、Ａｌ、Ａｕ等の金属を用いることができ、複数の前
記金属を積層した構造とすることもできる。

【００４５】ソース電極１０６、ドレイン電極１０４と
しては、キャリア供給層である窒化物半導体層とオーミ
ック接触する金属であればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓ
ｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ等の金属を用いることがで
き、複数の前記金属を積層した構造とすることもでき
る。

【００４６】このような電界効果トランジスタの製造
は、例えば、基板１０１上に、第一の窒化物半導体から
なるキャリア走行層１０２を例えば有機金属気相エピタ
キシー法により形成後、窒化シリコン膜１０３を例えば
スパッタリング法で形成し、所望の位置の窒化シリコン
膜１０３を除去後、キャリア走行層１０２とオーミック
接触する第一の金属をドレイン電極１０４として、例え
ば蒸着で形成し、所望の位置に第二の金属をゲート電極
１０５として例えば蒸着で形成する。その後、ドレイン
電極１０４−ゲート電極１０５間及びドレイン電極１０
４に面する部分を除く領域の基板１０１及びキャリア走
行層１０２の一部を除去後、キャリア走行層１０２とオ
ーミック接触する第三の金属をソース電極１０６とし
て、例えば蒸着でゲート電極１０５と一部オーバーラッ
プするように形成することで上記構造の電界効果トラン
ジスタが製作される。

【００４７】なお、ソース電極１０６は、基板１０１及
びキャリア走行層１０２の除去した部分全面を覆う必要
は特にない。

【００４８】第１実施形態における実施例を示す。第１
実施形態の電界効果トランジスターは、基板１０１とし
てサファイア基板（例えば（０００１）基板）、第一の
窒化物半導体からなるキャリア走行層１０２としてＧａ
Ｎ層（膜厚３μｍ）、窒化シリコン膜１０３の膜厚を１
０ｎｍ、第一の金属からなるドレイン電極１０４として
Ｔｉ／Ａｌ（Ｔｉ層の膜厚２０ｎｍ、Ａｌ層の膜厚２０
０ｎｍ）、第二の金属からなるゲート電極１０５として
Ａｌ（膜厚２００ｎｍ）、第三の金属からなるソース電
極１０６としてＴｉ／Ａｌ（Ｔｉ層の膜厚２０ｎｍ、Ａ
ｌ層の膜厚２００ｎｍ）を用いることにより作製され
る。

【００４９】なお、本実施例ではＧａＮキャリア走行層
１０２中に不純物は添加していないが、ＧａＮ中のＮ空
孔がｎ型不純物と同様に振舞うため電子を放出し、その
密度が約５×１０¹⁶ｃｍ^-3であったためであり、ｎ型不
純物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅなど、ｐ型不純物と
して、例えばＢｅ、Ｃなどを添加することも可能であ
る。

【００５０】また、目的に応じて、基板１０１及び窒化
物半導体層１０２の一部に穴を空けソース電極１０６の
配線部分をゲート電極１０５及びドレイン電極１０４と
同じ面に引き出すことも可能である。

【００５１】更に、窒化物半導体、窒化シリコン膜、そ
の他の各層の膜厚は素子の目的に応じて各々所望の厚さ
とすることができる。

【００５２】なお、第１実施形態では、ゲート電極１０
５とソース電極１０６とは、互いに一部が対向するよう
にオーバーラップしているが、ゲート電極１０５とソー
ス電極１０６とがオーバーラップしない構造とすること
もでき、これにより、ゲート容量を低減することができ
る。

【００５３】［第２実施形態］本発明の第２実施形態の
電界効果トランジスタの断面構造を図２に示す。この電
界効果トランジスタ２００は、一部が消失した基板２０
１の上に形成されており、基板２０１より広い面積を有
する窒化物半導体で構成されるキャリア走行層２０２が
基板２０１の上に積層され、このキャリア走行層２０２
の上にキャリア供給層２０３が積層されている。ゲート
電極２０６は、絶縁層２０４を介してキャリア供給層２
０３の上に積層されている。ドレイン電極２０５は、ゲ
ート電極２０６の近傍の絶縁層２０４が除去された部分
でキャリア供給層２０３の上に積層されている。ソース
電極２０７は、キャリア走行層２０２の下面側、つま
り、基板２０１側のドレイン電極２０５に面する部分、
ドレイン電極２０５−ゲート電極２０６間に面する部分
及びゲート電極のドレイン電極２０５側の一部に面する
部分を除く領域のキャリア走行層２０２に接して積層さ
れている。

【００５４】この電界効果トランジスタ２００は、キャ
リア走行層２０２の一面側にゲート電極２０６とドレイ
ン電極２０５が積層され、キャリア走行層２０２の他面
側にソース電極２０７が積層され、ソース電極２０７と
ゲート電極２０６とは一部がオーバーラップするように
対向している。

【００５５】このような構造であれば、ソース電極２０
７−ゲート電極２０６間には表面準位の形成による空乏
層の影響はない。さらに、ソース電極２０７−ゲート電
極２０６間の距離が近接する。したがって、エンハンス
メントモードで電界効果トランジスタを動作させた場合
においても、ソース電極２０７−ゲート電極２０６間の
抵抗値を低くすることができ、格段的に優れた特性を得
ることができた。

【００５６】また、キャリア走行層２０２にキャリア供
給層２０３を積層した構造であるため、キャリア供給層
２０３側が空乏化し、キャリア走行層２０２に電子がた
まり、高電子移動度のトランジスタとすることができ
る。

【００５７】本実施形態における基板２０１としては、
例えばサファイア、炭化シリコンなどがある。

【００５８】また、キャリア走行層２０２としての窒化
物半導体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ及
び上記３種の窒化物半導体の混合物等がある。ただし、
ＡｌＮを含む窒化物半導体は電子輸送特性が他の窒化物
半導体と比較して劣るため、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦
１）を用いることが好ましい。この窒化物半導体中にｎ
型不純物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅなど、ｐ型不純
物として、例えばＢｅ、Ｃなどを添加することも可能で
ある。不純物濃度が高ければデプレッションモードとな
り、不純物濃度が低ければ、エンハンスメントモードと
なる。

【００５９】キャリア供給層２０３はキャリア走行層２
０２よりも電子親和力の小さい窒化物半導体で構成さ
れ、キャリア供給層２０３としては目的によりＧａＮ、
ＩｎＮ、ＡｌＮ及び上記３種の窒化物半導体の混合物等
を用いることができる。ただし、ＩｎＮを含む窒化物半
導体は電子親和力が大きくなるため、Ａｌ_yＧａ_1-yＮ
（０≦ｙ≦１）を用いることが好ましい。キャリア供給
層のｎ型不純物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅなど、ｐ
型不純物として、例えばＢｅ、Ｃなどを添加することも
可能であり、その濃度も目的に応じて所望の濃度とする
ことができる。さらにＡｌＧａＮ中のＮ空孔がｎ型不純
物と同様に振舞い電子を放出するため、目的によっては
不純物を添加する必要はない。

【００６０】ゲート電極２０６としては、キャリア供給
層である窒化物半導体層とショットキー接触する金属で
あればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａ
ｌ、Ａｕ等の金属を用いることができ、複数の前記金属
を積層した構造とすることもできる。

【００６１】ソース電極２０７、ドレイン電極２０５と
しては、キャリア供給層である窒化物半導体層とオーミ
ック接触する金属であればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓ
ｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ等の金属を用いることがで
き、複数の前記金属を積層した構造とすることもでき
る。

【００６２】第２実施形態の電界効果トランジスタ２０
０は、例えば、基板２０１上に、第一の窒化物半導体か
らなるキャリア走行層２０２、第二の窒化物半導体から
なるキャリア供給層２０３を、例えば有機金属気相エピ
タキシー法により順次形成後、窒化シリコン膜２０４
を、例えばスパッタリング法により形成し、所望の位置
の窒化シリコン膜２０４を除去後、キャリア走行層２０
２とオーミック接触する第一の金属をドレイン電極２０
５として、例えば蒸着で形成し、所望の位置に第二の金
属をゲート電極２０６として例えば蒸着で形成する。そ
の後、ドレイン電極２０５−ゲート電極２０６間及びド
レイン電極２０５に面する部分を除く領域の基板１０１
及びキャリア走行層１０２の一部を除去後、キャリア走
行層２０２とオーミック接触する第三の金属をソース電
極２０７として例えば蒸着でゲート電極２０６と一部オ
ーバーラップするように形成することで上記構造の電界
効果トランジスタが製作される。

【００６３】なお、ソース電極２０７は、基板２０１及
びキャリア走行層２０２の除去した部分全面を覆う必要
は特にない。

【００６４】本発明の第２実施形態の電界効果トランジ
スタの実施例を示す。第２実施形態の電界効果トランジ
スター２００は、例えば、基板２０１としてサファイア
基板（例えば（０００１）基板）、キャリア走行層２０
２としてＧａＮ層（膜厚３μｍ）、キャリア供給層２０
３として２×１０¹⁸ｃｍ^-3のＳｉを添加したＡｌＧａＮ
層（Ａｌ組成比０．３、膜厚２０ｎｍ）、窒化シリコン
膜２０４の膜厚を１０ｎｍ、ドレイン電極２０５として
Ｔｉ／Ａｌ（Ｔｉ層の膜厚２０ｎｍ、Ａｌ層の膜厚２０
０ｎｍ）、ゲート電極２０６としてＡｌ（膜厚２００ｎ
ｍ）、ソース電極２０７としてＴｉ／Ａｌ（Ｔｉ層の膜
厚２０ｎｍ、Ａｌ層の膜厚２００ｎｍ）を用いることに
より作製される。

【００６５】また、目的に応じて、基板２０１及び窒化
物半導体層２０２、２０３の一部に穴を空けソース電極
２０７の配線部分をゲート電極２０６及びドレイン電極
２０５と同じ面に引き出しすことも可能である。

【００６６】更に、各層の膜厚は素子の目的に応じて各
々所望の厚さとすることができる。

【００６７】なお、第２実施形態では、ゲート電極２０
６とソース電極２０７とは、互いに一部が対向するよう
にオーバーラップしているが、ゲート電極２０６とソー
ス電極２０７とがオーバーラップしない構造とすること
もでき、これにより、ゲート容量を低減することができ
る。

【００６８】［第３実施形態］本発明の第３実施形態の
電界効果トランジスタの断面構造を図３に示す。この電
界効果トランジスタ３００は、一部が消失した基板３０
１の上に形成されており、基板３０１より広い面積を有
する窒化物半導体で構成されるバッファ層３０２がキャ
リア走行層３０３と基板３０１の間に介在し、このキャ
リア走行層３０３の上にキャリア供給層３０４が積層さ
れている。ゲート電極３０７は、絶縁層３０５を介して
キャリア供給層３０４の上に積層されている。ドレイン
電極３０６は、ゲート電極３０７の近傍の絶縁層３０５
が除去された部分でキャリア供給層３０４の上に積層さ
れている。ソース電極３０８は、バッファ層３０２の下
面側、つまり、基板３０１側のドレイン電極３０６に面
する部分、ドレイン電極３０６−ゲート電極３０７間に
面する部分及びゲート電極のドレイン電極３０６側の一
部に面する部分を除く領域のバッファ層３０２に接して
積層されている。

【００６９】この電界効果トランジスタ３００は、キャ
リア走行層３０３の一面側にゲート電極３０７とドレイ
ン電極３０６が積層され、キャリア走行層３０３の他面
側にソース電極３０８が積層され、ソース電極３０８と
ゲート電極３０７とは一部がオーバーラップするように
対向している。

【００７０】このような構造であれば、ソース電極３０
８−ゲート電極３０７間には表面準位の形成による空乏
層の影響はない。さらに、ソース電極３０８−ゲート電
極３０７間の距離が近接する。したがって、エンハンス
メントモードで電界効果トランジスタを動作させた場合
においても、ソース電極３０８−ゲート電極３０７間の
抵抗値を低くすることができ、格段的に優れた特性を得
ることができた。

【００７１】また、キャリア走行層３０３にキャリア供
給層３０４が積層された構造であるため、キャリア供給
層３０４側が空乏化し、キャリア走行層３０３に電子が
たまり、高電子移動度のトランジスタとすることができ
る。また、バッファ層３０２が設けられているので、リ
ーク電流が少なく、高性能となる。

【００７２】本実施形態における基板３０１としては、
例えばサファイア、炭化シリコンなどがある。

【００７３】また、バッファ層３０２はキャリア走行層
３０３より電子親和力が小さい窒化物半導体で構成され
ることが好ましく、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ及
び上記３種の窒化物半導体の混合物等がある。ただし、
ＩｎＮを含む窒化物半導体は電子親和力が大きくなり、
キャリア走行層３０３よりも電子親和力が大きくなった
場合リーク電流の原因となるため、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ（０
≦ｚ≦１）を用いることが好ましい。この窒化物半導体
中にｎ型不純物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅなど、ｐ
型不純物として、例えばＢｅ、Ｃなどを添加することも
可能である。

【００７４】キャリア走行層３０３としての窒化物半導
体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ及び上記
３種の窒化物半導体の混合物等がある。ただし、ＡｌＮ
を含む窒化物半導体は電子輸送特性が他の窒化物半導体
と比較して劣るため、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）を
用いることが好ましい。この窒化物半導体中にｎ型不純
物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅなど、ｐ型不純物とし
て、例えばＢｅ、Ｃなどを添加することも可能である。
不純物濃度が高ければデプレッションモードとなり、不
純物濃度が低ければ、エンハンスメントモードとなる。

【００７５】キャリア供給層３０４はキャリア走行層３
０３よりも電子親和力の小さい窒化物半導体で構成さ
れ、キャリア供給層３０４としては目的によりＧａＮ、
ＩｎＮ、ＡｌＮ及び上記３種の窒化物半導体の混合物等
を用いることができる。ただし、ＩｎＮを含む窒化物半
導体は電子親和力が大きくなるため、Ａｌ_yＧａ_1-yＮ
（０≦ｙ≦１）を用いることが好ましい。キャリア供給
層３０４のｎ型不純物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅな
ど、ｐ型不純物として、例えばＢｅ、Ｃなどを添加する
ことも可能であり、その濃度も目的に応じて所望の濃度
とすることができる。さらにＡｌＧａＮ中のＮ空孔がｎ
型不純物と同様に振舞い電子を放出するため、目的によ
っては不純物を添加する必要はない。

【００７６】ゲート電極３０７としては、キャリア供給
層である窒化物半導体層とショットキー接触する金属で
あればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａ
ｌ、Ａｕ等の金属を用いることができ、複数の前記金属
を積層した構造とすることもできる。

【００７７】ソース電極３０８、ドレイン電極３０６と
しては、キャリア供給層である窒化物半導体層とオーミ
ック接触する金属であればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓ
ｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ等の金属を用いることがで
き、複数の前記金属を積層した構造とすることもでき
る。

【００７８】第３実施形態の電界効果トランジスタ３０
０は、例えば基板３０１上に、第一の窒化物半導体から
なるバッファ層３０２、第二の窒化物半導体からなるキ
ャリア走行層３０３、第三の窒化物半導体からなるキャ
リア供給層３０４を例えば有機金属気相エピタキシー法
により順次形成後、窒化シリコン膜３０５を例えばスパ
ッタリング法で形成し、所望の位置の窒化シリコン膜３
０５を除去後、キャリア走行層３０３とオーミック接触
する第一の金属をドレイン電極３０６として例えば蒸着
で形成し、所望の位置に第二の金属をゲート電極３０７
として、例えば蒸着で形成する。その後、ドレイン電極
３０６−ゲート電極３０７間及びドレイン電極３０６に
面する部分を除く領域の基板３０１及びバッファ層３０
２の一部を除去後、キャリア走行層３０３とオーミック
接触する第三の金属をソース電極３０８として、例えば
蒸着でゲート電極３０７と一部オーバーラップするよう
に形成することで上記構造の電界効果トランジスタが製
作される。

【００７９】なお、ソース電極３０８は、基板及びバッ
ファ層の除去した部分全面を覆う必要は特にない。

【００８０】本発明の第３実施形態の実施例を示す。第
３の実施形態の電界効果トランジスター３００は、基板
３０１としてサファイア基板（例えば（０００１）基
板）、第一の窒化物半導体からなるバッファ層３０２と
してＧａＮ層（膜厚２μｍ）、第二の窒化物半導体３０
３としてＩｎＧａＮ層（Ｉｎ組成比０．１、膜厚１５ｎ
ｍ）、２×１０¹⁸ｃｍ^-3のＳｉを添加した第三の窒化物
半導体からなるキャリア供給層３０４としてＡｌＧａＮ
層（Ａｌ組成比０．３、膜厚２０ｎｍ）、窒化シリコン
膜３０５の膜厚を１０ｎｍ、第一の金属からなるドレイ
ン電極３０６としてＴｉ／Ａｌ（Ｔｉ層の膜厚２０ｎ
ｍ、Ａｌ層の膜厚２００ｎｍ）、第二の金属からなるゲ
ート電極３０７としてＡｌ（膜厚２００ｎｍ）、第三の
金属からなるソース電極３０８としてＴｉ／Ａｌ（Ｔｉ
層の膜厚２０ｎｍ、Ａｌ層の膜厚２００ｎｍ）を用いる
ことにより作製される。

【００８１】なお、目的に応じて、基板３０１及び窒化
物半導体層３０２、３０３、３０４の一部に穴を空けソ
ース電極３０８の配線部分をゲート電極３０及びドレイ
ン電極３０６と同じ面に引き出しすことも可能である。

【００８２】また、各層の膜厚は素子の目的に応じて各
々所望の厚さとすることができる。

【００８３】なお、第３実施形態では、ゲート電極３０
７とソース電極３０８とは、互いに一部が対向するよう
にオーバーラップしているが、ゲート電極３０７とソー
ス電極３０８とがオーバーラップしない構造とすること
もでき、これにより、ゲート容量を低減することができ
る。

【００８４】［第４実施形態］本発明の第４実施形態の
電界効果トランジスタの断面構造を図４に示す。この電
界効果トランジスタ４００は、一部が消失した基板４０
１の上に形成されており、基板４０１にバッファ層４０
２が積層され、バッファ層４０２の上にこれより広い面
積を有する窒化物半導体で構成されるキャリア走行層４
０３が積層され、このキャリア走行層４０３の上にキャ
リア供給層４０４が積層されている。ゲート電極４０７
は、絶縁層４０５を介してキャリア供給層４０４の上に
積層されている。ドレイン電極４０６は、ゲート電極４
０７の近傍の絶縁層４０５が除去された部分でキャリア
供給層４０４の上に積層されている。ソース電極４０８
は、キャリア走行層４０３の下面側、つまり、基板４０
１側のドレイン電極４０６に面する部分、ドレイン電極
４０６−ゲート電極４０７間に面する部分及びゲート電
極４０７のドレイン電極４０６側の一部に面する部分を
除く領域のキャリア走行層２０２に接して積層されてい
る。

【００８５】この電界効果トランジスタ４００は、第２
実施形態の電界効果トランジスタの構造に加えて、基板
４０１とキャリア走行層４０３の間にバッファ層４０２
が介在し、ソース電極４０８はキャリア走行層４０３の
上に積層されている。

【００８６】この電界効果トランジスタ４００は、キャ
リア走行層４０３の一面側にゲート電極４０７とドレイ
ン電極４０６が積層され、キャリア走行層４０３の他面
側にソース電極４０８が積層され、ソース電極４０８と
ゲート電極４０７とは一部がオーバーラップするように
対向している。

【００８７】このような構造であれば、ソース電極４０
８−ゲート電極４０７間には表面準位の形成による空乏
層の影響はない。さらに、ソース電極４０８−ゲート電
極４０７間の距離が近接する。したがって、エンハンス
メントモードで電界効果トランジスタを動作させた場合
においても、ソース電極４０８−ゲート電極４０７間の
抵抗値を低くすることができ、格段的に優れた特性を得
ることができた。

【００８８】また、キャリア走行層４０３にキャリア供
給層４０４が積層された構造であるため、キャリア供給
層４０４側が空乏化し、キャリア走行層４０３に電子が
たまり、高電子移動度のトランジスタとすることができ
る。また、バッファ層４０２が設けられているので、リ
ーク電流が少なく、高性能となる。

【００８９】本実施形態における基板４０１としては、
例えばサファイア、炭化シリコンなどがある。

【００９０】また、バッファ層４０２は、キャリア走行
層４０３より電子親和力の小さな窒化物半導体で構成さ
れることが好ましく、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ
及び上記３種の窒化物半導体の混合物等がある。ただ
し、ＩｎＮを含む窒化物半導体は電子親和力が大きくな
り、キャリア走行層４０３よりも電子親和力が大きくな
った場合リーク電流の原因となるため、Ａｌ_xＧａ_1-xＮ
（０≦ｘ≦１）を用いることが好ましい。この窒化物半
導体中にｎ型不純物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅな
ど、ｐ型不純物として、例えばＢｅ、Ｃなどを添加する
ことも可能である。

【００９１】キャリア走行層４０３としての窒化物半導
体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ及び上記
３種の窒化物半導体の混合物等がある。ただし、ＡｌＮ
を含む窒化物半導体は電子輸送特性が他の窒化物半導体
と比較して劣るため、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）を
用いることが好ましい。この窒化物半導体中にｎ型不純
物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅなど、ｐ型不純物とし
て、例えばＢｅ、Ｃなどを添加することも可能である。
不純物濃度が高ければデプレッションモードとなり、不
純物濃度が低ければ、エンハンスメントモードとなる。

【００９２】キャリア供給層４０４はキャリア走行層４
０３よりも電子親和力の小さい窒化物半導体で構成さ
れ、キャリア供給層４０４としては目的によりＧａＮ、
ＩｎＮ、ＡｌＮ及び上記３種の窒化物半導体の混合物等
を用いることができる。ただし、ＩｎＮを含む窒化物半
導体は電子親和力が大きくなるため、Ａｌ_yＧａ_1-yＮ
（０≦ｙ≦１）を用いることが好ましい。キャリア供給
層４０４のｎ型不純物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅな
ど、ｐ型不純物として、例えばＢｅ、Ｃなどを添加する
ことも可能であり、その濃度も目的に応じて所望の濃度
とすることができる。さらにＡｌＧａＮ中のＮ空孔がｎ
型不純物と同様に振舞い電子を放出するため、目的によ
っては不純物を添加する必要はない。

【００９３】ゲート電極４０７としては、キャリア供給
層である窒化物半導体層とショットキー接触する金属で
あればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａ
ｌ、Ａｕ等の金属を用いることができ、複数の前記金属
を積層した構造とすることもできる。

【００９４】ソース電極４０８、ドレイン電極４０６と
しては、キャリア供給層である窒化物半導体層とオーミ
ック接触する金属であればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓ
ｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ等の金属を用いることがで
き、複数の前記金属を積層した構造とすることもでき
る。

【００９５】なお、ソース電極４０８は、基板４０１及
びキャリア走行層４０３の除去した部分全面を覆う必要
は特にない。

【００９６】このような電界効果トランジスタの製造
は、例えば、基板４０１上に、第一の窒化物半導体から
なるバッファ層４０２、第二の窒化物半導体からなるキ
ャリア走行層４０３、第三の窒化物半導体からなるキャ
リア供給層４０４を例えば有機金属気相エピタキシー法
により順次形成後、窒化シリコン膜４０５を例えばスパ
ッタリング法で形成し、所望の位置の窒化シリコン膜４
０５を除去後、キャリア走行層４０３とオーミック接触
する第一の金属をドレイン電極４０６として例えば蒸着
で形成し、所望の位置に第二の金属をゲート電極４０７
として例えば蒸着で形成する。その後、ドレイン電極４
０６−ゲート電極４０７間及びドレイン電極４０６に面
する部分を除く領域の基板４０１、バッファ層４０２及
びキャリア走行層４０３の一部を除去後、キャリア走行
層４０３とオーミック接触する第三の金属をソース電極
４０８として例えば蒸着でゲート電極４０７と一部オー
バーラップするように形成することで上記構造の電界効
果トランジスタが製作される。

【００９７】本発明の第４実施形態の実施例を示す。第
４実施形態の電界効果トランジスター４００は、基板４
０１としてサファイア基板（例えば（０００１）基
板）、第一の窒化物半導体からなるバッファ層４０２と
してＧａＮ層（膜厚２μｍ）、第二の窒化物半導体４０
３としてＩｎＧａＮ層（Ｉｎ組成比０．１、膜厚１５ｎ
ｍ）、２×１０¹⁸ｃｍ^-3のＳｉを添加した第三の窒化物
半導体からなるキャリア供給層４０４としてＡｌＧａＮ
層（Ａｌ組成比０．３、膜厚２０ｎｍ）、窒化シリコン
膜４０５の膜厚を１０ｎｍ、第一の金属からなるドレイ
ン電極４０６としてＴｉ／Ａｌ（Ｔｉ層の膜厚２０ｎ
ｍ、Ａｌ層の膜厚２００ｎｍ）、第二の金属からなるゲ
ート電極４０７としてＡｌ（膜厚２００ｎｍ）、第三の
金属からなるソース電極４０８としてＴｉ／Ａｌ（Ｔｉ
層の膜厚２０ｎｍ、Ａｌ層の膜厚２００ｎｍ）を用いる
ことにより作製される。

【００９８】なお、目的に応じて、基板４０１及び窒化
物半導体層４０２、４０３、４０４の一部に穴を空けソ
ース電極４０８の配線部分をゲート電極４０７及びドレ
イン電極４０６と同じ面に引き出しすことも可能であ
る。

【００９９】また、各層の膜厚は素子の目的に応じて各
々所望の厚さすることができる。

【０１００】なお、第４実施形態では、ゲート電極４０
７とソース電極４０８とは、互いに一部が対向するよう
にオーバーラップしているが、ゲート電極４０７とソー
ス電極４０８とがオーバーラップしない構造とすること
もでき、これにより、ゲート容量を低減することができ
る。

【０１０１】［第５実施形態］本発明の第５実施形態の
電界効果トランジスタの断面構造を図５に示す。この電
界効果トランジスタ５００は、基板５０１の上に形成さ
れており、一部が消失した基板５０１の上に窒化物半導
体層で構成される第１バッファ層５０２が積層され、更
に第１バッファ層５０２の上にこれより広い面積を有す
る窒化物半導体層で構成される第２バッファ層５０３、
窒化物半導体で構成されるキャリア走行層５０４、更
に、このキャリア走行層５０４の上にキャリア供給層５
０５が第１バッファ層より広い面積で順次積層されてい
る。ゲート電極５０８は、絶縁層５０６を介してキャリ
ア供給層５０５の上に積層されている。ドレイン電極５
０７は、ゲート電極５０８の近傍の絶縁層５０６が除去
された部分でキャリア供給層５０５の上に積層されてい
る。ソース電極５０９は、第２バッファ層５０３の下面
側、つまり、基板５０１、第１バッファ層５０２、及び
第２バッファ層５０３の一部が削られて露出している第
２バッファ層の上に、ドレイン電極５０７に面する部
分、ドレイン電極５０７−ゲート電極５０８間に面する
部分及びゲート電極５０８のドレイン電極５０７側の一
部に面する部分を除く領域に積層されている。

【０１０２】この電界効果トランジスタ５００は、第４
実施形態の電界効果トランジスタの構造の基板５０１と
キャリア走行層５０４の間の第１バッファ層５０２に加
えて、キャリア走行層５０４の基板５０１側の面に第２
バッファ層５０３が積層されている構造を有する。従っ
て、ソース電極５０９とキャリア走行層５０４の間には
第２バッファ層５０３が介在している。

【０１０３】この電界効果トランジスタ５００は、キャ
リア走行層５０４の一面側にゲート電極５０８とドレイ
ン電極５０７が積層され、キャリア走行層５０４の他面
側にソース電極５０９が積層され、ソース電極５０９と
ゲート電極５０８とは一部がオーバーラップするように
対向している。

【０１０４】このような構造であれば、ソース電極５０
９−ゲート電極５０８間には表面準位の形成による空乏
層の影響はない。さらに、ソース電極５０９−ゲート電
極５０８間の距離が近接する。したがって、エンハンス
メントモードで電界効果トランジスタを動作させた場合
においても、ソース電極５０９−ゲート電極５０８間の
抵抗値を低くすることができ、格段的に優れた特性を得
ることができた。

【０１０５】また、キャリア走行層５０４にキャリア供
給層５０５が積層された構造であるため、キャリア供給
層５０５側が空乏化し、キャリア走行層５０４に電子が
たまり、高電子移動度のトランジスタとすることができ
る。また、第１バッファ層５０２、第２バッファ層５０
３が設けられているので、リーク電流が少なく、高性能
となる。

【０１０６】本実施形態における基板５０１としては、
例えばサファイア、炭化シリコンなどがある。

【０１０７】また、第１バッファ層５０２及び第２バッ
ファ層５０３は、キャリア走行層５０４より電子親和力
の小さな窒化物半導体で構成されることが好ましく、例
えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ及び上記３種の窒化物半
導体の混合物等がある。ただし、ＩｎＮを含む窒化物半
導体は電子親和力が大きくなり、キャリア走行層５０４
よりも電子親和力が大きくなった場合リーク電流の原因
となるため、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ（０≦ｚ≦１）を用いるこ
とが好ましい。この窒化物半導体中にｎ型不純物とし
て、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅなど、ｐ型不純物として、例
えばＢｅ、Ｃなどを添加することも可能である。

【０１０８】キャリア走行層５０４としての窒化物半導
体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ及び上記
３種の窒化物半導体の混合物等がある。ただし、ＡｌＮ
を含む窒化物半導体は電子輸送特性が他の窒化物半導体
と比較して劣るため、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）を
用いることが好ましい。この窒化物半導体中にｎ型不純
物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅなど、ｐ型不純物とし
て、例えばＢｅ、Ｃなどを添加することも可能である。
不純物濃度が高ければデプレッションモードとなり、不
純物濃度が低ければ、エンハンスメントモードとなる。

【０１０９】キャリア供給層５０５はキャリア走行層５
０４よりも電子親和力の小さい窒化物半導体で構成さ
れ、キャリア供給層５０５としては目的によりＧａＮ、
ＩｎＮ、ＡｌＮ及び上記３種の窒化物半導体の混合物等
を用いることができる。ただし、ＩｎＮを含む窒化物半
導体は電子親和力が大きくなるため、Ａｌ_yＧａ_1-yＮ
（０≦ｙ≦１）を用いることが好ましい。キャリア供給
層５０５のｎ型不純物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅな
ど、ｐ型不純物として、例えばＢｅ、Ｃなどを添加する
ことも可能であり、その濃度も目的に応じて所望の濃度
とすることができる。さらにＡｌＧａＮ中のＮ空孔がｎ
型不純物と同様に振舞い電子を放出するため、目的によ
っては不純物を添加する必要はない。

【０１１０】ゲート電極５０８としては、キャリア供給
層である窒化物半導体層とショットキー接触する金属で
あればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａ
ｌ、Ａｕ等の金属を用いることができ、複数の前記金属
を積層した構造とすることもできる。

【０１１１】ソース電極５０９、ドレイン電極５０７と
しては、キャリア供給層である窒化物半導体層とオーミ
ック接触する金属であればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓ
ｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ等の金属を用いることがで
き、複数の前記金属を積層した構造とすることもでき
る。

【０１１２】第５実施形態の電界効果トランジスタの製
造は、例えば基板５０１上に、第一の窒化物半導体から
なるバッファ層５０２、第二の窒化物半導体からなるバ
ッファ層５０３、第三の窒化物半導体からなるキャリア
走行層５０４、第四の窒化物半導体からなるキャリア供
給層５０５を順次有機金属気相エピタキシー法により形
成後、窒化シリコン膜５０６を例えばスパッタリング法
で形成し、所望の位置の窒化シリコン膜５０６を除去
後、キャリア走行層５０４とオーミック接触する第一の
金属をドレイン電極５０７として、例えば蒸着で形成
し、所望の位置に第二の金属をゲート電極５０８として
蒸着で形成する。その後、ドレイン電極５０７−ゲート
電極５０８間及びドレイン電極５０７に面する部分を除
く領域の基板５０１、第１バッファ層５０２及び第２バ
ッファ層５０３の一部を除去後、キャリア走行層５０４
とオーミック接触する第三の金属をソース電極５０９と
して例えば、蒸着でゲート電極５０８と一部オーバーラ
ップするように形成することで上記構造の電界効果トラ
ンジスタが製作される。

【０１１３】なお、ソース電極５０９は、第２バッファ
層５０３の一部を除去した部分全面を覆う必要は特にな
い。

【０１１４】第５実施形態の電界効果トランジスタの実
施例を示す。第５実施形態の電界効果トランジスター５
００は、基板５０１としてサファイア基板（例えば（０
００１）基板）、第一の窒化物半導体からなるバッファ
層５０２としてＡｌＮ層（膜厚２０ｎｍ）、第二の窒化
物半導体からなるバッファ層５０３としてＧａＮ層（膜
厚２μｍ）第三の窒化物半導体５０４としてＩｎＧａＮ
層（Ｉｎ組成比０．１、膜厚１５ｎｍ）、２×１０¹⁸ｃ
ｍ^-3のＳｉを添加した第四の窒化物半導体からなるキャ
リア供給層５０５としてＡｌＧａＮ層（Ａｌ組成比０．
３、膜厚２０ｎｍ）、窒化シリコン膜５０６の膜厚を１
０ｎｍ、第一の金属からなるドレイン電極５０７として
Ｔｉ／Ａｌ（Ｔｉ層の膜厚２０ｎｍ、Ａｌ層の膜厚２０
０ｎｍ）、第二の金属からなるゲート電極５０８として
Ａｌ（膜厚２００ｎｍ）、第三の金属からなるソース電
極５０９としてＴｉ／Ａｌ（Ｔｉ層の膜厚２０ｎｍ、Ａ
ｌ層の膜厚２００ｎｍ）を用いることにより作製され
る。

【０１１５】なお、目的に応じて、基板５０１及び窒化
物半導体層５０２、５０３、５０４、５０５の一部に穴
を空けソース電極５０９の配線部分をゲート電極５０８
及びドレイン電極５０７と同じ面に引き出すことも可能
である。

【０１１６】また、各層の膜厚は素子の目的に応じて各
々所望の厚さとすることができる。

【０１１７】なお、第５実施形態では、ゲート電極５０
８とソース電極５０９とは、互いに一部が対向するよう
にオーバーラップしているが、ゲート電極５０８とソー
ス電極５０９とがオーバーラップしない構造とすること
もでき、これにより、ゲート容量を低減することができ
る。

【０１１８】［第６実施形態］本発明の第６実施形態の
電界効果トランジスタの断面構造を図６に示す。この電
界効果トランジスタ６００は、基板６０１の上に形成さ
れており、一部が消失した基板６０１の上に窒化物半導
体層で構成される第１バッファ層６０２及び第２バッフ
ァ層６０３が積層され、更に第２バッファ層６０３の上
にこれより広い面積を有する窒化物半導体で構成される
キャリア走行層６０４、更に、このキャリア走行層６０
４の上にキャリア供給層６０５が積層されている。ゲー
ト電極６０８は、絶縁層６０６を介してキャリア供給層
６０５の上に積層されている。ドレイン電極６０７は、
ゲート電極６０８の近傍の絶縁層６０６が除去された部
分でキャリア供給層６０５の上に積層されている。ソー
ス電極６０９は、キャリア走行層６０４の下面側、つま
り、基板６０１、第１バッファ層６０２、第２バッファ
層６０３、及びキャリア走行層６０４の一部が削られて
露出しているキャリア走行層６０４の上に、ドレイン電
極６０７に面する部分、ドレイン電極６０７−ゲート電
極６０８間に面する部分及びゲート電極６０８のドレイ
ン電極６０７側の一部に面する部分を除く領域に積層さ
れている。

【０１１９】この電界効果トランジスタ６００は、第４
実施形態の電界効果トランジスタの構造の基板６１０と
キャリア走行層６０４の間の第１バッファ層６０２に加
えて、第１バッファ層６０２とキャリア走行層６０４の
間に第１バッファ層と同じ形状の第２バッファ層６０３
が介在している構造を有する。従って、ソース電極は、
直接キャリア走行層の上に積層されている。

【０１２０】この電界効果トランジスタ６００は、キャ
リア走行層６０４の一面側にゲート電極６０８とドレイ
ン電極６０７が積層され、キャリア走行層６０４の他面
側にソース電極６０９が積層され、ソース電極６０９と
ゲート電極６０８とは一部がオーバーラップするように
対向している。

【０１２１】このような構造であれば、ソース電極６０
９−ゲート電極６０８間には表面準位の形成による空乏
層の影響はない。さらに、ソース電極６０９−ゲート電
極６０８間の距離が近接する。したがって、エンハンス
メントモードで電界効果トランジスタを動作させた場合
においても、ソース電極６０９−ゲート電極６０８間の
抵抗値を低くすることができ、格段的に優れた特性を得
ることができた。

【０１２２】また、キャリア走行層６０４にキャリア供
給層６０６が積層された構造であるため、キャリア供給
層６０５側が空乏化し、キャリア走行層６０４に電子が
たまり、高電子移動度のトランジスタとすることができ
る。また、第１バッファ層６０２、第２バッファ層６０
３が設けられているので、リーク電流が少なく、高性能
となる。

【０１２３】本実施形態における基板６０１としては、
例えばサファイア、炭化シリコンなどがある。

【０１２４】また、第１バッファ層６０２及び第２バッ
ファ層６０３は、キャリア走行層６−４より電子親和力
が小さい窒化物半導体で構成されることが好ましく、例
えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ及び上記３種の窒化物半
導体の混合物等がある。ただし、ＩｎＮを含む窒化物半
導体は電子親和力が大きくなり、キャリア走行層６０４
よりも電子親和力が大きくなった場合リーク電流の原因
となるため、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ（０≦ｚ≦１）を用いるこ
とが好ましい。この窒化物半導体中にｎ型不純物とし
て、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅなど、ｐ型不純物として、例
えばＢｅ、Ｃなどを添加することも可能である。

【０１２５】キャリア走行層６０４としての窒化物半導
体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ及び上記
３種の窒化物半導体の混合物等がある。ただし、ＡｌＮ
を含む窒化物半導体は電子輸送特性が他の窒化物半導体
と比較して劣るため、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）を
用いることが好ましい。この窒化物半導体中にｎ型不純
物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅなど、ｐ型不純物とし
て、例えばＢｅ、Ｃなどを添加することも可能である。
不純物濃度が高ければデプレッションモードとなり、不
純物濃度が低ければ、エンハンスメントモードとなる。

【０１２６】キャリア供給層６０５はキャリア走行層６
０４よりも電子親和力の小さい窒化物半導体で構成さ
れ、キャリア供給層６０５としては目的によりＧａＮ、
ＩｎＮ、ＡｌＮ及び上記３種の窒化物半導体の混合物等
を用いることができる。ただし、ＩｎＮを含む窒化物半
導体は電子親和力が大きくなるため、Ａｌ_yＧａ_1-yＮ
（０≦ｙ≦１）を用いることが好ましい。キャリア供給
層６０５のｎ型不純物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅな
ど、ｐ型不純物として、例えばＢｅ、Ｃなどを添加する
ことも可能であり、その濃度も目的に応じて所望の濃度
とすることができる。さらにＡｌＧａＮ中のＮ空孔がｎ
型不純物と同様に振舞い電子を放出するため、目的によ
っては不純物を添加する必要はない。

【０１２７】ゲート電極６０８としては、キャリア供給
層である窒化物半導体層とショットキー接触する金属で
あればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａ
ｌ、Ａｕ等の金属を用いることができ、複数の前記金属
を積層した構造とすることもできる。

【０１２８】ソース電極６０９、ドレイン電極６０７と
しては、キャリア供給層である窒化物半導体層とオーミ
ック接触する金属であればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓ
ｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ等の金属を用いることがで
き、複数の前記金属を積層した構造とすることもでき
る。

【０１２９】なお、ソース電極６０９は、基板及びキャ
リア走行層の除去した部分全面を覆う必要は特にない。

【０１３０】このような電界効果トランジスタの製造
は、例えば、基板６０１上に、第一の窒化物半導体から
なる第１バッファ層６０２、第二の窒化物半導体からな
る第２バッファ層６０３、第三の窒化物半導体からなる
キャリア走行層６０４、第四の窒化物半導体からなるキ
ャリア供給層６０５を順次有機金属気相エピタキシー法
により形成後、窒化シリコン膜６０６を例えばスパッタ
リング法で形成し、所望の位置の窒化シリコン膜６０６
を除去後、キャリア走行層６０４とオーミック接触する
第一の金属をドレイン電極６０７として、例えば蒸着で
形成し、所望の位置に第二の金属をゲート電極６０８と
して、例えば蒸着で形成する。その後、ドレイン電極６
０７−ゲート電極６０８間及びドレイン電極６０７に面
する部分を除く領域の基板６０１、第１バッファ層６０
２、第２バッファ層６０３及びキャリア走行層６０４の
一部を除去後、キャリア走行層６０４とオーミック接触
する第三の金属をソース電極６０９として、例えば蒸着
でゲート電極６０８と一部オーバーラップするように形
成することで上記構造の電界効果トランジスタが製作さ
れる。

【０１３１】本発明の第６実施形態の実施例を示す。第
６実施形態の電界効果トランジスター６００は、基板６
０１としてサファイア基板（例えば（０００１）基
板）、第一の窒化物半導体からなる第１バッファ層６０
２としてＡｌＮ層（膜厚２０ｎｍ）、第二の窒化物半導
体からなる第２バッファ層６０３としてＧａＮ層（膜厚
２μｍ）第三の窒化物半導体６０４としてＩｎＧａＮ層
（Ｉｎ組成比０．１、膜厚１５ｎｍ）、２×１０¹⁸ｃｍ
^-3のＳｉを添加した第四の窒化物半導体からなるキャリ
ア供給層６０５としてＡｌＧａＮ層（Ａｌ組成比０．
３、膜厚２０ｎｍ）、窒化シリコン膜６０６の膜厚を１
０ｎｍ、第一の金属からなるドレイン電極６０７として
Ｔｉ／Ａｌ（Ｔｉ層の膜厚２０ｎｍ、Ａｌ層の膜厚２０
０ｎｍ）、第二の金属からなるゲート電極６０８として
Ａｌ（膜厚２００ｎｍ）、第三の金属からなるソース電
極６０９としてＴｉ／Ａｌ（Ｔｉ層の膜厚２０ｎｍ、Ａ
ｌ層の膜厚２００ｎｍ）を用いることにより作製され
る。

【０１３２】なお、目的に応じて、基板６０１及び窒化
物半導体層６０２、６０３、６０４、６０５の一部に穴
を空けソース電極６０９の配線部分をゲート電極６０８
及びドレイン電極６０７と同じ面に引き出すことも可能
である。

【０１３３】また、各層の膜厚は素子の目的に応じて各
々所望の厚さとすることができる。

【０１３４】なお、第６実施形態では、ゲート電極６０
８とソース電極６０９とは、互いに一部が対向するよう
にオーバーラップしているが、ゲート電極６０８とソー
ス電極６０９とがオーバーラップしない構造とすること
もでき、これにより、ゲート容量を低減することができ
る。

【０１３５】［第７実施形態］図７は本発明の第７実施
形態の電界効果トランジスタを示す断面構造図である。

【０１３６】この電界効果トランジスタ７００は、基板
７０１の上に形成されている。窒化物半導体で構成され
るキャリア走行層７０２が基板７０１の上に積層され、
このキャリア走行層７０２の上にソース電極７０３、ド
レイン電極７０５が積層され、更に、絶縁層７０４がド
レイン電極７０５とソース電極７０３以外のキャリア走
行層７０２の上及びソース電極７０３を覆って積層さ
れ、更に、ゲート電極７０６がソース電極７０３と端面
がほぼ一致した状態又は一部オーバーラップして絶縁層
７０４を介して積層されている構造を有する。

【０１３７】この電界効果トランジスタ７００は、キャ
リア走行層７０２の上に積層されているソース電極７０
３とゲート電極７０６と端面がほぼ一致した状態又は一
部がオーバーラップした状態で近接している。

【０１３８】このような構造であれば、ソース電極７０
３−ゲート電極７０６間には表面準位の形成による空乏
層の影響はない。さらに、ソース電極７０３−ゲート電
極７０６間の距離が近接する。したがって、エンハンス
メントモードで電界効果トランジスタを動作させた場合
においても、ソース電極６０３−ゲート電極７０６間の
抵抗値を低くすることができ、優れた特性を得ることが
できた。

【０１３９】本実施形態における基板７０１としては、
例えばサファイア、炭化シリコンなどがある。

【０１４０】また、キャリア走行層７０２としての窒化
物半導体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ及
び上記３種の窒化物半導体の混合物等がある。この窒化
物半導体中にｎ型不純物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅ
など、ｐ型不純物として、例えばＢｅ、Ｃなどを添加す
ることも可能である。不純物濃度が高ければデプレッシ
ョンモードとなり、不純物濃度が低ければ、エンハンス
メントモードとなる。

【０１４１】ゲート電極７０６としては、キャリア供給
層である窒化物半導体層とショットキー接触する金属で
あればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａ
ｌ、Ａｕ等の金属を用いることができ、複数の前記金属
を積層した構造とすることもできる。

【０１４２】ソース電極７０３、ドレイン電極７０５と
しては、キャリア供給層である窒化物半導体層とオーミ
ック接触する金属であればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓ
ｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ等の金属を用いることがで
き、複数の前記金属を積層した構造とすることもでき
る。

【０１４３】このような電界効果トランジスタの製造
は、例えば、基板７０１上に、第一の窒化物半導体から
なるキャリア走行層７０２を例えば有機金属気相エピタ
キシー法により形成後、所望の位置にキャリア走行層７
０２とオーミック接触する第一の金属からなるソース電
極７０３を例えば蒸着で形成し、さらに窒化シリコン膜
７０４を例えばスパッタリングで形成し、所望の位置の
窒化シリコン膜７０４を除去後、キャリア走行層７０２
とオーミック接触する第二の金属をドレイン電極７０５
として例えば蒸着で形成し、窒化シリコン膜７０４上で
かつソース電極７０３の最もドレイン電極７０５側を含
む、もしくはソース電極７０３の最もドレイン電極７０
５側に接する位置に第三の金属をゲート電極７０６とし
て例えば蒸着で形成することで電界効果トランジスタが
製作される。

【０１４４】第７実施形態の実施例について説明する。
この実施例は、例えば基板７０１としてサファイア基板
（例えば（０００１）基板）、第一の窒化物半導体から
なるキャリア走行層７０２としてＧａＮ層（膜厚３μ
ｍ）、第一の金属からなるソース電極７０３としてＴｉ
／Ａｌ（Ｔｉ層の膜厚２０ｎｍ、Ａｌ層の膜厚２００ｎ
ｍ）、窒化シリコン膜７０４の膜厚を１０ｎｍ、第二の
金属からなるドレイン電極７０５としてＴｉ／Ａｌ（Ｔ
ｉ層の膜厚２０ｎｍ、Ａｌ層の膜厚２００ｎｍ）、第三
の金属からなるゲート電極７０６としてＡｌ（膜厚２０
０ｎｍ）を用いることにより作製される。

【０１４５】なお、本実施例ではＧａＮキャリア走行層
７０２中に不純物は添加していないが、ＧａＮ中のＮ空
孔がｎ型不純物と同様に振舞うため電子を放出し、その
密度が約５×１０¹⁶ｃｍ^-3であったためであり、ｎ型不
純物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅなどｐ型不純物とし
て、例えばＢｅ、Ｃなどを添加することも可能である。

【０１４６】また、ソース電極７０３上に形成されてい
る窒化シリコン膜７０４の一部を除去し、一旦ソース電
極７０３を露出した後、所望の金属を配することで、ソ
ース電極７０３にパッドを備えることもできる。

【０１４７】更に、窒化物半導体、窒化シリコン膜、各
層の膜厚は素子の目的に応じて各々所望の厚さとするこ
とができる。

【０１４８】［第８実施形態］図８は本発明の第８実施
形態を示す断面構造図である。この電界効果トランジス
タ８００は、基板８０１の上に形成されている。窒化物
半導体で構成されるキャリア走行層８０２が基板８０１
の上に積層され、このキャリア走行層８０２の上に窒化
物半導体で構成されるキャリア供給層８０３が積層され
ている。このキャリア供給層８０４の上にソース電極８
０４、ドレイン電極８０６が積層され、更に、絶縁層８
０５がドレイン電極８０６とソース電極８０４以外のキ
ャリア供給層８０３の上及びソース電極８０４を覆って
積層され、更に、ゲート電極８０７がソース電極８０４
と端面がほぼ一致した状態又は一部オーバーラップして
絶縁層８０５を介して積層されている構造を有する。

【０１４９】第８実施形態の電界効果トランジスタ８０
０は、第７実施形態の構造に加えて、キャリア走行層８
０２の上にキャリア供給層８０３が積層されている。

【０１５０】この電界効果トランジスタ８００は、キャ
リア走行層８０２の上に積層されているソース電極８０
４とゲート電極８０７と端面がほぼ一致した状態又は一
部がオーバーラップした状態で近接している。

【０１５１】このような構造であれば、ソース電極８０
４−ゲート電極８０７間には表面準位の形成による空乏
層の影響はない。さらに、ソース電極８０４−ゲート電
極８０７間の距離が近接する。したがって、エンハンス
メントモードで電界効果トランジスタを動作させた場合
においても、ソース電極８０４−ゲート電極８０７間の
抵抗値を低くすることができ、優れた特性を得ることが
できた。

【０１５２】また、キャリア走行層８０２にキャリア供
給層８０３を積層した構造であるため、キャリア供給層
８０３側が空乏化し、キャリア走行層８０２に電子がた
まり、高電子移動度のトランジスタとすることができ
る。

【０１５３】本実施形態における基板８０１としては、
例えばサファイア、炭化シリコンなどがある。

【０１５４】また、キャリア走行層８０２としての窒化
物半導体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ及
び上記３種の窒化物半導体の混合物等がある。ただし、
ＡｌＮを含む窒化物半導体は電子輸送特性が他の窒化物
半導体と比較して劣るため、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦
１）を用いることが好ましい。この窒化物半導体中にｎ
型不純物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅなど、ｐ型不純
物として、例えばＢｅ、Ｃなどを添加することも可能で
ある。不純物濃度が高ければデプレッションモードとな
り、不純物濃度が低ければ、エンハンスメントモードと
なる。

【０１５５】キャリア供給層８０３はキャリア走行層８
０２よりも電子親和力の小さい窒化物半導体で構成さ
れ、キャリア供給層８０３としては目的によりＧａＮ、
ＩｎＮ、ＡｌＮ及び上記３種の窒化物半導体の混合物等
を用いることができる。ただし、ＩｎＮを含む窒化物半
導体は電子親和力が大きくなるため、Ａｌ_yＧａ_1-yＮ
（０≦ｙ≦１）を用いることが好ましい。キャリア供給
層のｎ型不純物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅなど、ｐ
型不純物として、例えばＢｅ、Ｃなどを添加することも
可能であり、その濃度も目的に応じて所望の濃度とする
ことができる。さらにＡｌＧａＮ中のＮ空孔がｎ型不純
物と同様に振舞い電子を放出するため、目的によっては
不純物を添加する必要はない。

【０１５６】ゲート電極８０７としては、キャリア供給
層である窒化物半導体層とショットキー接触する金属で
あればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａ
ｌ、Ａｕ等の金属を用いることができ、複数の前記金属
を積層した構造とすることもできる。

【０１５７】ソース電極８０４、ドレイン電極８０６と
しては、キャリア供給層である窒化物半導体層とオーミ
ック接触する金属であればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓ
ｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ等の金属を用いることがで
き、複数の前記金属を積層した構造とすることもでき
る。

【０１５８】なお、ソース電極８０４上に形成されてい
る窒化シリコン膜８０５の一部を除去し、一旦ソース電
極８０４を露出した後所望の金属を配することで、ソー
ス電極８０４にパッドを備えることもできる。

【０１５９】また、窒化物半導体、窒化シリコン膜、各
層の膜厚は素子の目的に応じて各々所望の厚さとするこ
とができる。

【０１６０】第８実施形態の電界効果トランジスタ８０
０の製造は、例えば基板８０１上に、第一の窒化物半導
体からなるキャリア走行層８０２、第二の窒化物半導体
からなるキャリア供給層８０３を例えば有機金属気相エ
ピタキシー法により形成後、所望の位置にキャリア供給
層８０３とオーミック接触する第一の金属からなるソー
ス電極８０４を例えば蒸着で形成し、さらに窒化シリコ
ン膜８０５を例えばスパッタリング法で形成し、所望の
位置の窒化シリコン膜８０５を除去後キャリア供給層８
０３とオーミック接触する第二の金属をドレイン電極８
０６として例えば蒸着で形成し、窒化シリコン８０５膜
上でかつソース電極８０４の最もドレイン電極８０６側
を含む、もしくはソース電極８０４の最もドレイン電極
８０６側に接する位置に第三の金属をゲート電極８０７
として例えば蒸着で形成することで電界効果トランジス
タが製作される。

【０１６１】本発明の第８実施形態の実施例を示す。第
８実施形態の電界効果トランジスターは、基板８０１と
してサファイア基板（例えば（０００１）基板）、第一
の窒化物半導体からなるキャリア走行層８０２としてＧ
ａＮ層（膜厚３μｍ）、２×１０¹⁸ｃｍ^-3のＳｉを添加
した第二の窒化物半導体からなるキャリア供給層８０３
としてＡｌＧａＮ層（Ａｌ組成比０．３、膜厚２０ｎ
ｍ）、第一の金属からなるソース電極８０４としてＴｉ
／Ａｌ（Ｔｉ層の膜厚２０ｎｍ、Ａｌ層の膜厚２００ｎ
ｍ）、窒化シリコン膜８０５の膜厚を１０ｎｍ、第二の
金属からなるドレイン電極８０６としてＴｉ／Ａｌ（Ｔ
ｉ層の膜厚２０ｎｍ、Ａｌ層の膜厚２００ｎｍ）、第三
の金属からなるゲート電極８０７としてＡｌ（膜厚２０
０ｎｍ）を用いることにより作製される。

【０１６２】［実施例９］図９は本発明の第９実施形態
を示す断面構造図である。この電界効果トランジスタ９
００は、基板９０１の上に形成されている。窒化物半導
体で構成されるバッファ層９０２が基板上に積層され、
更に、窒化物半導体で構成されるキャリア走行層９０３
がバッファ層９０２の上に積層され、このキャリア走行
層９０４の上に窒化物半導体で構成されるキャリア供給
層９０４が積層されている。このキャリア供給層９０４
の上にソース電極９０５、ドレイン電極９０７が積層さ
れ、更に、絶縁層９０６がドレイン電極９０７とソース
電極９０５以外のキャリア供給層９０４の上及びソース
電極９０５を覆って積層され、更に、ゲート電極９０８
がソース電極９０５と端面がほぼ一致した状態又は一部
オーバーラップして絶縁層９０６を介して積層されてい
る構造を有する。

【０１６３】第９実施形態の電界効果トランジスタ９０
０は、第８実施形態の構造に加えて、キャリア走行層９
０３と基板９０１の間にバッファ層９０２が介在してい
る構造を有する。

【０１６４】この電界効果トランジスタ９００は、キャ
リア走行層９０３の上に積層されているソース電極９０
５とゲート電極９０８と端面がほぼ一致した状態又は一
部がオーバーラップした状態で近接している。

【０１６５】このような構造であれば、ソース電極９０
５−ゲート電極９０８間には表面準位の形成による空乏
層の影響はない。さらに、ソース電極９０５−ゲート電
極９０８間の距離が近接する。したがって、エンハンス
メントモードで電界効果トランジスタを動作させた場合
においても、ソース電極９０５−ゲート電極９０８間の
抵抗値を低くすることができ、優れた特性を得ることが
できた。

【０１６６】また、キャリア走行層９０３にキャリア供
給層９０４を積層した構造であるため、キャリア供給層
９０４側が空乏化し、キャリア走行層９０３に電子がた
まり、高電子移動度のトランジスタとすることができ
る。また、バッファ層９０２が設けられているので、リ
ーク電流が少なく、高性能となる。

【０１６７】本実施形態における基板９０１としては、
例えばサファイア、炭化シリコンなどがある。

【０１６８】また、バッファ層９０２は、キャリア走行
層９０３より電子親和力の小さな窒化物半導体で構成さ
れることが好ましく、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ
及び上記３種の窒化物半導体の混合物等がある。ただ
し、ＩｎＮを含む窒化物半導体は電子親和力が大きくな
り、キャリア走行層９０３よりも電子親和力が大きくな
った場合リーク電流の原因となるため、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ
（０≦ｚ≦１）を用いることが好ましい。この窒化物半
導体中にｎ型不純物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅな
ど、ｐ型不純物として、例えばＢｅ、Ｃなどを添加する
ことも可能である。

【０１６９】また、キャリア走行層９０３としての窒化
物半導体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ及
び上記３種の窒化物半導体の混合物等がある。ただし、
ＡｌＮを含む窒化物半導体は電子輸送特性が他の窒化物
半導体と比較して劣るため、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦
１）を用いることが好ましい。この窒化物半導体中にｎ
型不純物として、例えばＳｉ、Ｓ、Ｓｅなど、ｐ型不純
物として、例えばＢｅ、Ｃなどを添加することも可能で
ある。不純物濃度が高ければデプレッションモードとな
り、不純物濃度が低ければ、エンハンスモードとなる。

【０１７０】キャリア供給層９０４はキャリア走行層９
０３よりも電子親和力の小さい窒化物半導体が選択さ
れ、目的によりＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ及び上記３種の
窒化物半導体の混合物等を用いることができる。ただ
し、ＩｎＮを含む窒化物半導体は電子親和力が大きくな
るため、Ａｌ_yＧａ_1-yＮ（０≦ｙ≦１）を用いることが
好ましい。キャリア供給層のｎ型不純物として、例えば
Ｓｉ、Ｓ、Ｓｅなど、ｐ型不純物として、例えばＢｅ、
Ｃなどを添加することも可能であり、その濃度も目的に
応じて所望の濃度とすることができる。さらにＡｌＧａ
Ｎ中のＮ空孔がｎ型不純物と同様に振舞い電子を放出す
るため、目的によっては不純物を添加する必要はない。

【０１７１】ゲート電極９０８としては、キャリア供給
層である窒化物半導体層とショットキー接触する金属で
あればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａ
ｌ、Ａｕ等の金属を用いることができ、複数の前記金属
を積層した構造とすることもできる。

【０１７２】ソース電極９０５、ドレイン電極９０７と
しては、キャリア供給層である窒化物半導体層とオーミ
ック接触する金属であればよく、例えばＷ、Ｍｏ、Ｓ
ｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ等の金属を用いることがで
き、複数の前記金属を積層した構造とすることもでき
る。

【０１７３】なお、ソース電極９０５上に形成されてい
る窒化シリコン膜９０６の一部を除去し、一旦ソース電
極９０５を露出した後所望の金属を配することで、ソー
ス電極９０５にパッドを備えることもできる。

【０１７４】また、窒化物半導体、窒化シリコン膜、各
層の膜厚は素子の目的に応じて各々所望の厚さとするこ
とができる。

【０１７５】第９実施形態の電界効果トランジスタ９０
０は、基板９０１上に、第一の窒化物半導体からなるバ
ッファ層９０２、第二の窒化物半導体からなるキャリア
走行層９０３、第三の窒化物半導体からなるキャリア供
給層９０４を例えば有機金属気相エピタキシー法により
形成後、所望の位置にキャリア供給層９０４とオーミッ
ク接触する第一の金属からなるソース電極９０５を例え
ば蒸着で形成し、さらに窒化シリコン膜９０６を例えば
スパッタリング法で形成し、所望の位置の窒化シリコン
膜９０６を除去後、キャリア供給層９０３とオーミック
接触する第二の金属をドレイン電極９０７として例えば
蒸着で形成し、窒化シリコン膜９０６上でかつソース電
極９０５の最もドレイン電極９０７側を含む、もしくは
ソース電極９０５の最もドレイン電極９０７側に接する
位置に第三の金属をゲート電極９０８として例えば蒸着
で形成することで電界効果トランジスタが製作される。

【０１７６】本発明の第９実施形態の実施例を示す。第
９実施形態の電界効果トランジスター９００は、基板９
０１としてサファイア基板（例えば（０００１）基
板）、第一の窒化物半導体からなるバッファ層９０２と
してＧａＮ層（膜厚２μｍ）、第二の窒化物半導体９０
３としてＩｎＧａＮ層（Ｉｎ組成比０．１、膜厚１５ｎ
ｍ）、２×１０¹⁸ｃｍ^-3のＳｉを添加した第三の窒化物
半導体からなるキャリア供給層９０４としてＡｌＧａＮ
層（Ａｌ組成比０．３、膜厚２０ｎｍ）、第一の金属か
らなるソース電極９０５としてＴｉ／Ａｌ（Ｔｉ層の膜
厚２０ｎｍ、Ａｌ層の膜厚２００ｎｍ）、窒化シリコン
膜９０６の膜厚を１０ｎｍ、第二の金属からなるドレイ
ン電極９０７としてＴｉ／Ａｌ（Ｔｉ層の膜厚２０ｎ
ｍ、Ａｌ層の膜厚２００ｎｍ）、第三の金属からなるゲ
ート電極９０８としてＡｌ（膜厚２００ｎｍ）を用いる
ことにより作製される。

【０１７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電界効果
トランジスタによれば、ゲート電極−ソース電極間の抵
抗値を低くでき、とりわけ、エンハンスメントモードで
動作させる場合、高周波特性にすぐれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の電界効果トランジスタ
を示す断面構造図である。

【図２】本発明の第２実施形態の電界効果トランジスタ
を示す断面構造図である。

【図３】本発明の第３実施形態の電界効果トランジスタ
を示す断面構造図である。

【図４】本発明の第４実施形態の電界効果トランジスタ
を示す断面構造図である。

【図５】本発明の第５実施形態の電界効果トランジスタ
を示す断面構造図である。

【図６】本発明の第６実施形態の電界効果トランジスタ
を示す断面構造図である。

【図７】本発明の第７実施形態の電界効果トランジスタ
を示す断面構造図である。

【図８】本発明の第８実施形態の電界効果トランジスタ
を示す断面構造図である。

【図９】本発明の第９実施形態の電界効果トランジスタ
を示す断面構造図である。

【図１０】従来技術の電界効果トランジスタを示す断面
構造図である。

【符号の説明】

１０１ 基板 １０２ キャリア走行層 １０３ 窒化シリコン膜 １０４ ドレイン電極 １０５ ゲート電極 １０６ ソース電極 ２０１ 基板 ２０２ キャリア走行層 ２０３ キャリア供給層 ２０４ 窒化シリコン膜 ２０５ ドレイン電極 ２０６ ゲート電極 ２０７ ソース電極、 ３０１ 基板 ３０２ バッファ層 ３０３ キャリア走行層 ３０４ キャリア供給層 ３０５ 窒化シリコン膜 ３０６ ドレイン電極 ３０７ ゲート電極 ３０８ ソース電極 ４０１ 基板 ４０２ バッファ層 ４０３ キャリア走行層 ４０４ キャリア供給層 ４０５ 窒化シリコン膜 ４０６ ドレイン電極 ４０７ ゲート電極 ４０８ ソース電極 ５０１ 基板 ５０２ 第１バッファ層 ５０３ 第二バッファ層 ５０４ キャリア走行層 ５０５ キャリア供給層 ５０６ 窒化シリコン膜 ５０７ ドレイン電極 ５０８ ゲート電極 ５０９ ソース電極 ６０１ 基板 ６０２ 第一バッファ層 ６０３ 第二バッファ層 ６０４ キャリア走行層 ６０５ キャリア供給層 ６０６ 窒化シリコン膜 ６０７ ドレイン電極 ６０８ ゲート電極 ６０９ ソース電極 ７０１ 基板 ７０２ キャリア走行層 ７０３ ソース電極 ７０４ 窒化シリコン膜 ７０５ ドレイン電極 ７０６ ゲート電極 ８０１ 基板 ８０２ キャリア走行層 ８０３ キャリア供給層 ８０４ ソース電極 ８０５ 窒化シリコン膜 ８０６ ドレイン電極 ８０７ ゲート電極 ９０１ 基板 ９０２ バッファ層 ９０３ キャリア走行層 ９０４ キャリア供給層 ９０５ ソース電極 ９０６ 窒化シリコン膜 ９０７ ドレイン電極 ９０８ ゲート電極 １００１ サファイア基板 １００２ ＡｌＮ層 １００３ ＧａＮ層 １００４ ＡｌＮ層 １００５ ＧａＮ動作層 １００６ Ｓｉ₃Ｎ₄膜 １００７ ソース電極 １００８ ドレイン電極 １００９ ゲート電極

フロントページの続き (72)発明者 笠原 健資 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 高橋 裕之 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 宮本 広信 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−294452（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−289216（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−302623（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−82081（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 29/78 H01L 29/778 H01L 21/336 H01L 21/338

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソース電極とドレイン電極間のキャリア
   走行層として窒化物半導体層を有し、前記キャリア走行
   層のキャリアの走行を絶縁体層を介してゲート電極で制
   御する電界効果トランジスタにおいて、 前記ソース電極が、前記ゲート電極が形成されている前
   記キャリア走行層の面と反対側の面の前記キャリア走行
   層側に形成されていることを特徴とする電界効果トラン
   ジスタ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電界効果トランジスタに
   おいて、 前記ゲート電極と前記ソース電極とが、前記キャリア走
   行層を介して互いの一部が対向していることを特徴とす
   る電界効果トランジスタ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の電界効果トランジ
   スタにおいて、 前記キャリア走行層の前記ゲート電極が形成されている
   側の面に、キャリア供給層として、前記キャリア走行層
   より電子親和力の小さな窒化物半導体層が積層されてい
   ることを特徴とする電界効果トランジスタ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３いずれかに記載の電界効果
   トランジスタにおいて、 前記キャリア走行層のソース電極側の面に、バッファ−
   層として、前記キャリア走行層より電子親和力の小さな
   窒化物半導体層が積層されていることを特徴とする電界
   効果型トランジスタ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４いずれかに記載の電界効果
   トランジスタにおいて、 前記キャリア走行層が、Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０≦ｘ≦
   １）層であることを特徴とする電界効果トランジスタ。
6. 【請求項６】 請求項３〜５いずれかに記載の電界効果
   トランジスタにおいて、 前記キャリア供給層としての前記キャリア走行層より電
   子親和力の小さな窒化物半導体層が、Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ
   Ｎ（０≦ｙ≦１）層であることを特徴とする電界効果ト
   ランジスタ。
7. 【請求項７】 請求項４〜６いずれかに記載の電界効果
   トランジスタにおいて、 前記バッファ層としての前記キャリア走行層より電子親
   和力の小さな窒化物半導体層が、Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚＮ
   （０≦ｚ≦１）層であることを特徴とする電界効果トラ
   ンジスタ。
8. 【請求項８】 請求項１〜７いずれかに記載の電界効果
   トランジスタにおいて、 前記ゲート電極と前記ソース電極間の窒化物半導体層の
   合計の厚みが３μｍ以下であることを特徴とする電界効
   果トランジスタ。
9. 【請求項９】 ソース電極とドレイン電極間のキャリア
   走行層として窒化物半導体層を有し、前記キャリア走行
   層のキャリアの走行をゲート電極で制御するするととも
   に、前記ゲート電極と前記キャリア走行層との間に絶縁
   体層が介在し、かつ、前記ゲート電極が、前記ソース電
   極と前記絶縁体層を介して離間している電界効果トラン
   ジスタにおいて、 前記ゲート電極の一部が、前記ソース電極と重なって前
   記絶縁体層の上に積層されていることを特徴とする電界
   効果トランジスタ。
10. 【請求項１０】 ソース電極とドレイン電極間のキャリ
    ア走行層として窒化物半導体層を有し、前記キャリア走
    行層のキャリアの走行をゲート電極で制御するするとと
    もに、前記ゲート電極と前記キャリア走行層との間に絶
    縁体層が介在し、かつ、前記ゲート電極が、前記ソース
    電極と前記絶縁体層を介して離間している電界効果トラ
    ンジスタにおいて、 前記キャリア走行層の前記ゲート電極側の面に、キャリ
    ア供給層として、前記キャリア走行層より電子親和力の
    小さな窒化物半導体層が積層されていることを特徴とす
    る電界効果型トランジスタ。
11. 【請求項１１】 ソース電極とドレイン電極間のキャリ
    ア走行層として窒化物半導体層を有し、前記キャリア走
    行層のキャリアの走行をゲート電極で制御するするとと
    もに、前記ゲート電極と前記キャリア走行層との間に絶
    縁体層が介在し、かつ、前記ゲート電極が、前記ソース
    電極と前記絶縁体層を介して離間している電界効果トラ
    ンジスタにおいて、 前記キャリア走行層の前記ゲート電極が積層されている
    側と反対側の面に、バッファ層として前記キャリア走行
    層より電子親和力の小さな窒化物半導体層が積層されて
    いることを特徴とする電界効果トランジスタ。
12. 【請求項１２】 請求項９記載の電界効果トランジスタ
    において、 前記キャリア走行層の前記ゲート電極側の面に、キャリ
    ア供給層として、前記キャリア走行層より電子親和力の
    小さな窒化物半導体層が積層され、及び／又は前記キャ
    リア走行層の前記ゲート電極が積層されている側と反対
    側の面に、バッファ層として前記キャリア走行層より電
    子親和力の小さな窒化物半導体層が積層されていること
    を特徴とする電界効果トランジスタ。
13. 【請求項１３】 請求項９〜１２いずれかに記載の電界
    効果トランジスタにおいて、 前記キャリア走行層が、Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０≦ｘ≦
    １）層であることを特徴とする電界効果トランジスタ。
14. 【請求項１４】 請求項１１〜１３いずれかに記載の電
    界効果トランジスタにおいて、 前記キャリア供給層としての前記キャリア走行層より電
    子親和力の小さな窒化物半導体層が、Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ
    Ｎ（０≦ｙ≦１）層であることを特徴とする電界効果ト
    ランジスタ。
15. 【請求項１５】 請求項１２〜１４いずれかに記載の電
    界効果トランジスタにおいて、 前記バッファ層としての前記キャリア走行層より電子親
    和力の小さな窒化物半導体層が、Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚＮ
    （０≦ｚ≦１）層であることを特徴とする電界効果トラ
    ンジスタ。