JP4794656B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
図1ないし図10に基づいて、本実施の形態に係る半導体装置およびその製造方法について説明する。
図11に基づいて、本実施の形態に係る半導体装置について説明する。なお、インパクトイオン化現象の発生、作用は、実施の形態1で説明したとおりであり、基本的な構成は半導体装置20と同様であるので、主に異なる事項について説明する。
図12に基づいて、本実施の形態に係る半導体装置について説明する。なお、インパクトイオン化現象の発生、作用は、実施の形態1、実施の形態2で説明したとおりであり、基本的な構成は半導体装置20、半導体装置40と同様であるので、主に異なる事項について説明する。
図13に基づいて、本実施の形態に係る半導体装置について説明する。なお、インパクトイオン化現象の発生、作用は、実施の形態1ないし実施の形態3で説明したとおりであり、基本的な構成は半導体装置20、半導体装置40、半導体装置60と同様であるので、主に異なる事項について説明する。
図14に基づいて、本実施の形態に係る半導体装置について説明する。なお、インパクトイオン化現象の発生、作用は、実施の形態1ないし実施の形態4で説明したとおりであり、基本的な構成は半導体装置20、半導体装置40、半導体装置60と同様であるので、主に異なる事項について説明する。
図15に基づいて、本実施の形態に係る半導体装置について説明する。なお、インパクトイオン化現象の発生、作用は、実施の形態1ないし実施の形態5で説明したとおりであり、基本的な構成は半導体装置20、半導体装置40、半導体装置60、半導体装置100と同様であるので、主に異なる事項について説明する。
21 基板
22 バッファ層
23、23f、23s 下地化合物半導体層
24 インパクトイオン制御層
26 チャネル画定化合物半導体層
26f チャネル画定化合物半導体層(チャネル層/チャネル)
26s チャネル画定化合物半導体層(障壁層)
27 中間層
29 キャップ層
30s ソース領域
30d ドレイン領域
31 ソース電極
32 ドレイン電極
33 リセス部
33g ゲート絶縁膜
34 ゲート電極
40 半導体装置
41 基板
42 バッファ層
43、43f、43s 下地化合物半導体層
44 インパクトイオン制御層
45 中間層
46 チャネル画定化合物半導体層(障壁層)
49 キャップ層
51 ソース電極
52 ドレイン電極
53g ゲート絶縁膜
54 ゲート電極
60 半導体装置
61 基板
62 バッファ層
63、63f、63s 下地化合物半導体層
64 インパクトイオン制御層
66 チャネル画定化合物半導体層(障壁層)
71 ソース電極
72 ドレイン電極
73g ゲート絶縁膜
74 ゲート電極
80 半導体装置
81 基板
82 バッファ層
83、83f、83s 下地化合物半導体層
84 インパクトイオン制御層
85 中間層
86 チャネル画定化合物半導体層(障壁層)
89 キャップ層
91 ソース電極
92 ドレイン電極
93g ゲート絶縁膜
94 ゲート電極
100 半導体装置
101 基板
102 バッファ層
103、103f、103s、103t 下地化合物半導体層
104、104f、104s インパクトイオン制御層
105 中間層
106 チャネル画定化合物半導体層(障壁層)
109 キャップ層
111 ソース電極
112 ドレイン電極
113g ゲート絶縁膜
114 ゲート電極
120 半導体装置
121 基板
122 バッファ層
123、123f、123s 下地化合物半導体層
124 インパクトイオン制御層
126 チャネル画定化合物半導体層(障壁層)
129 キャップ層
131 ソース電極
132 ドレイン電極
133g ゲート絶縁膜
134 ゲート電極
2DEG 2次元電子ガス層(チャネル)
HJ ヘテロ接合
Tst 積層範囲の厚さ
Claims (15)
- 基板と、該基板に積層されて下地を構成する下地化合物半導体層と、該下地化合物半導体層に積層されてチャネルを画定するチャネル画定化合物半導体層とを備える半導体装置であって、
前記チャネル画定化合物半導体層に対応して形成されたゲート電極と、前記チャネル画定化合物半導体層に形成されたソース領域およびドレイン領域とを備え、
前記下地化合物半導体層の積層範囲内に積層されて前記ゲート電極に対応する前記チャネルでの電界を緩和し、前記ゲート電極に対応する前記チャネルでインパクトイオン化現象が発生する前に前記ドレイン領域の近傍でインパクトイオン化現象を発生させ、発生した電子が前記ドレイン領域に吸収され、発生した正孔が前記ソース領域に吸収されるようにインパクトイオン化現象の発生位置を制御するインパクトイオン制御層を備え、
前記下地化合物半導体層は、第1化合物半導体で形成され、前記チャネル画定化合物半導体層は、第2化合物半導体で形成され、前記インパクトイオン制御層は、前記第1化合物半導体のバンドギャップより小さいバンドギャップを有する第3化合物半導体で形成されていること
を特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置であって、
前記インパクトイオン制御層は、前記下地化合物半導体層の積層範囲内に複数形成されていること
を特徴とする半導体装置。 - 請求項1または請求項2に記載の半導体装置であって、
前記ソース領域に接合されたソース電極と、前記ドレイン領域に接合されたドレイン電極とを備えること
を特徴とする半導体装置。 - 請求項1から請求項3までのいずれか一つに記載の半導体装置であって、
前記インパクトイオン制御層は、前記下地化合物半導体層の積層範囲の中間より前記チャネル画定化合物半導体層の側に配置されていること
を特徴とする半導体装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれか一つに記載の半導体装置であって、
前記基板と前記下地化合物半導体層との間に配置され結晶格子の整合性を取るバッファ層を備え、
前記基板は非絶縁性基板であり、前記下地化合物半導体層の積層範囲の厚さは、前記バッファ層の厚さの半分より大きくしてあること
を特徴とする半導体装置。 - 請求項1から請求項5までのいずれか一つに記載の半導体装置であって、
前記第1化合物半導体、前記第2化合物半導体、および前記第3化合物半導体は、窒化物半導体で構成されていること
を特徴とする半導体装置。 - 請求項6に記載の半導体装置であって、
前記第1化合物半導体は、AlGaNであり、前記第3化合物半導体は、InGaN、GaN、または前記第1化合物半導体のAlGaNと比べてAl混晶比の小さいAlGaNのいずれか一つであること
を特徴とする半導体装置。 - 請求項6に記載の半導体装置であって、
前記第1化合物半導体は、GaNであり、前記第3化合物半導体は、InGaNであること
を特徴とする半導体装置。 - 請求項6に記載の半導体装置であって、
前記チャネル画定化合物半導体層は、2次元電子ガス層が形成されるチャネル層と、前記チャネル層に積層され前記2次元電子ガス層に対して障壁となる障壁層とを備えること
を特徴とする半導体装置。 - 請求項9に記載の半導体装置であって、
前記チャネル層は、前記下地化合物半導体層に積層されたGaN層であり、前記障壁層は、AlGaN層であること
を特徴とする半導体装置。 - 請求項6に記載の半導体装置であって、
前記チャネル画定化合物半導体層は、前記下地化合物半導体層に形成された2次元電子ガス層に対して障壁となる障壁層であること
を特徴とする半導体装置。 - 請求項11に記載の半導体装置であって、
前記下地化合物半導体層は、AlGaNで形成され、前記障壁層は、前記下地化合物半導体層を形成するAlGaNと比べてAl混晶比の大きいAlGaNで形成されていること
を特徴とする半導体装置。 - 請求項11に記載の半導体装置であって、
前記下地化合物半導体層は、GaNで形成され、前記障壁層は、AlGaNで形成されていること
を特徴とする半導体装置。 - 請求項9から請求項13までのいずれか一つに記載の半導体装置であって、
前記インパクトイオン制御層と前記2次元電子ガス層との間隔は、0.2μmから1.0μmまでの範囲であること
を特徴とする半導体装置。 - 請求項14に記載の半導体装置であって、
表面から前記2次元電子ガス層に達する溝で構成されたリセス部を備えること
を特徴とする半導体装置。
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