JP4875701B2 - 窒化ガリウム高電子移動度トランジスタ構造の製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム高電子移動度トランジスタ構造の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4875701B2 JP4875701B2 JP2008512346A JP2008512346A JP4875701B2 JP 4875701 B2 JP4875701 B2 JP 4875701B2 JP 2008512346 A JP2008512346 A JP 2008512346A JP 2008512346 A JP2008512346 A JP 2008512346A JP 4875701 B2 JP4875701 B2 JP 4875701B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flux
- aluminum
- layer
- aln
- reactive nitrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 28
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 title description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 94
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 52
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 49
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 26
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 22
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 claims description 7
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 5
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 38
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 4
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 3
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
- H01L29/7786—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
- H01L29/7787—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT with wide bandgap charge-carrier supplying layer, e.g. direct single heterostructure MODFET
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02439—Materials
- H01L21/02455—Group 13/15 materials
- H01L21/02458—Nitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
- H01L29/7782—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with confinement of carriers by at least two heterojunctions, e.g. DHHEMT, quantum well HEMT, DHMODFET
- H01L29/7783—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with confinement of carriers by at least two heterojunctions, e.g. DHHEMT, quantum well HEMT, DHMODFET using III-V semiconductor material
- H01L29/7785—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with confinement of carriers by at least two heterojunctions, e.g. DHHEMT, quantum well HEMT, DHMODFET using III-V semiconductor material with more than one donor layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
- H01L29/2003—Nitride compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
本発明は一般に、窒化ガリウム（ＧａＮ）高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）構造に関する。
当分野において周知のように、ＧａＮ ＨＥＭＴ装置は、最適性能のために絶縁バッファ層を必要とする。バッファ層の深くを流れる調節されない電流は、出力パワー及び効率を劣化させよう。図１は、絶縁ＳｉＣ基板表面に成長させた典型的なＧａＮ ＨＥＭＴ構造を示す。窒化アルミニウム（ＡｌＮ）核形成層をまず基板表面に成長させ、というのは、窒化ガリウムは、ＳｉＣ表面に直接に成長させると、ＧａＮ／ＳｉＣ界面でかなりの伝導率スパイクを示すであろうからである。ＡｌＮは、高い抵抗率を促進する非常に大きなバンドギャップ（６．３eV）を有する。
しかしながら、ＡｌＮ層を用いてさえも、本願発明者らは、ＨＥＭＴ材料において伝導率スパイクを観察した。図２は、厚さ１３５０オングストロームを有するＡｌＮ核形成層を有した試料のドーピング−厚さプロットを示す。プロットは、深さ１０４オングストロームまたはｌμmで材料の深くで伝導率スパイクを示す。逆方向バイアスリーク電流も、この試料に関して、水銀プローブ系（mercury probe system）を使用して測定した。図３に示すように、リーク電流は−８０ボルトでかなりのものだった（２０アンペア／cm２）。図１に示す試料におけるＡｌＮを、Ａｌ／Ｎ比約１．５７を用いて成長させ、ここで、比Ａｌ／Ｎは、Ａｌ対反応性窒素の比であり、アルミニウム流束と比較してはるかに大きい窒素流束を使用しているが、少量の窒素流束のみが反応性であることが指摘される。このＡｌ対反応性窒素の比は、成長表面において反応性窒素に対して約５７％過剰のアルミニウムが存在したことを示す。１より大きいＡｌ対反応性窒素の比（アルミニウムに富んでいる）は、改良された膜をもたらすことが実験的に見い出された。
図４は、図１の試料のＳＩＭＳ（２次イオン質量分析法）プロファイルを示す。Ｎ型伝導スパイクは、ＡｌＮ層を通って移動し、ＡｌＮ／ＧａＮ界面で蓄積しつつある、ＳｉＣ基板からのシリコンによって生じる。ＧａＮはシリコンによって容易にドープされ、これは、伝導率をもたらす。図１に示す試料は、Ａｌ／Ｎ＝１．５７を用いて成長させた１３５０オングストロームＡｌＮ層を含む。プロファイルは、厚いＡｌＮ層を通って移動し、ＧａＮ／ＡｌＮ界面で蓄積しつつある、ＳｉＣ基板からのシリコンを示す。
本願発明者らは、厚いＡｌＮ層を通るこのような素早いシリコン拡散のための機構は、ＳｉＣ基板と反応する表面の過剰のアルミニウムが理由となっていると考えている。本願発明者らの成長温度約７５０℃で、アルミニウムは液体である。
Ａｌ（液体）＋ＳｉＣ→Ａｌ４Ｃ３＋Ａｌ（液体＋Ｓｉ） （１）
シリコンは現在液体状態にあるので、これは、過剰のアルミニウムを用いて成長させたＡｌＮ膜を通って素早く移動することができる。
Ａｌ（液体）＋ＳｉＣ→Ａｌ４Ｃ３＋Ａｌ（液体＋Ｓｉ） （１）
シリコンは現在液体状態にあるので、これは、過剰のアルミニウムを用いて成長させたＡｌＮ膜を通って素早く移動することができる。
本願発明者らは、ドーピングの源（シリコン）及び素早いドーパント移動のための機構を発見したので、２段階ＡｌＮ核形成層を有する構造が提供される。古いプロセスにおいては、ＡｌＮにおけるシリコン濃度は、１×１０２０cm−３より大きくてピークに達した。本発明に従うプロセスにおいては、シリコン濃度は、３×１０１８cm−３未満でピークに達した。従って、本発明によれば、ＡｌＮはシリコンを実質的に含まない。
本発明によれば、全ＡｌＮ層を、１より大きいＡｌ対反応性窒素の比（アルミニウムに富んでいる）を用いて分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）によって従来のように成長させて、良好なＡｌＮ材料品質を得ることができることが証明された。
１具体例においては、最初のＡｌＮ層を、Ａｌ対反応性窒素の比１未満（窒素に富んでいる）を用いて成長させ、その結果、ＳｉＣ表面と反応する自由なアルミニウムは存在しない。一旦ＳｉＣ表面がＡｌＮによって完全に被覆されたら、層の残りのために、Ａｌ対反応性窒素の比を１より大きく（アルミニウムに富んでいる）増大させて、材料品質を改良する。最初の層は薄くすることができ（３０〜２００オングストローム）、というのは、その機能は、ＳｉＣ表面を被覆することだからである。この層を薄くすることによって、ＡｌＮを窒素に富んでいるように成長させることに関連した粗さは最小になる。Ａｌに富んでいるように成長させた第２のＡｌＮ層は、材料品質を改良する。
本発明によれば、基板、基板表面に堆積されＡｌ対反応性窒素の比１未満を有する第１のＡｌＮ層、及び第１のＡｌＮ層表面に堆積され１より大きいＡｌ対反応性窒素の比を有する第２のＡｌＮ層を有する半導体構造が提供される。
１具体例においては、基板はシリコンの化合物であり、ここで、第１のＡｌＮ層はシリコンを実質的に含まない。
本発明によれば、半導体構造を形成する方法であって：アルミニウム流束より大きい反応性窒素流束を用いて、ＡｌＮの層を、シリコンの化合物を含む基板表面に成長させることと；アルミニウム及び反応性窒素流束を変え、その結果、アルミニウム流束は反応性窒素流束より大きいことと；を含む方法が提供される。
本発明によれば、半導体構造を形成する方法であって：アルミニウム流束より大きい反応性窒素流束を用いて、ＡｌＮの層を、シリコンの化合物を含む基板表面に成長させることと；アルミニウム及び反応性窒素流束を変え、その結果、アルミニウム流束は反応性窒素流束より大きいことと；を含む方法が提供される。
本発明の１つ以上の具体例の詳細を、添付図面及び下記の説明において説明する。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、説明及び図面から、及び請求の範囲から明瞭になろう。
様々な図面における同様の参照記号は、同様の要素を示す。
ここから図５を参照すると、ＧａＮ ＨＥＭＴ構造１０が、基板１２からのシリコン移動が理由となっているバッファ伝導率を防ぐために示される。基板１２はシリコンの化合物である。本明細書において、化合物は炭化ケイ素、ＳｉＣである。ＧａＮ ＨＥＭＴ構造１０を、シリコン移動のかなりの低減を有して成長させた２段階ＡｌＮ層１４を用いて形成する。第１のＡｌＮ層１４ａは、１１５オングストローム厚さであり、基板１２の表面のＡｌ対反応性窒素の比０．９７を有した。第２の層１４ｂは、３０５オングストローム厚さであり、第１の層１４ａ表面のＡｌ対反応性窒素の比１．２１を有し、総ＡｌＮ層１４厚さ４２０オングストロームを与えた。構造１０の場合のＳＩＭＳプロファイルを図６に示す。図４との比較は、ＧａＮ／ＡｌＮ界面での最大シリコン（Ｓｉ）ピークは、係数で１００低減したことを示す。従って、ＡｌＮ層１４は、シリコンを実質的に含まない。こうした改良は、たとえ、図５における総ＡｌＮ厚さが、上記に検討した図１におけるものの３分の１でも得られた。
構造１０を完成させる際に、ＧａＮ層１６を第２の層１４ｂＡｌＮ表面に成長させる。所望により、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ層１５をＧａＮ層１６の下に成長させてよい。
ＡｌｘＧａ１−ｘＮ層１８をＧａＮ層１６表面に成長させる。ＧａＮのキャップ層２０をＡｌＸＧａ１−ｘＮ層表面に成長させてよい。ＭＢＥ装置から除去した後に、任意の従来の仕方で、ソース（Ｓ）及びドレイン（Ｄ）（電極）を、キャップが存在する場合に層２０と及びキャップが存在しない場合に層１８とオーミックコンタクトした状態で形成し、ゲート電極（Ｇ）を、キャップが存在する場合に層２０と及びキャップが存在しない場合に層１８とショットキー接触した状態で形成する。
ＡｌｘＧａ１−ｘＮ層１８をＧａＮ層１６表面に成長させる。ＧａＮのキャップ層２０をＡｌＸＧａ１−ｘＮ層表面に成長させてよい。ＭＢＥ装置から除去した後に、任意の従来の仕方で、ソース（Ｓ）及びドレイン（Ｄ）（電極）を、キャップが存在する場合に層２０と及びキャップが存在しない場合に層１８とオーミックコンタクトした状態で形成し、ゲート電極（Ｇ）を、キャップが存在する場合に層２０と及びキャップが存在しない場合に層１８とショットキー接触した状態で形成する。
ドーピング−深さプロファイル、図７Ａ、及び、図７Ｂに示す電流（Ｉ）−電圧（Ｖ）すなわち、Ｉ−Ｖ、リーク結果において、対応する改良が観察された。図２及び７Ａを比較した際に、除去されないとしても、ドーピングスパイクはかなり低減した。図３及び図７Ｂを比較した際に、−８０ボルトでのリーク電流（図３）は、ほぼ４桁、２０アンペア／cm２から２．８×１０−３アンペア／cm２（図７Ｂ）に低下したことが指摘され、ここで、図７Ａは、２段階ＡｌＮバッファ層１４を使用するＧａＮ ＨＥＭＴ１０の場合のドーピング−深さプロットであり、図７Ｂは、−８０ボルトでリーク電流は２．８mA/cm２であることを示す、図５の構造の水銀プローブＩ−Ｖリーク測定である。
窒素分子、Ｎ２、は、アルミニウムと反応してＡｌＮを形成するには安定すぎることが指摘される。本願発明者らが使用するプロセスは、窒素ガスを、窒素分子の幾らかを励起して反応性窒素（窒素原子及び励起した窒素分子、Ｎ２の組合せ）を形成する高周波（ＲＦ）プラズマを通して流すことである。アルミニウムと反応する反応性窒素の量は、総窒素流れの約１％のみである。これが理由となって、本願発明者らは装置を校正しなければならない。その結果として、アルミニウム流束よりもはるかに大きい、基板に命中する窒素流束が存在する。考察の対象となっている流束比はＡｌ対反応性窒素の比であり、Ａｌ対窒素の比ではない。窒素に富んでいる成長条件は、基板表面に当る反応性窒素原子（アルミニウムと反応できる）の割合は、基板表面に命中するアルミニウム原子の割合より大きいことを意味する。逆の条件は、アルミニウムに富んている。
より詳細には、本願発明者らは、通常、基板表面に当るアルミニウム原子の割合（またアルミニウム流束と呼ぶ）を調節することによって、窒素に富んでいるからアルミニウムに富んでいるに変える。アルミニウムは蒸発し、アルミニウム流束を決定する蒸気圧は、アルミニウムの炉内温度と共に指数関数的に増大する。本願発明者らは、以下の手段によって、いつアルミニウム流束＝反応性窒素流束になるか決定する：まず、ＡｌｘＧａ１−ｘＮを成長させる。（ＡｌＮの場合、ＡｌＧａＮの場合に使用したのと同じ窒素プラズマ条件を使用しよう。同じ窒素プラズマ条件を使用しない場合、本願発明者らは、異なる条件が窒素流束に及ぼす影響を推定する。）Ｘ線測定からアルミニウム濃度を測定する。例えば、これはＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎだったと仮定する。ＡｌＮの場合にＡｌ流束＝Ｎ反応性流束を用いて成長させるために、その場合、本願発明者らは４倍のアルミニウム流束を必要とし、従って炉内温度を４倍の蒸気圧を実現するために上昇させなければならないことを意味する。本願発明者らがより高いアルミニウム炉内温度（従ってより高い蒸気圧）を使用する場合、成長条件はアルミニウムに富んでいる。
本発明に従うプロセスにおいては、シリコン濃度は３×１０１８cm−３未満でピークに達した。従って、本発明によれば、ＡｌＮはシリコンを実質的に含まない。
図５の構造を形成するプロセスは、図８を参照すると、次の通り：
基板表面でいつＡｌ流束が反応性Ｎ流束と等しくなるか決定することによって、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）装置を校正する、工程８００。シリコンの化合物を有する基板を、校正したＭＢＥ装置中に入れる、工程８０２。基板１２表面の上に、アルミニウム原子の流束及び反応性窒素原子の流束を指向する、工程８０４。アルミニウム及び反応性窒素流束を調節し、その結果、反応性窒素流束はアルミニウム流束より大きい、工程８０４。ＡｌＮの層１４ａを厚さ３０〜３００オングストロームまで成長させる、工程８０６。アルミニウム及び反応性窒素流束を変え、その結果、アルミニウム流束は反応性窒素流束より大きい、工程８０８。ＡｌＮの層１４ｂを、厚さ５０〜１０００オングストロームまで成長させる、工程８１０。アルミニウム濃度をｘ＝ｌからｘ＝０にランプダウンさせ、厚さ０オングストローム（すなわち、傾斜無し）〜２０００オングストロームを有する、傾斜（graded）ＡｌＸＧａ１−ｘＮ層１５を成長させる、工程８１２。厚さ０．３〜３．０ミクロンを有するＧａＮ層１６を成長させる、工程８１４。０．０５＜ｘ＜０．４０及び厚さ１００〜５００オングストロームを有するＡｌｘＧａ１−ｘＮ層１８を成長させる、工程８１６。厚さ０オングストローム（キャップ無し）〜３００オングストロームを有するＧａＮキャップ層２０を成長させる、工程８１８。
図５の構造を形成するプロセスは、図８を参照すると、次の通り：
基板表面でいつＡｌ流束が反応性Ｎ流束と等しくなるか決定することによって、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）装置を校正する、工程８００。シリコンの化合物を有する基板を、校正したＭＢＥ装置中に入れる、工程８０２。基板１２表面の上に、アルミニウム原子の流束及び反応性窒素原子の流束を指向する、工程８０４。アルミニウム及び反応性窒素流束を調節し、その結果、反応性窒素流束はアルミニウム流束より大きい、工程８０４。ＡｌＮの層１４ａを厚さ３０〜３００オングストロームまで成長させる、工程８０６。アルミニウム及び反応性窒素流束を変え、その結果、アルミニウム流束は反応性窒素流束より大きい、工程８０８。ＡｌＮの層１４ｂを、厚さ５０〜１０００オングストロームまで成長させる、工程８１０。アルミニウム濃度をｘ＝ｌからｘ＝０にランプダウンさせ、厚さ０オングストローム（すなわち、傾斜無し）〜２０００オングストロームを有する、傾斜（graded）ＡｌＸＧａ１−ｘＮ層１５を成長させる、工程８１２。厚さ０．３〜３．０ミクロンを有するＧａＮ層１６を成長させる、工程８１４。０．０５＜ｘ＜０．４０及び厚さ１００〜５００オングストロームを有するＡｌｘＧａ１−ｘＮ層１８を成長させる、工程８１６。厚さ０オングストローム（キャップ無し）〜３００オングストロームを有するＧａＮキャップ層２０を成長させる、工程８１８。
本発明の多数の具体例を説明してきた。しかし、様々な修正を、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行うことができることは理解されよう。従って、他の具体例は、請求の範囲内にある。
Claims (3)
- 半導体構造を形成する方法であって、該方法は、
ＡｌＮの層をシリコンの化合物を含む基板表面に成長させるステップであって、該ステップは、反応性窒素流束がアルミニウム流束より大きいアルミニウム原子の流束及び反応性窒素原子の流束を前記基板表面に指向させるステップを含む、ステップと、
前記アルミニウム及び反応性窒素流束を変え、その結果、前記アルミニウム流束を前記反応性窒素流束より大きくするステップと、
を含み、
前記アルミニウム流束より大きい反応性窒素流束を用いる前記ＡｌＮの層を基板表面に成長させるステップは、このようなＡｌＮの層を厚さ３０〜３００オングストロームに成長させるステップを含み、
前記反応性窒素流束より大きい前記アルミニウム流束を用いる前記ＡｌＮの層を成長させるステップは、このようなＡｌＮの層を厚さ５０〜１０００オングストロームに成長させるステップを含む、方法であって、該方法は、
それに続いて傾斜Ａｌ ｘ Ｇａ １−ｘ Ｎ層を成長させるステップを含み、
それに続いてＧａＮ層を成長させるステップを含み、
それに続いてＡｌ ｘ Ｇａ １−ｘ Ｎ層を成長させるステップを含む、
方法。 - 半導体構造を形成する方法であって、該方法は、
ＡｌＮの層をシリコンの化合物を含む基板表面に成長させるステップであって、該ステップは、流束が零ではないアルミニウム原子の流束及び反応性窒素原子の流束を前記基板表面に指向させるステップを含む、ステップと、
前記アルミニウム及び反応性窒素流束を変え、その結果、前記アルミニウム流束を前記反応性窒素流束より大きくするステップと、
を含む方法。 - 半導体構造を形成する方法であって、該方法は、
ＡｌＮの第１の層をシリコンの化合物を含む基板表面に成長させるステップであって、該ステップは、反応性窒素流束がアルミニウム流束より大きい、流束が零ではないアルミニウム原子の流束及び流束が零ではない反応性窒素原子の流束を前記基板表面に指向させるステップを含む、ステップと、
ＡｌＮの第２の層を成長させるステップであって、前記指向させたアルミニウム原子の流束及び反応性窒素原子の流束のアルミニウム及び反応性窒素の流束を変え、その結果、前記アルミニウム流束を前記反応性窒素流束より大きくするステップを含む、ステップと、
を含む方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US11/132,533 US7226850B2 (en) | 2005-05-19 | 2005-05-19 | Gallium nitride high electron mobility transistor structure |
| US11/132,533 | 2005-05-19 | ||
| PCT/US2006/017823 WO2006124387A2 (en) | 2005-05-19 | 2006-05-09 | Gallium nitride high electron mobility transistor structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008546175A JP2008546175A (ja) | 2008-12-18 |
| JP4875701B2 true JP4875701B2 (ja) | 2012-02-15 |
Family
ID=37431816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008512346A Active JP4875701B2 (ja) | 2005-05-19 | 2006-05-09 | 窒化ガリウム高電子移動度トランジスタ構造の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7226850B2 (ja) |
| EP (1) | EP1935025B1 (ja) |
| JP (1) | JP4875701B2 (ja) |
| KR (1) | KR101157921B1 (ja) |
| WO (1) | WO2006124387A2 (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007095858A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 化合物半導体デバイス用基板およびそれを用いた化合物半導体デバイス |
| US20100269234A1 (en) * | 2007-01-23 | 2010-10-28 | Donald Mathew Bennett | Close quarter battle chaps |
| JP4531071B2 (ja) * | 2007-02-20 | 2010-08-25 | 富士通株式会社 | 化合物半導体装置 |
| JP2008277655A (ja) * | 2007-05-02 | 2008-11-13 | Hitachi Cable Ltd | 半導体エピタキシャルウェハ及び電界効果トランジスタ |
| WO2011005444A1 (en) | 2009-06-22 | 2011-01-13 | Raytheon Company | Gallium nitride for liquid crystal electrodes |
| JP5343910B2 (ja) * | 2010-04-09 | 2013-11-13 | 富士通株式会社 | 化合物半導体装置の製造方法 |
| JP5668339B2 (ja) * | 2010-06-30 | 2015-02-12 | 住友電気工業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US20120153351A1 (en) * | 2010-12-21 | 2012-06-21 | International Rectifier Corporation | Stress modulated group III-V semiconductor device and related method |
| KR101761309B1 (ko) | 2011-04-19 | 2017-07-25 | 삼성전자주식회사 | ＧａＮ 박막 구조물, 그의 제조 방법, 및 그를 포함하는 반도체 소자 |
| US9147701B2 (en) | 2011-09-22 | 2015-09-29 | Raytheon Company | Monolithic InGaN solar cell power generation with integrated efficient switching DC-DC voltage convertor |
| JP2013140866A (ja) * | 2012-01-04 | 2013-07-18 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
| NZ702327A (en) | 2012-05-24 | 2016-03-31 | Raytheon Co | Liquid crystal control structure, tip-tilt-focus optical phased array and high power adaptive optic |
| JP6392498B2 (ja) * | 2013-03-29 | 2018-09-19 | 富士通株式会社 | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
| NZ713761A (en) | 2013-05-24 | 2017-05-26 | Raytheon Co | Adaptive-optic having meander resistors |
| US9620598B2 (en) * | 2014-08-05 | 2017-04-11 | Semiconductor Components Industries, Llc | Electronic device including a channel layer including gallium nitride |
| US9620362B2 (en) * | 2015-04-29 | 2017-04-11 | Taiwan Semiconductor Manufacutring Co., Ltd. | Seed layer structure for growth of III-V materials on silicon |
| JP6925117B2 (ja) * | 2016-11-18 | 2021-08-25 | エア・ウォーター株式会社 | 化合物半導体基板の製造方法および化合物半導体基板 |
| CN106449375B (zh) * | 2016-12-26 | 2024-07-05 | 英诺赛科（珠海）科技有限公司 | 含有硅掺杂氮化铝层的半导体器件及其制造方法 |
| CN106783968B (zh) * | 2016-12-26 | 2024-07-26 | 英诺赛科（珠海）科技有限公司 | 含有氮镓铝和氮镓铟的缓存层的半导体器件及其制造方法 |
| WO2019079270A1 (en) * | 2017-10-16 | 2019-04-25 | White Thomas P | MICRO HALL EFFECT DEVICES FOR SIMULTANEOUS CURRENT AND TEMPERATURE MEASUREMENTS FOR HIGH AND LOW TEMPERATURE ENVIRONMENTS |
| JP7393138B2 (ja) * | 2019-06-24 | 2023-12-06 | 住友化学株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物積層体 |
| JP7220647B2 (ja) * | 2019-12-17 | 2023-02-10 | クアーズテック株式会社 | 窒化物半導体基板及びその製造方法 |
| CN114250517B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-04-14 | 深圳大学 | 一种采用气相传输制备氮化铝晶体的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002212000A (ja) * | 2001-01-15 | 2002-07-31 | Ngk Insulators Ltd | Ｉｉｉ族窒化物膜の製造方法及びエピタキシャル基板 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5060030A (en) | 1990-07-18 | 1991-10-22 | Raytheon Company | Pseudomorphic HEMT having strained compensation layer |
| US6368983B1 (en) | 1999-04-09 | 2002-04-09 | Raytheon Company | Multi-layer wafer fabrication |
| US6271547B1 (en) | 1999-08-06 | 2001-08-07 | Raytheon Company | Double recessed transistor with resistive layer |
| US6797994B1 (en) | 2000-02-14 | 2004-09-28 | Raytheon Company | Double recessed transistor |
| US6489639B1 (en) | 2000-05-24 | 2002-12-03 | Raytheon Company | High electron mobility transistor |
| AU2001279163A1 (en) | 2000-08-04 | 2002-02-18 | The Regents Of The University Of California | Method of controlling stress in gallium nitride films deposited on substrates |
| US6391748B1 (en) * | 2000-10-03 | 2002-05-21 | Texas Tech University | Method of epitaxial growth of high quality nitride layers on silicon substrates |
| US6649287B2 (en) * | 2000-12-14 | 2003-11-18 | Nitronex Corporation | Gallium nitride materials and methods |
| US6849882B2 (en) | 2001-05-11 | 2005-02-01 | Cree Inc. | Group-III nitride based high electron mobility transistor (HEMT) with barrier/spacer layer |
| US7501023B2 (en) * | 2001-07-06 | 2009-03-10 | Technologies And Devices, International, Inc. | Method and apparatus for fabricating crack-free Group III nitride semiconductor materials |
| JP4063548B2 (ja) * | 2002-02-08 | 2008-03-19 | 日本碍子株式会社 | 半導体発光素子 |
| US6818928B2 (en) | 2002-12-05 | 2004-11-16 | Raytheon Company | Quaternary-ternary semiconductor devices |
| JP4375972B2 (ja) * | 2003-01-28 | 2009-12-02 | シャープ株式会社 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置の製造方法 |
| WO2004107406A2 (en) * | 2003-05-23 | 2004-12-09 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Semiconductor electronic devices and methods |
| US6835969B1 (en) | 2003-06-26 | 2004-12-28 | Raytheon Company | Split-channel high electron mobility transistor (HEMT) device |
| US7491626B2 (en) * | 2005-06-20 | 2009-02-17 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Layer growth using metal film and/or islands |
-
2005
- 2005-05-19 US US11/132,533 patent/US7226850B2/en active Active
-
2006
- 2006-05-09 JP JP2008512346A patent/JP4875701B2/ja active Active
- 2006-05-09 EP EP06752417.3A patent/EP1935025B1/en active Active
- 2006-05-09 KR KR1020077025621A patent/KR101157921B1/ko active IP Right Grant
- 2006-05-09 WO PCT/US2006/017823 patent/WO2006124387A2/en active Application Filing
-
2007
- 2007-03-30 US US11/693,763 patent/US20070164313A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002212000A (ja) * | 2001-01-15 | 2002-07-31 | Ngk Insulators Ltd | Ｉｉｉ族窒化物膜の製造方法及びエピタキシャル基板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2008546175A (ja) | 2008-12-18 |
| US20070164313A1 (en) | 2007-07-19 |
| EP1935025A2 (en) | 2008-06-25 |
| WO2006124387A2 (en) | 2006-11-23 |
| KR20080007235A (ko) | 2008-01-17 |
| WO2006124387A3 (en) | 2010-09-02 |
| US7226850B2 (en) | 2007-06-05 |
| EP1935025B1 (en) | 2015-09-09 |
| US20060261370A1 (en) | 2006-11-23 |
| KR101157921B1 (ko) | 2012-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4875701B2 (ja) | 窒化ガリウム高電子移動度トランジスタ構造の製造方法 | |
| JP4224253B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| EP1981076A1 (en) | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device | |
| US20110006310A1 (en) | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method | |
| EP2348530B1 (en) | Silicon carbide semiconductor device | |
| JP2007519262A5 (ja) | ||
| JPWO2006022453A1 (ja) | ＧａＮ系電界効果トランジスタおよびその製造方法 | |
| KR101256466B1 (ko) | 질화물계 이종접합 반도체 소자 및 그 제조 방법 | |
| JPH11297712A (ja) | 化合物膜の形成方法及び半導体素子の製造方法 | |
| JP2008205296A (ja) | 炭化珪素半導体素子及びその製造方法 | |
| US20230106300A1 (en) | GaN VERTICAL-CHANNEL JUNCTION FIELD-EFFECT TRANSISTORS WITH REGROWN p-GaN BY METAL ORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (MOCVD) | |
| JP5082392B2 (ja) | ショットキバリアダイオード | |
| JP3709437B2 (ja) | ＧａＮ系ヘテロ接合電界効果トランジスタ及びその特性を制御する方法 | |
| KR101256467B1 (ko) | 질화물계 이종접합 반도체 소자 및 그 제조 방법 | |
| JP2007250727A (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| KR101386119B1 (ko) | ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴ의 오믹 접합 형성방법 | |
| KR102161445B1 (ko) | 고전자 이동도 트랜지스터 구조를 가지는 센서의 제조방법 및 이를 이용한 센서 | |
| JP2007234986A (ja) | ＡｌＮ障壁層を有するＧａＮ系電界効果トランジスタ、及びそのような電界効果トランジスタの製造方法 | |
| Matsumoto | 4.2 Schottky and ohmic contacts on diamond | |
| US20240290843A1 (en) | Semiconductor element and production method for semiconductor element | |
| CN117334748B (zh) | 一种源极沟槽集成SBD与HK介质SiC UMOS及制备方法 | |
| WO2023058492A1 (ja) | ドーパントの活性化率を向上させる方法及びそれらの方法により作製された構造 | |
| JP2009231302A (ja) | 窒化物半導体結晶薄膜およびその作製方法、半導体装置およびその製造方法 | |
| KR20140016106A (ko) | 인헨스먼트 질화물 반도체 소자 및 이의 제조 방법 | |
| JP2007335736A (ja) | 窒化物半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110601 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110826 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20110909 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111104 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111125 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141202 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4875701 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |