JP5134797B2 - GaN-based semiconductor device, manufacturing method thereof, and GaN-based semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、大電流が得られるパワートランジスタ等の半導体増幅素子等に用いられるGaN系半導体素子及びその製造方法並びにGaN系半導体装置に関する。 The present invention relates to a GaN-based semiconductor element used for a semiconductor amplifying element such as a power transistor capable of obtaining a large current, a manufacturing method thereof, and a GaN-based semiconductor device.
GaNやAlGaN等のGaN系III−V族化合物半導体をチャネル層に用いたMOS型FETやHEMT(High Electron Mobility Transistor)等は、SiやGaAs等を用いたMOS型FET、HEMTに比べ、動作時のオン抵抗が1桁以上も小さく、高耐圧で高温動作や大電流動作が可能となるデバイスとして注目されている。 MOS FETs and HEMTs (High Electron Mobility Transistors) that use GaN-based III-V compound semiconductors such as GaN and AlGaN for the channel layer are more operating than MOS FETs and HEMTs that use Si, GaAs, etc. The device has been attracting attention as a device capable of high temperature operation and large current operation with a high withstand voltage and a small on-resistance.
上記GaN系半導体素子は、例えば、図10に示すように、半絶縁性のサファイア基板51上に、GaNバッファ層52、アンドープGaN層53、n+型GaNドレイン層54、n−型GaN層5、p型GaNチャネル層56が積層されており、p型GaNチャネル層56の上には、ストライプ状のリッジ形状を有するn型GaNソース層57が形成されている。また、n型GaNソース層57のリッジ形状の全面とp型GaNチャネル層56の表面の一部に渡ってソース電極60が形成されている。
For example, as shown in FIG. 10, the GaN-based semiconductor element has a GaN buffer layer 52, an undoped GaN layer 53, an n + -type GaN drain layer 54, and an n − -
他方、p型GaNチャネル層56表面に積層された絶縁膜58上にゲート電極59が形成され、メサエッチングされたn+型GaNドレイン層54の露出した表面にドレイン電極61が形成されている。
しかし、上記従来のGaN系半導体素子では、以下のような問題が発生する。図10に示すGaN系半導体素子の製造方法は、サファイア基板51上に、GaNバッファ層52〜n型GaNソース層57までを積層した後、メサエッチングにより、n型GaNソース層57をリッジ形状に加工するのであるが、GaN系半導体は硬く、ウエットエッチングによる除去が困難であるので、通常プラズマ照射等によるドライエッチングが用いられる。 However, the conventional GaN-based semiconductor device has the following problems. In the method for manufacturing the GaN-based semiconductor device shown in FIG. 10, after the GaN buffer layer 52 to the n-type GaN source layer 57 are stacked on the sapphire substrate 51, the n-type GaN source layer 57 is formed into a ridge shape by mesa etching. Although it is processed, GaN-based semiconductors are hard and difficult to remove by wet etching, so dry etching by plasma irradiation or the like is usually used.
このドライエッチングでn型GaNソース層57のリッジ部を作製する場合に、リッジ部以外の部分のn型GaNソース層57は、すべてドライエッチングにより除去しなければならず、p型GaNチャネル層56の露出した表面(図で示す×××の部分)にダメージを与えていた。 When the ridge portion of the n-type GaN source layer 57 is produced by this dry etching, all of the n-type GaN source layer 57 other than the ridge portion must be removed by dry etching, and the p-type GaN channel layer 56 The exposed surface (XXX portion shown in the figure) was damaged.
このように、p型GaNチャネル層56の表面にダメージが加わると、p型GaNチャネル層56とソース電極60との接合領域はショットキー接触となって、ソース電極60とのコンタクト抵抗が高くなり、素子に電流を流すことができなくなる。また、ダメージが加わると、p型GaNチャネル層56の界面準位密度が高くなるので、ゲート電極59に正電圧を加えた場合に、すぐにnチャネルに反転しない。したがって、反転分布になるのに時間がかかり、オン抵抗が高くなって高速で素子を動作させることができないという問題があった。 As described above, when the surface of the p-type GaN channel layer 56 is damaged, the junction region between the p-type GaN channel layer 56 and the source electrode 60 becomes a Schottky contact, and the contact resistance with the source electrode 60 increases. The current cannot flow through the element. When the damage is applied, the interface state density of the p-type GaN channel layer 56 is increased, and therefore, when a positive voltage is applied to the gate electrode 59, the n-channel is not immediately inverted. Therefore, it takes time to become an inversion distribution, and there is a problem that the on-resistance becomes high and the device cannot be operated at a high speed.
一方、サファイア基板等の成長用基板とGaNとでは、格子定数が異なるため、成長用基板上に成長させたGaN系半導体層においては、基板から上下方向に伸びる転位(格子欠陥)が存在している。この格子欠陥が多くなると、ドーパントを拡散して、p型、n型に制御することが困難になる。このように、格子欠陥は電子デバイスの場合には耐圧性などの点で大きな影響を与え、転位密度を下げることはデバイスの特性向上の意味で重要である。 On the other hand, since GaN has a lattice constant different from that of a growth substrate such as a sapphire substrate, dislocations (lattice defects) extending in the vertical direction from the substrate exist in the GaN-based semiconductor layer grown on the growth substrate. Yes. When this lattice defect increases, it becomes difficult to diffuse the dopant and control it to p-type and n-type. As described above, in the case of an electronic device, the lattice defect has a great influence in terms of pressure resistance and the like, and lowering the dislocation density is important in terms of improving device characteristics.
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、チャネル層のコンタクト抵抗を小さくし、またオン抵抗も小さくするとともに、格子欠陥の転位密度を少なくすることができるGaN系半導体素子およびその製造方法並びにGaN系半導体装置を提供することを目的としている。 The present invention was devised to solve the above-described problem, and can reduce the contact resistance of the channel layer, reduce the on-resistance, and reduce the dislocation density of lattice defects. An object is to provide an element, a manufacturing method thereof, and a GaN-based semiconductor device.
上記目的を達成するために、本発明のGaN系半導体素子は、GaN系半導体からなるチャネル層と、前記チャネル層を挟んで配置されたソース層及びドレイン層を備えたGaN系半導体素子であって、前記ソース層は選択成長によって形成されたリッジ部を有し、隣接する2つのリッジ部に挟まれたチャネル層表面から前記2つのリッジ部表面に渡ってソース電極が形成され、前記選択成長で用いられた選択成長用マスクが前記チャネル層表面に残されており、前記選択成長用マスク上にゲート電極が設けられていることを主要な特徴とする。 In order to achieve the above object, a GaN-based semiconductor device of the present invention is a GaN-based semiconductor device comprising a channel layer made of a GaN-based semiconductor, and a source layer and a drain layer arranged with the channel layer interposed therebetween. the source layer has a ridge portion formed by the selective growth, the source electrode over the adjacent two ridges sandwiched by the channel layer surface to the two ridge surfaces are formed by the selective growth The main feature is that the selective growth mask used is left on the surface of the channel layer, and a gate electrode is provided on the selective growth mask.
また、本発明のGaN系半導体装置は、GaN系半導体からなるチャネル層と、前記チャネル層を挟んで配置されたソース層及びドレイン層を備えたGaN系半導体素子であって、前記ソース層は選択成長によって形成されたリッジ部を有し、隣接する2つのリッジ部に挟まれたチャネル層表面から前記2つのリッジ部表面に渡ってソース電極が形成され、前記選択成長で用いられた選択成長用マスクが前記チャネル層表面に残されており、前記選択成長用マスク上にゲート電極が設けられているGaN系半導体素子を備えたことを主要な特徴とする。 The GaN-based semiconductor device of the present invention is a GaN-based semiconductor element including a channel layer made of a GaN-based semiconductor, and a source layer and a drain layer disposed so as to sandwich the channel layer, and the source layer is selected A source electrode is formed from a channel layer surface sandwiched between two adjacent ridge portions to a surface of the two ridge portions having a ridge portion formed by growth, and used for the selective growth. A main feature is that a GaN-based semiconductor element is provided in which a mask is left on the surface of the channel layer and a gate electrode is provided on the selective growth mask .
また、本発明のGaN系半導体素子の製造方法は、GaN系半導体からなるチャネル層と、前記チャネル層を挟んで配置されたソース層及びドレイン層を備えたGaN系半導体素子の製造方法であって、前記チャネル層上に選択成長用マスクを積層する第1工程と、前記選択成長用マスクの一部を除去して開口部を形成する第2工程と、前記開口部にソース層を成長させて前記選択成長用マスクを挟んでリッジ部を形成する第3工程と、前記選択成長用マスクをウエットエッチングにより除去する第4工程と、前記選択成長用マスク除去後のチャネル層表面にソース電極の一部を形成する第5工程とを有することを主要な特徴とする。 The method for manufacturing a GaN-based semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a GaN-based semiconductor device comprising a channel layer made of a GaN-based semiconductor, and a source layer and a drain layer arranged with the channel layer interposed therebetween. A first step of stacking a selective growth mask on the channel layer; a second step of removing a part of the selective growth mask to form an opening; and a source layer grown on the opening. A third step of forming a ridge portion with the selective growth mask interposed therebetween, a fourth step of removing the selective growth mask by wet etching, and a source electrode on the surface of the channel layer after the removal of the selective growth mask. And a fifth step of forming the part .
本発明によれば、選択成長によってソース層を形成し、選択成長に用いたマスクをウエットエッチングにより除去した後のチャネル層表面にソース電極の一部が接触するように形成されているので、チャネル層にダメージは残らず、チャネル層のコンタクト抵抗を小さくし、オン抵抗も小さくすることができる。そして、選択成長によってソース層を形成しているので、ソース層への格子欠陥の転位密度を小さくすることができる。 According to the present invention, since the source layer is formed by selective growth and the mask used for selective growth is removed by wet etching, the channel layer surface is formed so that part of the source electrode is in contact with the channel layer. No damage is left on the layer, the contact resistance of the channel layer can be reduced, and the on-resistance can also be reduced. Since the source layer is formed by selective growth, the dislocation density of lattice defects to the source layer can be reduced.
また、選択成長用マスクをすべて剥離除去するのではなく、一部を残しておき、この上にゲート電極を形成しているので、別途ゲート電極用の絶縁膜を積層する必要がない。 In addition, the entire selective growth mask is not peeled and removed, but a part is left and the gate electrode is formed thereon, so that it is not necessary to separately stack an insulating film for the gate electrode.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図1は本発明のGaN系半導体素子の断面構造を示し、図2は、図1のGaN系半導体素子を上から見た上面図であり、図2のA−A断面が図1の断面図に相当する。本発明のGaN系半導体素子は、六方晶化合物半導体であるIII−V族GaN系半導体が用いられており、上記III−V族GaN系半導体は、4元混晶系のAlxGayInzN(x+y+z=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)で表される。また、図1はNPN構造の例を示すが、本発明は、PNP構造にも適用することができる。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a GaN-based semiconductor device of the present invention, FIG. 2 is a top view of the GaN-based semiconductor device of FIG. 1 as viewed from above, and the AA cross-section of FIG. It corresponds to. The GaN-based semiconductor element of the present invention uses a III-V group GaN-based semiconductor which is a hexagonal compound semiconductor, and the III-V group GaN-based semiconductor is a quaternary mixed crystal Al x Ga y In z. N (x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1). Although FIG. 1 shows an example of an NPN structure, the present invention can also be applied to a PNP structure.
サファイア基板1上にGaNバッファ層2、アンドープGaN層3、n+型GaNドレイン層4、n−型GaN層5、p型GaN系チャネル層6が積層されており、p型GaN系チャネル層6の上には、リッジ形状を有するn型GaNソース層8が形成されている。また、n型GaNソース層8は、リッジ部Aとリッジ部Bと2つのリッジ部を有し、このリッジ部Aとリッジ部Bの上面から側面にかけて、さらにリッジ部A、B間のp型GaN系チャネル層6の表面に渡ってソース電極10が形成されている。絶縁物からなる選択成長用マスク7がリッジ部A及びBを挟むようにして形成されており、選択成長用マスク7の上にゲート電極9が形成されている。
A
また、メサエッチングされて形成された溝内部において、露出したn+型GaNドレイン層4にはドレイン電極12が形成されており、ドレイン電極12によってリークが発生しないように、p型GaN系チャネル層6からn−型GaN層5とn+型GaNドレイン層4の側面の一部にかけて絶縁膜11が設けられている。後述するように、n型GaNソース層8は選択成長によって形成されるが、そのときに用いられる選択成長用マスク7をゲート電極9のための絶縁膜として使用する。
In addition, a drain electrode 12 is formed in the exposed n + -type
選択成長用マスク7には、SiO2、Si3N4、ZrO2、Al2O3等の透明絶縁物が用いられる。また、p型GaN系チャネル層6としてはp型GaN層、あるいは、p型AlGaN層の上にp型GaN層を積層したもの等が用いられる。n型のドーパントにはSiが、p型のドーパントにはMgが用いられる。
For the
n+型GaNドレイン層4は、ドレイン電極12とのオーミック接触を取るために、例えば、キャリア濃度が1×1018cm−3となるように不純物Siがドーピングされており、n−型GaN層5は、n型層とp型層との接合界面でのエネルギー障壁を下げて電流を流れやすくするために設けられる中間層であり、1×1017cm−3となるように不純物Siがドーピングされている。また、p型GaN系チャネル層6は、ゲート電極に電圧がかからない状態で素子がオンとならないように、キャリア濃度を高めておく必要があり、例えば、キャリア濃度4×1016〜1×1018cm−3となるように不純物Mgがドーピングされている。
The n + -type
ソース電極10、ドレイン電極12には、TaSi/Auからなる多層金属膜等が、ゲート電極にはNi/Auからなる多層金属膜等が用いられる。
A multilayer metal film made of TaSi / Au or the like is used for the
ところで、サファイア基板等の成長用基板とGaNとでは、格子定数が異なるため、成長用基板上に成長させたGaN系半導体層においては、基板から上下方向に伸びる転位(格子欠陥)が存在している。このような転位を低減する方法として、選択横方向成長(ELO:Epitaxial Lateral Overgrowth)が良く知られている。本発明では、上記選択成長を用いている。 By the way, since the growth substrate such as a sapphire substrate and GaN have different lattice constants, the GaN-based semiconductor layer grown on the growth substrate has dislocations (lattice defects) extending vertically from the substrate. Yes. As a method for reducing such dislocations, selective lateral growth (ELO: Epitaxial Lateral Overgrowth) is well known. In the present invention, the selective growth is used.
誘電体マスク等による選択成長用マスク7でp型GaN系チャネル層6を覆うことにより、最初に選択成長用マスク7の開口部から成長が起こり(選択成長)、その後選択成長用マスク7の上にも成長層が拡がることで横方向に結晶成長が形成される。
By covering the p-type GaN
したがって、選択成長用マスク7には、結晶成長を行うための開口部が必要であり、マスクの形状によって、選択成長により形成されたn型GaNソース層8の形状も異なることになる。この選択成長用マスクのパターン例を図9に示す。図9において、網目掛けされている領域は、選択成長用マスクを表す。
Therefore, the
図9(a)は、中央マスク部7bがストライプ状にパターニングされており、その両側に平行してストライプ状の開口部7aが設けられたものである。この開口部7aから結晶成長を行わせると、形成されるエピタキシャル層は、2つのストライプ状のリッジ部を有する形状となる。
In FIG. 9A, the
図9(b)は、円形の中央マスク部7bを中心として、同心円状に開口部7aを設けたパターンである。このこの開口部7aから結晶成長を行わせると、形成されるエピタキシャル層は、ドーナツ状に連なったリッジ部を有する形状となる。
FIG. 9B shows a pattern in which
図9(c)は、四角形の中央マスク部7bを中心として、同心角状に開口部7aを設けたパターンである。したがって、開口部7aも四角形となる。この開口部7aから結晶成長を行わせると、形成されるエピタキシャル層は、四角形状に連なったリッジ部を有する形状となる。
FIG. 9C shows a pattern in which
図9(d)は、六角形の中央マスク部7bを中心として、同心角状に開口部7aを設けたパターンである。したがって、開口部7aも六角形となる。この開口部7aから結晶成長を行わせると、形成されるエピタキシャル層は、六角形状に連なったリッジ部を有する形状となる。
FIG. 9D shows a pattern in which
図1の実施例では、選択成長用マスク形状として図9(b)の円形状パターンのものを用い、マスクの全体形状も円形状にパターニングした。図2に示すように、選択成長用マスク7の全体形状を円形状にし、開口部7a、中央マスク部7bを同心円状に形成した選択成長用マスクを用いると、n型GaNソース層8は円形状に形成され、その後に積層されるソース電極10やゲート電極9も円形状に設けられる。
In the embodiment of FIG. 1, the circular pattern of FIG. 9B is used as the selective growth mask shape, and the overall shape of the mask is also patterned into a circular shape. As shown in FIG. 2, the n-type
次に、図1、2に示されるGaN系半導体素子の製造方法について述べる。製造方法としては、主としてMOCVD法(有機金属気相成長法)を用いる。まず、MOCVD装置内に、サファイア基板1を搬送し、図3に示すように、その上に、GaNバッファ層2を600〜700℃の低温で成長させる。その後、1000℃以上に基板温度を上げてGaNバッファ層2上にアンドープGaN層3、n+型GaNドレイン層4、n−型GaN層5、p型GaN系チャネル層6を順にエピタキシャル成長させる。p型GaN系チャネル層6は、p型GaN層としても良いし、p型AlGaN層の上にp型GaN層を積層した多層構造としても良い。
Next, a method for manufacturing the GaN-based semiconductor device shown in FIGS. As a manufacturing method, an MOCVD method (metal organic chemical vapor deposition method) is mainly used. First, the sapphire substrate 1 is transferred into the MOCVD apparatus, and the
例えば、GaN層を作製する場合は、キャリアガスの水素又は窒素とともに、Ga原子の原料ガスであるトリメチルガリウム(TMGa)、および、窒素原子の原料ガスであるアンモニア(NH3)を用いた。n型GaNとする場合には、n型のドーパントガスとしてのシラン(SiH4)等、p型GaNとする場合には、p型のドーパントガスとしてのCP2Mg(シクロペンタジエチルマグネシウム)等を上記反応ガスに加える。AlGaN層を作製する場合は、TMGa、NH3にトリメチルアルミニウム(TMA)を加える。 For example, when a GaN layer is formed, trimethylgallium (TMGa), which is a Ga atom source gas, and ammonia (NH 3 ), which is a nitrogen atom source gas, are used together with hydrogen or nitrogen as a carrier gas. In the case of n-type GaN, silane (SiH 4 ) or the like as an n-type dopant gas, and in the case of p-type GaN, CP 2 Mg (cyclopentadiethyl magnesium) or the like as a p-type dopant gas is used. Add to the reaction gas. When fabricating the AlGaN layer, TMGa, added trimethylaluminum (TMA) in NH 3.
このようにして各半導体層の成分に対応する反応ガス、n型、p型にする場合のドーパントガスを供給して、最適な成長温度に変化させて順次結晶成長させることにより、所定の組成で、所定の導電型の半導体層を、必要な厚さに形成した。不純物のドーピング濃度は、それぞれの原料ガスの流量によって制御した。 In this way, by supplying the reaction gas corresponding to the components of each semiconductor layer, the dopant gas for making the n-type and p-type, the crystal is grown in order by changing to the optimum growth temperature, thereby having a predetermined composition. A semiconductor layer of a predetermined conductivity type was formed to a required thickness. The doping concentration of impurities was controlled by the flow rate of each source gas.
次に、図3のように積層されたウエハをMOCVD装置から取り出して、選択成長用マスク7をCVD、プラズマCVD、スパッタ等によりp型GaN系チャネル層6上に積層し、選択成長用マスク7上にレジストを所定形状にパターニングした後、図4に示すように、例えばBHFを用いたウエットエッチングやCF4を用いたドライエッチングにより選択成長用マスク7の全体形状を形成するとともに、選択的にエッチング除去して開口部7aを形成し、その後、例えばアセトンやメタノールを用いた方法やO2アッシング法により、レジストを除去する。
Next, the laminated wafer as shown in FIG. 3 is taken out from the MOCVD apparatus, and a
ここで、レジストのパターンは、図2の形状とするために、図9(b)のパターンで、全体形状が円形状のものを用いる。再び、MOCVD装置内で結晶成長を開始し、選択成長用マスク7の開口部7aから結晶成長が行われる選択成長により、図5に示すようにn型GaNソース層8が形成される。n型GaNソース層8は、中央の選択成長用マスク7bを中心として左右にリッジ形状を有する構造となる。より具体的には、中央の選択成長用マスク7bの周囲をリッジ形状が取り囲むようにして環状に連なって形成されている。
Here, in order to obtain the shape of the resist shown in FIG. 2, a resist pattern having a circular shape as shown in FIG. 9B is used. The crystal growth is started again in the MOCVD apparatus, and the n-type
その後、図6に示すように、左右のリッジ部に挟まれて存在する選択成長用マスク7をフッ酸(HF)系溶液等を用いたウエットエッチングにより、剥離除去する。図2の破線で囲まれた部分が、選択成長用マスクが除去された領域に相当する。
Thereafter, as shown in FIG. 6, the
次に、図7に示すように、ソース電極10を蒸着、スパッタ等により、n型GaNソース層8における左右のリッジ部側面と選択成長用マスクが除去されたp型GaN系チャネル層6表面に渡って形成する。また、図8に示すように、残された選択成長用マスク7の上にゲート電極9を蒸着、スパッタ等により形成する。
Next, as shown in FIG. 7, the
ソース電極10は、n型GaNソース層8でドーナツ状に連なったリッジ部の内側側面とリッジ部上面の一部、選択成長用マスクが除去された領域に渡って形成されている。また、図2のように、ソース電極10、n型GaNソース層8、ゲート電極9、選択成長用マスク7等は、上から見て同心円状に形成される。
The
次に、メサエッチングを行って、p型GaN系チャネル層6からn+型GaNドレイン層4にかけて溝部分を形成し、n+型GaNドレイン層4を露出させ、SiO2等の絶縁膜11をCVD、プラズマCVD、スパッタ等でメサエッチングによって形成された溝部分に積層し、露出したn+型GaNドレイン層4の表面と側面の一部を残して、レジストで覆い、エッチングを行って絶縁膜11の一部(レジストで覆われていない部分)を除去し、絶縁膜11が除去された領域にドレイン電極12を蒸着、スパッタ等で形成する。このようにして、図1、2に示すGaN系半導体素子が完成する。
Next, by performing mesa etching to form a groove portion from the p-type GaN-based
以上のように、ソース層のリッジ部を選択成長によって形成することにより、リッジ部に挟まれて中央に存在する選択成長用マスクを、酸性の溶液によるウエットエッチングによって剥離除去しているので、選択成長マスク下のチャネル層に、損傷を与えることを防止することができ、ソース電極とチャネル層との接合領域をオーミック接触とすることができるため、ソース層のコンタクト抵抗を小さくすることができる。また、チャネル層に損傷が発生しなくなると、界面準位密度が低くなるので、ゲート電極に電圧を加えた場合に、すぐにnチャネル又はpチャネルに反転し、反転分布の速度が早くなり、オン抵抗が低くなって高速で素子を動作させることができる。さらに、選択成長によりソース層への格子欠陥の転位密度を低くすることができる。 As described above, by forming the ridge portion of the source layer by selective growth, the selective growth mask existing in the center sandwiched between the ridge portions is removed and removed by wet etching with an acidic solution. Since the channel layer under the growth mask can be prevented from being damaged and the junction region between the source electrode and the channel layer can be in ohmic contact, the contact resistance of the source layer can be reduced. In addition, when the channel layer is not damaged, the interface state density is reduced. Therefore, when a voltage is applied to the gate electrode, the channel layer is immediately inverted to the n-channel or p-channel, and the inversion distribution speed increases. The element can be operated at high speed because the on-resistance is lowered. Furthermore, the dislocation density of lattice defects to the source layer can be reduced by selective growth.
ところで、図1、2の縦型のGaN系半導体素子は、特に大電力用のパワーデバイスとして用いられるもので、図1、2には、1素子分の構成を示しているが、このパターン(素子)をウエハ内に多数作製して、複数のソース電極同士を直列又は並列接続する配線を行い、また、複数のゲート電極同士、複数のドレイン電極同士についても、各々直列又は並列接続して配線を行い、1つのGaN系半導体装置とすることもできる。
By the way, the vertical GaN-based semiconductor element of FIGS. 1 and 2 is used particularly as a power device for high power. FIGS. 1 and 2 show the structure of one element. A large number of devices are fabricated in the wafer, wiring is performed to connect a plurality of source electrodes in series or in parallel, and a plurality of gate electrodes and a plurality of drain electrodes are also connected in series or in parallel to each other. It is also possible to make one GaN-based semiconductor device.
1 サファイア基板
2 GaNバッファ層
3 アンドープGaN層
4 n+型GaNドレイン層
5 n−型GaN層
6 p型GaN系チャネル層
7 選択成長用マスク
8 n型GaNソース層
9 ゲート電極
10 ソース電極
11 絶縁膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
前記ソース層は選択成長によって形成されたリッジ部を有し、隣接する2つのリッジ部に挟まれたチャネル層表面から前記2つのリッジ部表面に渡ってソース電極が形成され、前記選択成長で用いられた選択成長用マスクが前記チャネル層表面に残されており、前記選択成長用マスク上にゲート電極が設けられていることを特徴とするGaN系半導体素子。 A GaN-based semiconductor element comprising a channel layer made of a GaN-based semiconductor, and a source layer and a drain layer arranged with the channel layer interposed therebetween,
The source layer has a ridge portion formed by selective growth, and a source electrode is formed from the surface of the channel layer sandwiched between two adjacent ridge portions to the surface of the two ridge portions , and is used for the selective growth. The selected selective growth mask is left on the surface of the channel layer, and a gate electrode is provided on the selective growth mask .
前記チャネル層上に選択成長用マスクを積層する第1工程と、
前記選択成長用マスクの一部を除去して開口部を形成する第2工程と、
前記開口部にソース層を成長させて前記選択成長用マスクを挟んでリッジ部を形成する第3工程と、
前記選択成長用マスクをウエットエッチングにより除去する第4工程と、
前記選択成長用マスク除去後のチャネル層表面にソース電極の一部を形成する第5工程とを有することを特徴とするGaN系半導体素子の製造方法。 A method of manufacturing a GaN-based semiconductor element comprising a channel layer made of a GaN-based semiconductor, and a source layer and a drain layer arranged with the channel layer interposed therebetween,
A first step of stacking a selective growth mask on the channel layer;
A second step of removing part of the selective growth mask and forming an opening;
A third step of growing a source layer in the opening and forming a ridge portion with the selective growth mask interposed therebetween;
A fourth step of removing the selective growth mask by wet etching;
And a fifth step of forming a part of the source electrode on the surface of the channel layer after removing the selective growth mask .
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