JP5510325B2 - Field effect transistor - Google Patents
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Description
本発明は、電界効果トランジスタに関する。 The present invention relates to a field effect transistor.
GaNなどのIII族窒化物系化合物半導体は、大きなバンドギャップを有し、高い絶縁破壊電界強度と高い電子移動度を有している。近年、このIII族窒化物系化合物半導体を構成材料とする高耐圧・高速動作可能な電界効果トランジスタの研究開発が進められている。この種の電界効果トランジスタは、たとえば、非特許文献1(Shinichi Iwakami et al., "AlGaN/GaN Heterostructure Field-Effect Transistors (HFETs) on Si Substrates for Large-Current Operation", Jpn. J. Appl. Phys., Vol.43, No.7A, pp.L831-L833, 2004)や特許文献1(特開2007−311740号公報)に開示されている。一般に、耐圧向上のためにはソース電極とドレイン電極間の距離を大きくすればよいが、ソース電極とドレイン電極間の距離を大きくすればチップサイズが大きくなるという問題がある。 Group III nitride compound semiconductors such as GaN have a large band gap, high breakdown field strength, and high electron mobility. In recent years, research and development of a field effect transistor capable of operating at high withstand voltage and at high speed using the group III nitride compound semiconductor as a constituent material has been advanced. For example, Non-Patent Document 1 (Shinichi Iwakami et al., “AlGaN / GaN Heterostructure Field-Effect Transistors (HFETs) on Si Substrates for Large-Current Operation”, Jpn. J. Appl. Phys. , Vol. 43, No. 7A, pp. L831-L833, 2004) and Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-31740). In general, the distance between the source electrode and the drain electrode may be increased in order to improve the breakdown voltage, but there is a problem that the chip size is increased when the distance between the source electrode and the drain electrode is increased.
図1は、非特許文献1に開示された電界効果トランジスタの構造を概略的に示す断面図である。図1に示されるように、この電界効果トランジスタは、シリコン基板1101の(111)面上に、AlN層1102、GaN/AlN超格子層1103、アンドープGaN層1104およびアンドープAlGaN層1105が積層された構造を有する。AlGaN層1105上には、ソース電極1106とドレイン電極1107が形成されている。これらソース電極1106とドレイン電極1107は、AlGaN層1105にオーミック接触するTi/Al電極である。ソース電極1106、ドレイン電極1107およびAlGaN層1105上には、酸化シリコン(SiOx)膜1108が成膜されている。
AlGaN層1105上においては酸化シリコン膜1108の開口部にゲート電極1109が形成され、さらにこのゲート電極1109を被覆する保護膜(SiNx膜)1110が成膜されている。そして、ソース電極1106の上面とドレイン電極1107の上面とにそれぞれ金メッキ層1111,1111が成膜されている。
図1の電界効果トランジスタでは、ソース電極1106とドレイン電極1107間の距離は、約16μmであり、大きいものである。このような構造は350V以上の破壊耐圧を実現可能としている。
On the AlGaN
In the field effect transistor of FIG. 1, the distance between the
しかしながら、ソース電極1106とドレイン電極1107間の距離を大きくしても、酸化シリコン膜1108とAlGaN層1105との界面およびその近傍の固定電荷の影響を受けてチャネル領域内の電界強度分布が不均一となる。これによりゲート電極1109のドレイン端(ゲート電極1109のドレイン電極1107側の端部)に電界が集中する。それ故、ゲート電極1109とドレイン電極1107間の平均電界の強度としてGaNの絶縁破壊耐圧の物性値から期待される最大電界強度が得られず、ソース電極1106とドレイン電極1107間の距離を大きくしても、高耐圧化が難しいという問題がある。
また、図1の電界効果トランジスタでは、ソース電極1106とドレイン電極1107間の距離は、約16μmであり、チップサイズが大きくなってしまうという課題もある。
上記に鑑みて本発明は、高耐圧化とチップサイズの小型化とを実現し得る電界効果トランジスタを提供するものである。However, even if the distance between the
Further, in the field effect transistor of FIG. 1, the distance between the
In view of the above, the present invention provides a field effect transistor capable of realizing a high breakdown voltage and a reduction in chip size.
本発明によれば、基板と、
前記基板上に形成されたドリフト層と、
前記ドリフト層よりも上層に形成された電子障壁層と、
前記電子障壁層上に形成された電子走行層と、
前記電子走行層上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極のゲート長さ方向の一方の側にあり、かつ前記電子走行層から前記電子障壁層よりも前記基板側の領域に亘って延在する電子伝導領域と、
前記ゲート電極のゲート長さ方向の他方の側にあり、かつ前記電子走行層上に形成されたソース電極と、
前記電子伝導領域の前記基板側の一端と前記ドリフト層を介して電気的に接続されたドレイン電極と、
を備える電界効果トランジスタが提供される。According to the present invention, a substrate;
A drift layer formed on the substrate;
An electron barrier layer formed above the drift layer;
An electron transit layer formed on the electron barrier layer;
A gate electrode formed on the electron transit layer;
An electron conduction region on one side of the gate electrode in the gate length direction and extending from the electron transit layer to a region closer to the substrate than the electron barrier layer;
A source electrode on the other side in the gate length direction of the gate electrode and formed on the electron transit layer;
A drain electrode electrically connected to one end of the electron conducting region on the substrate side through the drift layer;
A field effect transistor is provided.
本発明によれば高耐圧化とチップサイズの小型化とを可能にする電界効果トランジスタを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a field effect transistor capable of increasing the breakdown voltage and reducing the chip size.
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。 The above-described object and other objects, features, and advantages will become more apparent from the preferred embodiments described below and the accompanying drawings.
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同一符号を付し、その詳細な説明は重複しないように適宜省略される。
また、この出願は、2008年8月6日に出願された日本出願特願2008−203493を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is appropriately omitted so as not to overlap.
Moreover, this application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2008-203493 for which it applied on August 6, 2008, and takes in those the indications of all here.
(第1の実施形態)
図2は、本発明に係る第1の実施形態の電界効果トランジスタ10の構造を概略的に示す断面図である。この電界効果トランジスタ10は、基板101上に、高濃度n型半導体層102、ドリフト層103、電界緩和層104、電子障壁層105、電子走行層106および電子供給層107がこの順に積層された積層構造を有する。この積層構造上には絶縁膜110が形成されており、この絶縁膜110に形成された開口部にゲート絶縁膜111とゲート電極112が形成されている。ゲート絶縁膜111は、ゲートリーク電流を抑制する機能を有する。(First embodiment)
FIG. 2 is a sectional view schematically showing the structure of the
ゲート電極112の左右両側(基板面に平行な方向における両側)のうちの一方の側(換言すると、ゲート電極112のゲート長方向の一方の側)では、積層構造に形成されたエッチング加工面に電子伝導領域108が形成されている。この電子伝導領域108は、電子走行層106の一端から、p型電子障壁層105よりも基板101側の領域に亘って延在するように設けられている。ゲート電極112の左右両側のうちの他方の側(ゲート電極112のゲート長方向の他方の側)では、電子供給層107上にソース電極109が形成されている。
On one side of the left and right sides of the gate electrode 112 (both sides in the direction parallel to the substrate surface) (in other words, one side of the
また、基板101の裏面にはドレイン電極114が形成されている。このドレイン電極114は、基板101、高濃度n型半導体層102およびドリフト層103を介して電子伝導領域108の基板側の一端と電気的に接続されている。
A
電子走行層106の上面は電子供給層107にヘテロ接合されており、電界効果トランジスタ10の動作時には、ゲート電極へのバイアス電圧の印加に応じて、ヘテロ接合界面およびその近傍に2次元電子ガスのチャネル領域が形成される。このとき、ソース電極109から注入された電子は、チャネル領域と電子伝導領域108とを介してドレイン電極110へ移動することができる。この電子走行層106は、フォトリソグラフィやドライエッチングなどのプロセス工程を経ずに、一つの成長工程で、連続的に形成されたものである。
The upper surface of the
電子供給層107は、電子走行層106の上面にヘテロ接合し、GaNやInN、AlNなどのIII族窒化物系化合物半導体からなる層である。電子供給層107は、たとえば、InaAlbGa1− a−bN(0≦a≦1、0≦b≦1、a+b≦1)で構成される。
電子供給層107から電子走行層106へ電子を供給するために、電子供給層107は、電子走行層106よりも小さな電子親和力を持つ材料または組成からなる。第1の実施形態の電界効果トランジスタ10では、主にピエゾ効果や自発分極効果により、電子走行層106と電子供給層107とのヘテロ接合界面およびその近傍での2次元電子ガスの発生を可能としている。たとえば、アンドープGaN層(電子走行層)106の上面にAlGaN層(電子供給層)107がヘテロ接合する場合、自発分極とピエゾ分極との両作用によりそのヘテロ接合界面に正の空間固定電荷が発生すると、電子が引き寄せられる。当該引き寄せられた電子は、ヘテロ接合界面のGaN層側に2次元電子ガスを形成することとなる。なお、電子走行層106よりも大きなバンドギャップを持つ電子供給層107にSi、S、Se、Oなどのn型不純物を導入することにより、当該ヘテロ接合界面およびその近傍の2次元電子ガスの濃度を調整することも可能である(変調ドーピング)。The
In order to supply electrons from the
電子走行層106は、たとえば、GaN、InN、AlNなどのIII族窒化物系化合物半導体で構成すればよい。電子走行層106は、たとえば、IncAldGa1− c−dN(0≦c≦1、0≦d≦1、c+d≦1)で構成される。この電子走行層106には、Si、S、Se、Oなどのn型不純物、あるいは、ベリリウム(Be)、炭素(C)またはマグネシウム(Mg)などのp型不純物を添加してもよい。ただし、電子走行層106内の不純物濃度が高くなり過ぎると、クーロン散乱の影響を受けて電子の移動度が低下するため、不純物濃度は1×1017cm−3以下であることが望ましい。The
電子障壁層105は、面密度で1×1013cm−2以上のアクセプタ濃度を有するp型窒化物半導体層である。電子障壁層105に高濃度に導入されるp型不純物としては、たとえば、Be、CまたはMgが挙げられ、電子障壁層105の構成材料としては、たとえば、GaN、InN、AlNなどのIII族窒化物系化合物半導体が挙げられる。この電子障壁層105に導入されるp型不純物濃度は、所望の値とすることができるが、高電圧領域で電子に対する電位障壁の形成を維持するためには、1×1018cm−3以上であることが望ましい。The
電界緩和層104は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、x+y≦1)により構成される。パンチスルーを抑制して高い耐圧性能を得るために、電界緩和層104の組成は、電界緩和層104の内部で負の分極電荷がほぼ一様に分布するように制御されている。電界緩和層104の上面をIII族面であるガリウム面とした場合、電界緩和層104のAl組成比yを基板101側からソース電極109側に向かうにつれて徐々にまたは段階的に小さくすることで電界緩和層104の内部で負の分極電荷を積層方向に亘ってほぼ一様に分布させることができる。あるいは、電界緩和層104のIn組成比xを基板101側からソース電極109側に向かうにつれて徐々にまたは段階的に大きくすることで電界緩和層104の内部で負の分極電荷を積層方向に亘ってほぼ一様に分布させることもできる。あるいは、電界緩和層104のAl組成比yを基板101側からソース電極109側に向かうにつれて徐々にまたは段階的に小さくし、かつ、電界緩和層104のIn組成比xを基板101側からソース電極109側に向かうにつれて徐々にまたは段階的に大きくすることによって電界緩和層104の内部で負の分極電荷を積層方向に亘ってほぼ一様に分布させてもよい。The electric
電界緩和層104は、このような組成を有するので、ピエゾ効果および自発分極効果により伝導帯および価電子帯が真空準位に向かって凸形状をなすように曲がるエネルギーバンド構造を有する。この凸形状のエネルギーバンドは、ピエゾ効果および自発分極効果に起因する固定電荷で形成されるため、局所的な電界強度の増加を抑制することができる。したがって、パンチスルーの抑制が可能となり、耐圧性能を向上させることができる。
Since the electric
また、電界緩和層104に導入するn型不純物としては、たとえば、シリコン(Si)、イオウ(S)、セレン(Se)、酸素(O)が挙げられる。n型不純物濃度は、所望の値とすることができるが、電界を緩和するために、1×1018cm−3以下であることが好ましい。特に、高い耐圧性能を確保するためには、n型不純物濃度は1×1017cm−3以下であることが好ましい。Examples of the n-type impurity introduced into the electric
ドリフト層103は、たとえば、GaNやInN、AlNなどのIII族窒化物系化合物半導体で構成すればよい。ドリフト層103に導入するn型不純物としては、たとえば、Si、S、Se、Oが挙げられる。不純物濃度は、所望の値とすることができるが、電界集中を緩和するために、1×1018cm−3以下の濃度であることが好ましい。特に、耐圧性を高めるときには1×1017cm−3以下の濃度であることが好ましい。The
高濃度n型半導体層102は、たとえば、Si、S、SeまたはOなどのn型不純物が高濃度に導入されたIII族窒化物系化合物半導体で構成すればよい。III族窒化物系化合物半導体としては、たとえば、GaN、InN、AlNが挙げられる。不純物濃度は、所望の値とすることができるが、低抵抗化するために、1×1018cm−3以上の高濃度であることが好ましい。ただし、基板101が十分に低い抵抗を有するのであれば、高濃度n型半導体層102の形成を省略してもよい。The high-concentration n-
基板101として、本実施形態では、GaNやAlNなどからなる導電性のIII族窒化物系化合物半導体基板を使用するが、これに限定されるものではない。たとえば、シリコン基板または炭化シリコン基板を基板101に使用してもよい。導電性を与えるために、基板101にはSi、S、Se、Oなどのn型不純物を添加することが望ましい。
In this embodiment, a conductive group III nitride compound semiconductor substrate made of GaN, AlN, or the like is used as the
図2に示されるように、ゲート電極112は、電子走行層106の方向(基板101側)に突出する突起部と、ゲート絶縁膜111上でこの突起部からソース電極109側と電子伝導領域108側にそれぞれ延在する庇部とを有する。ゲート電極112の電子伝導領域108側に延在する庇部は、ゲート電極112のソース電極109側に延在する庇部よりも長い。これにより、ゲート電極112の近傍の電界集中を緩和することができる。
As shown in FIG. 2, the
ゲート電極112は、W、Mo、Si、Ti、Pt、Nb、AlまたはAuなどの金属材料からなるものであればよく、複数の金属層を積層した構造を有していてもよい。ゲート電極112は、金属材料の代わりに、下地の電子供給層107にショットキ接触する半導体材料を用いて形成されてもよい。ただし、この半導体材料は、絶縁膜111や保護膜113と反応しない材料であることが望ましい。
The
上記電界効果トランジスタ10の製造方法は、下記(a)〜(h)の基本工程を有するものである。
(a)有機金属気相成長(MOVPE)法や分子線エピタキシャル成長(MBE)法により、基板101上に、高濃度n型半導体層102、ドリフト層103、電界緩和層104、電子障壁層105、電子走行層106および電子供給層107を構成する複数の化合物半導体層をこの順に含む積層構造を連続的にエピタキシャル成長させる工程。
(b)ゲート電極112が形成されるべき領域の左右両側のうちの一方の側で、積層構造をエッチングして、電子走行層106の一端から電子障壁層105よりも基板101側の領域に亘ってエッチング加工面を形成する工程。
(c)当該エッチング加工面に電子伝導領域108を形成する工程。
(d)ゲート電極112が形成されるべき領域の当該左右両側のうちの他方の側における電子走行層106上に電子供給層107を介してソース電極109を形成する工程。
(e)基板101の裏面にドレイン電極114を形成する工程。
(f)パターニングされた絶縁膜110を形成する工程。
(g)電子走行層106上における絶縁膜110の開口部にゲート絶縁膜111とゲート電極112とを形成する工程。
(h)電極表面の一部を除く素子全体を被覆する保護膜113を形成する工程。The manufacturing method of the
(A) A high-concentration n-
(B) The stacked structure is etched on one of the left and right sides of the region where the
(C) A step of forming the electron
(D) A step of forming the
(E) A step of forming the
(F) A step of forming the patterned insulating
(G) A step of forming the
(H) A step of forming a
(a)の工程では、高濃度n型半導体層102、ドリフト層103、電界緩和層104、電子障壁層105、電子走行層106および電子供給層107の各層を連続成長させることが好ましい。
電子伝導領域108は、基板面側からの平面視において、ゲート電極112を挟んでソース電極109と反対側に位置する。
本実施形態では、電子伝導領域108は、電子供給層107側からドリフト層103側に延在し、一方の端部が、電子供給層107および電子走行層106に接し、他方の端部が電子障壁層よりも基板側に位置する領域(本実施形態では、ドリフト層103)に接している。より詳細に説明すると、電子伝導領域108は、電子供給層107、電子走行層106、電子障壁層105、ドリフト層103に接して設けられている。電子伝導領域108は、ドリフト層103の厚みの途中位置まで形成されている。
電子伝導領域108は、たとえば、積層構造のエッチング加工面から当該積層構造にn型不純物を導入し、当該導入されたn型不純物を熱処理により活性化することで形成することができる(図12参照)。エッチング加工面は、基板101上の積層構造をドライエッチングすることで得られる。たとえば、このエッチング加工面にシリコンなどのn型不純物をイオン注入し、当該注入されたイオンを熱処理で活性化することで電子伝導領域108を形成することができる。
あるいは、たとえばCVD法により、エッチング加工面にアモルファスまたは多結晶のシリコンを堆積した後、当該堆積されたシリコンを熱処理で積層構造に拡散させることで電子伝導領域108を形成することもできる(図12参照)。なお、熱処理によりシリコンが拡散した不純物拡散領域だけでなく、積層構造内に拡散されないシリコンも、導電膜として電子伝導領域108を構成する。エッチング加工面にシリコンを固相拡散させてもよい。
あるいは、たとえばスパッタ法により、積層構造のエッチング加工面に金属導電膜を形成することで電子伝導領域108を形成してもよい(図12参照)。ここで、積層構造を構成する半導体層と当該金属導電膜とを熱処理により相互反応させることが望ましい。金属導電膜は、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、シリコン(Si)、チタン(Ti)、白金(Pt)、ニオブ(Nb)、アルミニウム(Al)、金(Au)、タンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)からなる群から選択された1種または2種以上の金属材料で構成すればよい。当該エッチング加工面には、オーミック接触する金属導電膜を形成することが好ましい。
あるいは、MOVPE法やMBE法により、積層構造のエッチング加工面にn型GaN層などの化合物半導体層を再成長させて電子伝導領域108を形成してもよい(図2参照)。In the step (a), it is preferable that the high concentration n-
The
In the present embodiment, the
The electron
Alternatively, the
Alternatively, the electron
Alternatively, the electron
本実施形態では、電子伝導領域108は、積層構造のエッチング加工面に形成されている。この代わりに、積層構造表面からドリフト層103の領域に達する深さまで、積層構造内にn型不純物をイオン注入し熱処理を施すことにより電子伝導領域108を形成してもよい(図2参照)。イオン注入の際の加速電圧は、n型不純物イオンの打ち込み深さがドリフト層103に達するように制御される。
In the present embodiment, the electron
電子伝導領域108の形成後は、リフトオフ工程により、電子供給層107にオーミック接触するソース電極109が形成される(工程(d))。より具体的には、フォトリソグラフィを用いて積層構造上にレジストパターンを形成し、その後、スパッタ法によりレジストパターンと積層構造の上に金属層を成膜する。その後、レジストパターンと当該レジストパターン上の金属材料とを同時に除去することで、ソース電極109の電極パターンを形成することができる。ドレイン電極114は、たとえば真空蒸着法により単層または多層の金属膜を成膜することで形成される。
After the formation of the
ソース電極109とドレイン電極114の各々は、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、シリコン(Si)、チタン(Ti)、白金(Pt)、ニオブ(Nb)、アルミニウム(Al)または金(Au)などの金属材料からなるものであればよく、複数の金属層を積層した構造を有していてもよい。
Each of the
その後、積層構造全面を被覆するように絶縁膜を形成し、この絶縁膜をパターニングして図2に示すような開口部を持つ絶縁膜110を形成する。さらに、この絶縁膜110をマスクとして電子供給層107にドライエッチングを施すことにより電子供給層107に凹部(リセス構造)を形成する。そして、電子供給層107の凹部と絶縁膜110の開口部とに、ゲート絶縁膜111と、T字状の断面形状を有するゲート電極112とを形成する(工程(g))。
Thereafter, an insulating film is formed so as to cover the entire laminated structure, and this insulating film is patterned to form an insulating
本実施形態では、好適な構成として、ゲート電極112の電子伝導領域108側の庇部の長さが、ゲート電極112のソース電極109側の庇部よりも長い構成を採用したが、これに限定されるものではない。ゲート電極112の電子伝導領域108側の庇部の長さとゲート電極112のソース電極109側の庇部の長さとが等しい形態、あるいは、ゲート電極112の電子伝導領域108側の庇部がゲート電極112のソース電極109側の庇部よりも短い形態もあり得る。ただし、ゲート電極112の電子伝導領域108側の庇部と比べて、ゲート電極112のソース電極109側の庇部が長すぎると、ゲート容量の増大による利得低下が大きくなる。
In the present embodiment, as a preferred configuration, a configuration is adopted in which the length of the collar portion on the electron
上記ゲート電極112の形成後、CVD法により、積層構造上にゲート電極112を被覆する保護膜113を形成する(工程(h))。上記絶縁膜110、ゲート絶縁膜111および保護膜113は、たとえば、シリコン(Si)、マグネシウム(Mg)、ハフニウム(Hf)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)およびタンタル(Ta)よりなる群から選択された1種または2種以上の酸化物または窒化物で構成すればよい。酸化物または窒化物などの無機化合物の代わりに、保護膜113が有機絶縁物で構成されてもよい。
After the formation of the
上記第1の実施形態の電界効果トランジスタ10が奏する効果は以下の通りである。
電子伝導領域108は、ゲート電極112の左右両側のうちソース電極109側とは反対側にあり、電子走行層106の一端から電子障壁層105よりも基板101側の領域に亘って延在している。ドレイン電極114は、この電子伝導領域108の基板101側の一端とドリフト層103や高濃度n型半導体層102を介して電気的に接続されるように基板101の裏面に形成されている。よって、ドリフト層103では、キャリアである電子が電子伝導領域108側から基板101の方向に向かって流れる。
ドリフト層103内では電流が半導体層表面と垂直に流れることから、ドリフト層103では、電子供給層107の表面の固定電荷の影響をうけにくく、ドリフト層103自体の絶縁破壊耐圧に近い耐圧を確保することができる。
このような構造のトランジスタでは、ドリフト層103にて電位を低減し、ゲート電極112近傍における電界集中も抑制することができる。
すなわち、本実施形態のトランジスタでは、電子伝導領域108の電位を、ドレイン電位よりも低くし、ドリフト層103で電位が降下し、電界集中する構成とすることが可能である。前述したように、ドリフト層103では、非常に高い耐圧が確保できるとともに、電子伝導領域108の電位が、ドレイン電位よりも低いため、ゲート電極112近傍における電界集中も抑制することが可能となるのである。
したがって、背景技術で述べたように、耐圧を確保するために、ソース電極と、ドレイン電極とを同一平面上で大きく距離をはなして配置する場合に比べて、チップサイズの小型化が可能である。The effects exhibited by the
The
Since current flows in the
In the transistor having such a structure, the potential can be reduced in the
That is, the transistor of this embodiment can be configured such that the potential of the
Therefore, as described in the background art, it is possible to reduce the chip size as compared with the case where the source electrode and the drain electrode are arranged at a large distance on the same plane in order to secure a withstand voltage. .
ドリフト層103では、キャリアが電子伝導領域108側から基板101の方向に向かって流れるので、ドリフト層103における電子の移動経路は、電界効果トランジスタ10の電子供給層107と絶縁膜110との界面に生じた固定電荷の影響を受けにくい。よって、キャリアである電子の移動経路における電界分布は均一になりやすく、絶縁破壊耐圧のバルク値に近い最大電界強度を確保できるので、小さなチップサイズを実現できるとともに耐圧性能の向上が可能となる。
In the
電界効果トランジスタ10の耐圧性能は、ソース電極109とドレイン電極114との間の電界緩和層104と電子障壁層105を介した電圧経路と、ソース電極109とドレイン電極114との間の電子伝導領域108とドリフト層103とを介した電圧経路とに依存する。本実施形態では、InxAlyGa1−x−yN層からなる電界緩和層104は、上述の通り、Al組成比yおよびIn組成比xの一方または双方が徐々にまたは段階的に変化する組成を有するので、電界緩和層104の内部で、ピエゾ効果および自発分極効果により伝導帯および荷電子帯が真空準位に向かって凸形状をなすように曲がるエネルギーバンド構造が形成される。この凸形状のエネルギーバンドは、ピエゾ効果および自発分極効果に起因する固定電荷で形成されるため、局所的な電界強度の増加を抑制できる。したがって、パンチスルーが抑制されて、さらなる高耐圧化を図ることができる。The withstand voltage performance of the
図2に示されるように、ゲート電極112のうち絶縁膜110の開口部から電子伝導領域108の方向へ延在する庇部は、ゲート電極112のうち当該開口部からソース電極109の方向へ延在する庇部分よりも長い。これにより、ゲート電極112の近傍の電界集中を緩和することができ、高耐圧化を図ることができる。また、チャネル領域での電界強度分布が均一化するので、電流コラプスの抑制が可能となる。ここで、電流コラプスとは、ドレイン電極やゲート電極に大きなバイアスを印加したとき、チャネル領域の抵抗が高くなり、ドレイン電流が減少する現象をいう。
したがって、2次元電子ガスのチャネルを利用した高周波特性を有するとともに、高耐圧性能を有し、チップサイズの小型化を可能にする電界効果トランジスタ10を提供することができる。As shown in FIG. 2, the collar portion of the
Therefore, it is possible to provide a
(第1の実施形態の変形例)
図3は、上記第1の実施形態の変形例である電界効果トランジスタ10Aの断面構造を概略的に示す断面図である。この電界効果トランジスタ10Aの構造は、電子伝導領域108の基板101側の端部が電界緩和層104に達するが、ドリフト層103に達していない点を除いて、上記第1の実施形態の電界効果トランジスタ10の構造と同じである。基板101の裏面にはドレイン電極114が形成されている。このドレイン電極114は、基板101、高濃度n型半導体層102、ドリフト層103および電界緩和層104を介して電子伝導領域108の基板101側の一端と電気的に接続されている。
この変形例では、電子伝導領域108とドリフト層103間に電界緩和層104が介在している。よって、本変形例の電界効果トランジスタ10Aの耐圧性能は、ソース電極109とドレイン電極114間の電界緩和層104と電子障壁層105を介した電圧経路に依存するとともに、ソース電極109とドレイン電極114間の電子伝導領域108と電界緩和層104とドリフト層103とを介した電圧経路に依存する。InxAlyGa1−x−yN層からなる電界緩和層104は、上述の通り、Al組成比yおよびIn組成比xの一方または双方が徐々にまたは段階的に変化する組成を有するので、電界緩和層104の内部で、ピエゾ効果および自発分極効果により伝導帯および荷電子帯が真空準位に向かって凸形状をなすように曲がるエネルギーバンド構造が形成される。この凸形状のエネルギーバンドは、ピエゾ効果および自発分極効果に起因する固定電荷で形成されるため、局所的な電界強度の増加を抑制できる。したがって、電子伝導領域108とドリフト層103間に介在する電界緩和層104により、ドリフト層103での電界強度が緩和されるため、さらなる耐圧向上が可能となる。(Modification of the first embodiment)
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of a
In this modification, an electric
(第1の実施形態の変形例2)
図4は、上記第1の実施形態の変形例である電界効果トランジスタ10Bの断面構造を略的に示す断面図である。この電界効果トランジスタ10Bの構造は、電子伝導領域108のドリフト層103と反対側に電位制御絶縁膜(絶縁膜)116を介して、電子伝導領域108の電位を制御するための、電位制御電極117が配されている。
電位制御絶縁膜116としては、アルミ、珪素、ハフニウム、ジルコニウム、タンタルチタンのうち少なくとも1種と、酸素と窒素のうち少なくとも1種を含むことが好ましい。
なかでも、後述する容量C1を大きく確保する観点から、電位制御絶縁膜116は誘電率が6以上であることが好ましい。
たとえば、電位制御絶縁膜116としては、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化チタン等を使用することが好ましい。
また、電位制御絶縁膜116の厚みは、絶縁膜の絶縁破壊防止の観点から、10nm以上であることが好ましい。また、容量C1が小さくなることを抑制するために、400nm以下であることが好ましい。(
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of a field effect transistor 10B which is a modification of the first embodiment. The structure of the field effect transistor 10B has a
The potential
In particular, the potential
For example, as the potential
The thickness of the potential
この変形例のように、電位制御電極117を有する電界効果トランジスタでは、電子伝導領域108が金属的な材料である場合、ピンチオフ時には電流が流れないため、電子伝導領域108の電位は電位制御電極117と電子伝導領域間108の容量C1と電子伝導領域108と高濃度n型半導体層102の容量C2との比で決まる。例えば、電位制御電極117を接地すなわち0Vとし、ドレイン電圧と等しい電位となる高濃度n型半導体層102の電位をVdとした場合、電子伝導領域108の電位Vcは、Vc=C2Vd/(C1-C2)であらわされる。すなわち電位制御電極117と電子伝導領域間108の容量C1を、電子伝導領域108と高濃度n型半導体層102間の容量C2に対し大きな値とすることで、電子伝導領域108の電位Vcはドレイン電圧Vdと比較して格段に低い電位にすることができる。
電子伝導領域108の電位Vcをドレイン電圧Vdよりも低くした場合、ドリフト層103で電圧降下が起きると考えられる(なお、高濃度n型半導体層102の電位は、ドレイン電圧Vdと略同じ程度である)。
従って、ドリフト層103を構成する材料の物性値(3MV/cm)に近い絶縁破壊耐圧を有するドリフト層103にて電界を集中させ、ゲート電極112のドレイン端への電界集中を抑制することができることからオフ耐圧を向上することができる。電子伝導領域が半導体材料で形成されている場合にも、電子伝導領域108の電位制御絶縁膜116側の電位をVcとみなすことができ、同様の効果が期待できる。
なお、電位制御電極をゲート電極と接続させた場合も同様にオフ耐圧を向上することができる。更にオン抵抗を低減する効果もあるが、一方でゲート容量の増大により利得が低下する可能性もある。In the field effect transistor having the
When the potential Vc of the
Therefore, the electric field can be concentrated in the
Note that when the potential control electrode is connected to the gate electrode, the off breakdown voltage can be similarly improved. Furthermore, there is an effect of reducing the on-resistance, but on the other hand, there is a possibility that the gain is lowered due to an increase in the gate capacitance.
(第2の実施形態)
次に、本発明に係る第2の実施形態について説明する。図5は、第2の実施形態の電界効果トランジスタ20の構造を概略的に示す断面図である。
この電界効果トランジスタ20は、基板201上に、バッファ層215、高濃度n型半導体層202、ドリフト層203、電界緩和層204、電子障壁層205、電子走行層206および電子供給層207がこの順に積層された積層構造を有する。この積層構造上には絶縁膜210が形成されており、この絶縁膜210に形成された開口部にゲート電極212が形成されている。(Second Embodiment)
Next, a second embodiment according to the present invention will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the
In this
ゲート電極212の左右両側(基板面に平行な方向における両側)のうちの一方の側(ゲート長方向の一方の側)では、積層構造に形成されたエッチング加工面に電子伝導領域208が形成されている。この電子伝導領域208は、電子走行層206の一端から、p型電子障壁層205よりも基板201側の領域に亘って延在するように設けられている。ゲート電極212の左右両側のうちの他方の側では、電子供給層207上にソース電極209が形成されている。
また、基板201の表面側には、高濃度n型半導体層202上にドレイン電極214が形成されており、このドレイン電極214は、高濃度n型半導体層202とドリフト層203を介して電子伝導領域208の基板201側の一端と電気的に接続されている。On one side (one side in the gate length direction) of the left and right sides of the gate electrode 212 (both sides in the direction parallel to the substrate surface), an
A
電子走行層206の上面は電子供給層207にヘテロ接合されており、電界効果トランジスタ20の動作時には、そのヘテロ接合界面およびその近傍に2次元電子ガスのチャネル領域が形成される。このとき、ソース電極209から注入された電子は、チャネル領域と電子伝導領域208とを介してドレイン電極214へ移動することができる。
電子供給層207は、電子走行層206の上面にヘテロ接合し、GaNやInN、AlNなどのIII族窒化物系化合物半導体からなる層である。電子供給層207は、たとえば、InaAlbGa1− a−bN(0≦a≦1、0≦b≦1、a+b≦1)で構成される。
電子供給層207から電子走行層206へ電子を供給するために、電子供給層207は、電子走行層206よりも小さな電子親和力を持つ材料または組成からなる。上記第1の実施形態の電界効果トランジスタ10と同様に、第2の実施形態の電界効果トランジスタ20は、主にピエゾ効果や自発分極効果により、電子走行層206と電子供給層207とのヘテロ接合界面およびその近傍での2次元電子ガスの発生を可能としている。なお、電子走行層206よりも大きなバンドギャップを持つ電子供給層207にSi、S、Se、Oなどのn型不純物を導入することにより、当該ヘテロ接合界面およびその近傍の2次元電子ガスの濃度を調整することも可能である(変調ドーピング)。The upper surface of the
The
In order to supply electrons from the
電子走行層206は、たとえば、GaN、InN、AlNなどのIII族窒化物系化合物半導体で構成すればよい。
電子走行層206は、たとえば、IncAldGa1− c−dN(0≦c≦1、0≦d≦1、c+d≦1)で構成される。
本実施形態では、電子走行層206には不純物は添加されていないが、電子走行層206に、Si、S、Se、Oなどのn型不純物、あるいは、ベリリウム(Be)、炭素(C)またはマグネシウム(Mg)などのp型不純物を添加してもよい。ただし、電子走行層206内の不純物濃度が高くなり過ぎると、クーロン散乱の影響を受けて電子の移動度が低下するため、不純物濃度は1×1017cm−3以下であることが望ましい。The
The
In this embodiment, no impurity is added to the
電子障壁層205は、面密度で1×1013cm−2以上のアクセプタ濃度を有するp型窒化物半導体層である。電子障壁層205に高濃度に導入されるp型不純物としては、たとえば、Be、CまたはMgが挙げられ、電子障壁層205の構成材料としては、たとえば、GaN、InN、AlNなどのIII族窒化物系化合物半導体が挙げられる。この電子障壁層205に導入されるp型不純物濃度は、所望の値とすることができるが、高電圧領域で電子に対する電位障壁の形成を維持するためには、1×1018cm−3以上であることが望ましい。The
電界緩和層204は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、x+y≦1)により構成される。パンチスルーを抑制して高い耐圧性能を得るために、電界緩和層204の組成は、電界緩和層204の内部で負の分極電荷がほぼ一様に分布するように制御されている。電界緩和層204の上面をIII族面であるガリウム面とした場合、電界緩和層204のAl組成比yを基板201側からソース電極209側に向かうにつれて徐々に小さくすることで電界緩和層204の内部で負の分極電荷を積層方向に亘ってほぼ一様に分布させることができる。あるいは、電界緩和層204のIn組成比xを基板201側からソース電極209側に向かうにつれて徐々に大きくすることで電界緩和層204の内部で負の分極電荷を積層方向に亘ってほぼ一様に分布させることもできる。あるいは、電界緩和層204のAl組成比yを基板201側からソース電極209側に向かうにつれて徐々に小さくし、かつ、電界緩和層204のIn組成比xを基板201側からソース電極209側に向かうにつれて徐々にまたは段階的に大きくすることによって電界緩和層204の内部で負の分極電荷を積層方向に亘ってほぼ一様に分布させてもよい。The electric
電界緩和層204は、このような組成を有するので、ピエゾ効果および自発分極効果により伝導帯および価電子帯が真空準位に向かって凸形状をなすように曲がるエネルギーバンド構造を有する。この凸形状のエネルギーバンドは、ピエゾ効果および自発分極効果に起因する固定電荷で形成されるため、局所的な電界強度の増加を抑制することができる。したがって、パンチスルーの抑制が可能となり、耐圧性能を向上させることができる。
また、電界緩和層204に導入するn型不純物としては、たとえば、シリコン(Si)、イオウ(S)、セレン(Se)、酸素(O)が挙げられる。n型不純物濃度は、所望の値とすることができるが、電界を緩和するために、1×1018cm−3以下であることが好ましい。特に、高い耐圧性能を確保するためには、n型不純物濃度は1×1017cm−3以下であることが好ましい。Since the electric
Examples of the n-type impurity introduced into the electric
ドリフト層203は、たとえば、GaNやInN、AlNなどのIII族窒化物系化合物半導体で構成すればよい。ドリフト層203に導入するn型不純物としては、たとえば、Si、S、Se、Oが挙げられる。不純物濃度は、所望の値とすることができるが、電界集中を緩和するために、1×1018cm−3以下の濃度であることが好ましい。特に、耐圧性を高めるときには1×1017cm−3以下の濃度であることが好ましい。The
高濃度n型半導体層202は、たとえば、Si、S、SeまたはOなどのn型不純物が高濃度に導入されたIII族窒化物系化合物半導体で構成すればよい。III族窒化物系化合物半導体としては、たとえば、GaN、InN、AlNが挙げられる。不純物濃度は、所望の値とすることができるが、低抵抗化するために、1×1018cm−3以上の高濃度であることが好ましい。
The high-concentration n-
基板201として、本実施形態では、GaNやAlNなどのIII族窒化物系化合物半導体基板を使用するが、これに限定されるものではない。たとえば、シリコン基板、サファイア基板あるいは炭化シリコン基板を基板201に使用してもよい。この基板201上に形成されるバッファ層215は、たとえば、AlNやGaN、AlGaNなどのIII族窒化物系化合物半導体で構成すればよい。バッファ層215は、基板201の上面に格子整合する超格子構造(たとえば、AlGaN/GaN超格子構造)や組成変調構造を含んでもよい。
In this embodiment, a group III nitride compound semiconductor substrate such as GaN or AlN is used as the
図5に示されるように、ゲート電極212は、電子走行層206の方向(基板201側)に突出する突起部と、この突起部からソース電極209側と電子伝導領域208側にそれぞれ延在する庇部とを有する。ゲート電極212の電子伝導領域208側に延在する庇部は、ゲート電極212のソース電極209側に延在する庇部よりも長い。これにより、ゲート電極212の近傍の電界集中を緩和することができる。
As shown in FIG. 5, the
ゲート電極212は、W、Mo、Si、Ti、Pt、Nb、AlまたはAuなどの金属材料からなるものであればよく、複数の金属層を積層した構造を有していてもよい。ゲート電極212は、金属材料の代わりに、下地の電子供給層207にショットキ接触する半導体材料を用いて形成されてもよい。ただし、この半導体材料は、絶縁膜210や保護膜213と反応しない材料であることが望ましい。
上記電界効果トランジスタ20の製造方法は、下記(a)〜(h)の基本工程を有するものである。
(a)有機金属気相成長(MOVPE)法や分子線エピタキシャル成長(MBE)法により、基板201上に、バッファ層215、高濃度n型半導体層202、ドリフト層203、電界緩和層204、電子障壁層205、電子走行層206および電子供給層207を構成する複数の化合物半導体層をこの順に含む積層構造の各層を連続的にエピタキシャル成長させる工程。
(b)ゲート電極212が形成されるべき領域の左右両側のうちの一方の側で、積層構造をエッチングして、電子走行層206の一端から電子障壁層205よりも基板201側の領域に亘ってエッチング加工面を形成する工程。
(c)当該エッチング加工面に電子伝導領域208を形成する工程。
(d)ゲート電極212が形成されるべき領域の当該左右両側のうちの他方の側における電子走行層206上に電子供給層207を介してソース電極209を形成する工程。
(e)電子伝導領域208の基板201側の一端と電気的に接続されるドレイン電極214を形成する工程。
(f)パターニングされた絶縁膜210を形成する工程。
(g)電子走行層206上における絶縁膜210の開口部にゲート電極212を形成する工程。
(h)電極表面の一部を除く素子全体を被覆する保護膜213を形成する工程。The
The manufacturing method of the
(A) A
(B) The stacked structure is etched on one of the left and right sides of the region where the
(C) A step of forming an electron
(D) A step of forming the
(E) A step of forming a
(F) A step of forming a patterned
(G) A step of forming the
(H) A step of forming a
電子伝導領域208は、基板面側からみて、ゲート電極212を挟んでソース電極209と反対側に位置する。
本実施形態では、電子伝導領域208は、電子供給層207側からドリフト層203側に延在し、一方の端部が、電子供給層207に接し、他方の端部がドリフト層203に接している。より詳細に説明すると、電子伝導領域208は、電子供給層207、電子走行層206、電子障壁層205、ドリフト層203に接して設けられている。電子伝導領域208は、ドリフト層203の厚みの途中位置まで形成されている。
電子伝導領域208は、第1の実施形態の電子伝導領域108と同様の方法で作成できる。たとえば、積層構造のエッチング加工面から当該積層構造にn型不純物を導入し、当該導入されたn型不純物を熱処理により活性化することで形成することができる。エッチング加工面は、基板201上の積層構造をドライエッチングすることで得られる。たとえば、このエッチング加工面にシリコンなどのn型不純物をイオン注入し、当該注入されたイオンを熱処理で活性化することで電子伝導領域208を形成することができる。あるいは、たとえばCVD法により、エッチング加工面にアモルファスまたは多結晶のシリコンを堆積した後、当該堆積されたシリコンを熱処理で積層構造に拡散させることで電子伝導領域208を形成することもできる。なお、熱処理によりシリコンが拡散した不純物拡散領域だけでなく、積層構造内に拡散されないシリコンも、導電膜として電子伝導領域208を構成する。エッチング加工面にシリコンを固相拡散させてもよい。The
In the present embodiment, the
The
あるいは、たとえばスパッタ法により、積層構造のエッチング加工面に金属導電膜を形成することで電子伝導領域208を形成してもよい。ここで、積層構造を構成する半導体層と当該金属導電膜とを熱処理により相互反応させることが望ましい。金属導電膜は、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、シリコン(Si)、チタン(Ti)、白金(Pt)、ニオブ(Nb)、アルミニウム(Al)、金(Au)、タンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)からなる群から選択された1種または2種以上の金属材料で構成すればよい。当該エッチング加工面には、オーミック接触する金属導電膜を形成することが好ましい。
Alternatively, the electron
あるいは、MOVPE法やMBE法により、積層構造のエッチング加工面にn型GaN層などの化合物半導体層を再成長させて電子伝導領域208を形成してもよい。
電子伝導領域208の形成後は、リフトオフ工程によりソース電極209とドレイン電極214とを形成する(工程(d),(e))。より具体的には、ドライエッチングにより高濃度n型半導体層202の上面の一部を露出させて、ドレイン電極214が形成されるべき領域を形成する。次いで、フォトリソグラフィを用いて積層構造上にレジストパターンを形成し、その後、スパッタ法によりレジストパターンおよび積層構造の上に金属層を成膜する。その後、レジストパターンと当該レジストパターン上の金属材料とを同時に除去することで、電子供給層207と高濃度n型半導体層202とにそれぞれオーミック接触するソース電極209とドレイン電極214の各電極パターンを形成することができる。
ソース電極209とドレイン電極214の各々は、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、シリコン(Si)、チタン(Ti)、白金(Pt)、ニオブ(Nb)、アルミニウム(Al)または金(Au)などの金属材料からなるものであればよく、複数の金属層を積層した構造を有していてもよい。Alternatively, the electron
After the formation of the
Each of the
その後、積層構造全面を被覆するように絶縁膜を形成し、この絶縁膜をパターニングして図5に示すような開口部を持つ絶縁膜210を形成する。さらに、この絶縁膜210をマスクとして電子供給層207にドライエッチングを施すことにより電子供給層207に凹部(リセス構造)を形成する。そして、電子供給層207の凹部と絶縁膜210の開口部とに、T字状の断面形状を有するゲート電極212を形成する(工程(g))。
Thereafter, an insulating film is formed so as to cover the entire laminated structure, and the insulating film is patterned to form an insulating
本実施形態では、好適な構成として、ゲート電極212の電子伝導領域208側の庇部の長さが、ゲート電極212のソース電極209側の庇部よりも長い構成を採用したが、これに限定されるものではない。ゲート電極212の電子伝導領域208側の庇部の長さとゲート電極212のソース電極209側の庇部の長さとが等しい形態、あるいは、ゲート電極212の電子伝導領域208側の庇部がゲート電極212のソース電極209側の庇部よりも短い形態もあり得る。ただし、ゲート電極212の電子伝導領域208側の庇部と比べて、ゲート電極212のソース電極209側の庇部が長すぎると、ゲート容量の増大による利得低下が大きくなる。
In the present embodiment, as a preferred configuration, a configuration is adopted in which the length of the collar portion of the
上記ゲート電極212の形成後、CVD法により、積層構造上にゲート電極212を被覆する保護膜213を形成する(工程(h))。上記絶縁膜210および保護膜213は、たとえば、シリコン(Si)、マグネシウム(Mg)、ハフニウム(Hf)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)およびタンタル(Ta)よりなる群から選択された1種または2種以上の酸化物または窒化物で構成すればよい。酸化物または窒化物などの無機化合物の代わりに、保護膜213が有機絶縁物で構成されてもよい。
After the formation of the
上記第2の実施形態の電界効果トランジスタ20が奏する効果は以下の通りである。
電子伝導領域208は、ゲート電極212の左右両側のうちソース電極209側とは反対側にあり、電子走行層206の一端から電子障壁層205よりも基板201側の領域に亘って延在している。ドレイン電極214は、高濃度n型半導体層202とドリフト層203を介して、この電子伝導領域208の基板201側の一端と電気的に接続されている。
ドリフト層203内では電流が半導体表面と垂直に流れることから、ドリフト層203内の電界分布は半導体表面の固定電荷の影響をうけにくく、ドリフト層203自体の絶縁破壊耐圧に近い耐圧を確保することができる。そのため、ドリフト層203の厚みを厚くするほど、確実に高い耐圧を確保できる。このような構造のトランジスタでは、ドリフト層203にて電界集中を発生させ高い耐圧を確保することができる。したがって、背景技術で述べたように、耐圧を確保するために、ソース電極と、ドレイン電極とを同一平面上で大きく距離をはなして配置する場合に比べて、チップサイズの小型化が可能である。The effects produced by the
The
Since current flows in the
同様に、ドリフト層203では、キャリアが電子伝導領域208側から基板201の方向に向かって流れるので、ドリフト層203における電子の移動経路は、電界効果トランジスタ20の電子供給層207と絶縁膜210との界面に生じた固定電荷の影響を受けにくい。よって、キャリアである電子の移動経路における電界分布は均一になりやすく、絶縁破壊耐圧のバルク値に近い最大電界強度を確保できるので、小さなチップサイズを実現できるとともに耐圧性能の向上が可能となる。
Similarly, in the
本実施形態では、InxAlyGa1−x−yN層からなる電界緩和層204は、上述の通り、Al組成比yおよびIn組成比xの一方または双方が徐々に変化する組成を有するので、電界緩和層204の内部で、ピエゾ効果および自発分極効果により伝導帯および荷電子帯が真空準位に向かって凸形状をなすように曲がるエネルギーバンド構造が形成される。この凸形状のエネルギーバンドは、ピエゾ効果および自発分極効果に起因する固定電荷で形成されるため、局所的な電界強度の増加を抑制できる。したがって、パンチスルーが抑制されて、さらなる高耐圧化を図ることができる。
図5に示されるように、ゲート電極212のうち絶縁膜210の開口部から電子伝導領域208の方向へ延在する庇部は、ゲート電極212のうち当該開口部からソース電極209の方向へ延在する庇部分よりも長い。これにより、ゲート電極212の近傍の電界集中を緩和することができ、高耐圧化を図ることができる。また、チャネル領域での電界強度分布が均一化するので、電流コラプスの抑制が可能となる。
したがって、2次元電子ガスのチャネルを利用した高周波特性を有するとともに、高耐圧性能を有し、チップサイズの小型化を可能にする電界効果トランジスタ20を提供することができる。In the present embodiment, the electric
As shown in FIG. 5, the collar portion of the
Therefore, it is possible to provide a
(第2の実施形態の変形例)
図6は、上記第2の実施形態の変形例である電界効果トランジスタ20Aの断面構造を概略的に示す断面図である。この電界効果トランジスタ20Aの構造は、電子伝導領域208のドリフト層203と反対側に電位制御絶縁膜116を介して電子伝導領域208の電位を制御するための、電位制御電極117が配されている。
このような電界効果トランジスタ20Aでは、第1の実施形態の変形例2と同様の効果を奏することができる。(Modification of the second embodiment)
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of a
Such a
(第3の実施形態)
次に、本発明に係る第3の実施形態について説明する。図7は、第3の実施形態の電界効果トランジスタ30の構造を概略的に示す断面図である。
この電界効果トランジスタ30は、基板201上に、バッファ層215、高濃度n型半導体層202、ドリフト層203、電界緩和層204、電子障壁層205および電子走行層206がこの順に積層された積層構造を有する。この積層構造は、上記第2の実施形態の積層構造(図5)と同一組成を有し、上記第2の実施形態の積層構造と同一製法で形成される。図7の積層構造上には絶縁膜310が形成されており、この絶縁膜310に形成された開口部にゲート絶縁膜311とゲート電極312が形成されている。(Third embodiment)
Next, a third embodiment according to the present invention will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the
This
ゲート電極312の左右両側(基板面に平行な方向における両側)のうちの一方の側(ゲート長方向の一方の側)では、積層構造に形成されたエッチング加工面に電子伝導領域308が形成されている。この電子伝導領域308は、電子走行層206の一端から、p型電子障壁層205よりも基板201側の領域に延在するように設けられている。ゲート電極312の左右両側のうちの他方の側では、電子走行層206上にソース電極309が形成されている。
また、基板201の表面側には、高濃度n型半導体層202上にドレイン電極214が形成されており、このドレイン電極214は、高濃度n型半導体層202とドリフト層203を介して電子伝導領域308の基板201側の一端と電気的に接続されている。On one side (one side in the gate length direction) of the left and right sides of the gate electrode 312 (both sides in the direction parallel to the substrate surface), an
A
図7に示されるように、ゲート電極312は、電子走行層206の方向(基板201側)に突出する突起部と、この突起部からソース電極309側と電子伝導領域308側にそれぞれ延在する庇部とを有する。ゲート電極312の電子伝導領域308側に延在する庇部は、ゲート電極312のソース電極309側に延在する庇部よりも長い。これにより、ゲート電極312の近傍の電界集中を緩和することができる。
As shown in FIG. 7, the
ゲート電極312は、W、Mo、Si、Ti、Pt、Nb、AlまたはAuなどの金属材料からなるものであればよく、複数の金属層を積層した構造を有していてもよい。ゲート電極312は、金属材料の代わりに、下地の電子走行層206にショットキ接触する半導体材料を用いて形成されてもよい。ただし、この半導体材料は、絶縁膜310や保護膜313と反応しない材料であることが望ましい。
The
上記電界効果トランジスタ30の製造方法は、下記(a)〜(h)の基本工程を有するものである。
(a)有機金属気相成長(MOVPE)法や分子線エピタキシャル成長(MBE)法により、基板201上に、バッファ層215、高濃度n型半導体層202、ドリフト層203、電界緩和層204、電子障壁層205および電子走行層206を構成する複数の化合物半導体層をこの順に含む積層構造を構成す各層を連続的にエピタキシャル成長させる工程。
(b)ゲート電極312が形成されるべき領域の左右両側のうちの一方の側で、積層構造をエッチングして、電子走行層206の一端から電子障壁層205よりも基板201側の領域に亘ってエッチング加工面を形成する工程。
(c)当該エッチング加工面に電子伝導領域308を形成する工程。
(d)ゲート電極312が形成されるべき領域の当該左右両側のうちの他方の側における電子走行層206上にソース電極309を形成する工程。
(e)電子伝導領域308の基板201側の一端と電気的に接続されるドレイン電極214を形成する工程。
(f)パターニングされた絶縁膜310を形成する工程。
(g)電子走行層206上における絶縁膜310の開口部にゲート絶縁膜311とゲート電極312を形成する工程。
(h)電極表面の一部を除く素子全体を被覆する保護膜313を形成する工程。The manufacturing method of the
(A) A
(B) The stacked structure is etched on one of the left and right sides of the region where the
(C) A step of forming an electron
(D) A step of forming the
(E) A step of forming a
(F) A step of forming a patterned
(G) A step of forming the
(H) A step of forming a
電子伝導領域308は、基板面側からみて、ゲート電極312を挟んでソース電極309と反対側に位置する。
本実施形態では、電子伝導領域308は、電子走行層206側からドリフト層203側に延在し、一方の端部が、電子走行層206に接し、他方の端部がドリフト層203に接している。より詳細に説明すると、電子伝導領域308は、電子走行層206、電子障壁層205、ドリフト層203に接して設けられている。電子伝導領域308は、ドリフト層203の厚みの途中位置まで形成されている。
電子伝導領域308は、上記第2の実施形態の電子伝導領域208(図5)と同様の製法で形成すればよい。電子伝導領域308の形成後は、リフトオフ工程によりソース電極309とドレイン電極214とを形成する(工程(d),(e))。より具体的には、ドライエッチングにより高濃度n型半導体層202の上面の一部を露出させて、ドレイン電極214が形成されるべき領域を形成する。次いで、フォトリソグラフィを用いて積層構造上にレジストパターンを形成し、その後、スパッタ法によりレジストパターンおよび積層構造の上に金属層を成膜する。その後、レジストパターンと当該レジストパターン上の金属材料とを同時に除去することで、電子走行層206と高濃度n型半導体層202とにそれぞれオーミック接触するソース電極309とドレイン電極214の各電極パターンを形成することができる。The
In the present embodiment, the
The
ソース電極309とドレイン電極214の各々は、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、シリコン(Si)、チタン(Ti)、白金(Pt)、ニオブ(Nb)、アルミニウム(Al)または金(Au)などの金属材料からなるものであればよく、複数の金属層を積層した構造を有していてもよい。
Each of the
その後、積層構造全面を被覆するように絶縁膜を形成し、この絶縁膜をパターニングして図7に示すような開口部を持つ絶縁膜310を形成する。そして、絶縁膜310の開口部に、ゲート絶縁膜311と、T字状の断面形状を有するゲート電極312とを形成する(工程(g))。
Thereafter, an insulating film is formed so as to cover the entire laminated structure, and the insulating film is patterned to form an insulating
本実施形態では、好適な構成として、ゲート電極312の電子伝導領域308側の庇部の長さが、ゲート電極312のソース電極309側の庇部よりも長い構成を採用したが、これに限定されるものではない。ゲート電極312の電子伝導領域308側の庇部の長さとゲート電極312のソース電極309側の庇部の長さとが等しい形態、あるいは、ゲート電極312の電子伝導領域308側の庇部がゲート電極312のソース電極309側の庇部よりも短い形態もあり得る。ただし、ゲート電極312の電子伝導領域308側の庇部と比べて、ゲート電極312のソース電極309側の庇部が長すぎると、ゲート容量の増大による利得低下が大きくなる。
In the present embodiment, as a preferable configuration, a configuration is adopted in which the length of the flange portion of the
上記ゲート電極312の形成後、CVD法により、積層構造上にゲート電極312を被覆する保護膜313を形成する(工程(h))。上記絶縁膜310、ゲート絶縁膜311および保護膜313は、たとえば、シリコン(Si)、マグネシウム(Mg)、ハフニウム(Hf)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)およびタンタル(Ta)よりなる群から選択された1種または2種以上の酸化物または窒化物で構成すればよい。酸化物または窒化物などの無機化合物の代わりに、保護膜313が有機絶縁物で構成されてもよい。
After the
上記第3の実施形態の電界効果トランジスタ30が奏する効果は以下の通りである。
上記第2の実施形態の電子伝導領域208と同様に、本実施形態の電子伝導領域308は、ゲート電極312の左右両側のうちソース電極309側とは反対側にあり、電子走行層206の一端から電子障壁層205よりも基板201側の領域に亘って延在している。ドレイン電極214は、高濃度n型半導体層202とドリフト層203を介して、この電子伝導領域308の基板201側の一端と電気的に接続されている。よって、ドリフト層203では、キャリアである電子が電子伝導領域308側から基板201の方向に向かって流れる。第2の実施形態で述べたように、耐圧はドリフト層203の厚みに依存する。したがって、高耐圧化のためにドリフト層203を厚くしてもチップサイズの小型化が可能である。また、ドリフト層203における電子の移動経路は、電界効果トランジスタ30の電子走行層206と絶縁膜310との界面に生じた固定電荷の影響を受けにくい。したがって、小さなチップサイズを実現できるとともに耐圧性能の向上が可能となる。The effects produced by the
Similar to the
上記第2の実施形態と同様に、本実施形態でも、InxAlyGa1−x−yN層からなる電界緩和層204は、Al組成比yおよびIn組成比xの一方または双方が徐々に変化する組成を有するので、パンチスルーが抑制されて、さらなる高耐圧化を図ることができる。Similar to the second embodiment, also in this embodiment, the electric
図7に示されるように、ゲート電極312のうち絶縁膜310の開口部から電子伝導領域308の方向へ延在する庇部は、ゲート電極312のうち当該開口部からソース電極309の方向へ延在する庇部分よりも長い。これにより、ゲート電極312の近傍の電界集中を緩和することができ、高耐圧化を図ることができる。また、チャネル領域での電界強度分布が均一化するので、電流コラプスの抑制が可能となる。
したがって、しきい値電圧の制御性の良好で、高耐圧性能を有し、チップサイズの小型化を可能にする電界効果トランジスタ30を提供することができる。本実施形態の電界効果トランジスタ30は、2次元電子ガスのチャネルを利用しないので、低周波特性を有するものとなる。As shown in FIG. 7, the collar portion of the
Therefore, it is possible to provide a
(第3の実施形態の変形例)
図8は、上記第3の実施形態の変形例である電界効果トランジスタ30Aの断面構造を概略的に示す断面図である。この電界効果トランジスタ30Aの構造は、電子伝導領域308のドリフト層203と反対側に電位制御絶縁膜116を介して電位制御電極117が配されている。
このような電界効果トランジスタ30Aでは、第1実施形態の変形例2と同様の効果を奏することができる。(Modification of the third embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of a
Such a
(第4の実施形態)
次に、本発明に係る第4の実施形態について説明する。図9は、第4の実施形態の電界効果トランジスタ40の構造を概略的に示す断面図である。この電界効果トランジスタ40は、基板201上に、バッファ層215、高濃度n型半導体層202、ドリフト層203、電子障壁層205および電子走行層206がこの順に積層された積層構造を有する。この積層構造上には絶縁膜210が形成されており、この絶縁膜210に形成された開口部にゲート電極212が形成されている。
ゲート電極212の左右両側(基板面に平行な方向における両側)のうちの一方の側(ゲート長方向の一方の側)では、積層構造に形成されたエッチング加工面に電子伝導領域408が形成されている。この電子伝導領域408は、電子走行層206の一端から、p型電子障壁層205よりも基板201側の領域に延在するように設けられている。ゲート電極212の左右両側のうちの他方の側では、電子供給層207上にソース電極209が形成されている。(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described. FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the
On one side (one side in the gate length direction) of the left and right sides of the gate electrode 212 (both sides in the direction parallel to the substrate surface), an
基板201の表面側には、高濃度n型半導体層202上にドレイン電極214が形成されており、このドレイン電極214は、高濃度n型半導体層202とドリフト層203を介して電子伝導領域408の基板201側の一端と電気的に接続されている。
第4の実施形態の電界効果トランジスタ40の構造は、第2の実施形態の電界緩和層204(図5)を含まない点を除いて第2の実施形態の構造と同じ組成を有する。第4の実施形態の電界効果トランジスタ40は、第2の実施形態の電界緩和層204を形成しない点を除いて、第2の実施形態と同じ製法で形成される。本実施形態の電子伝導領域408は、第2の実施形態の電子伝導領域208と同じ製法で形成できる。On the surface side of the
The structure of the
第4の実施形態の電界効果トランジスタ40は電界緩和層204を含まないため、上記第2の実施形態の電界効果トランジスタ20と比べると本実施形態の電界効果トランジスタ40の耐圧性能は若干低くなる。しかしながら、電界緩和層204のAl組成比yおよびIn組成比xの一方または双方を徐々にまたは段階的に変化する組成を形成するための工程が不要となるため、作製が容易になる。
Since the
(第4の実施形態の変形例)
図10は、上記第4の実施形態の変形例である電界効果トランジスタ40Aの断面構造を概略的に示す断面図である。この電界効果トランジスタ40Aの構造は、電子伝導領域408のドリフト層203と反対側に電位制御絶縁膜116を介して電位制御電極117が配されている。
このようなる電界効果トランジスタ40Aにおいては、第1の実施形態の変形例2と同様の効果を奏することができる。(Modification of the fourth embodiment)
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of a
In such a
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
たとえば、前記各実施形態では、電子伝導領域108、208,308は、電子走行層106、206の端部側に設けられていたが、これに限られるものではない。たとえば、図11に示すように、ドリフト層103、電界緩和層104、電子障壁層105、電子走行層106の層の中央部分に電子伝導領域108を配置してもよい。
このトランジスタは、複数のソース電極109A,B,ゲート電極112A、112Bを備えている。具体的には、基板面側からみて、ソース電極109Aに隣接して、ゲート電極112Aが配置され、このゲート電極112Aの隣に電子伝導領域108が配置され、さらに、電子伝導領域108の隣に、ゲート電極112Aが配置され、このゲート電極112Bの隣にソース電極109Bが配置されている。電子伝導領域108は、一対のソース電極109A、109Bに挟まれるように配置されている。
ドレイン電極114は、基板101裏面側に配置しているが、高濃度n型半導体層102上に配置してもよい。なお、ドレイン電極114は、高濃度n型半導体層102上の図面手前、あるいは奥側に配置されていてもよい。
なお、図11に示すようなトランジスタを形成する際、ソース電極109、ゲート電極112や、電子伝導領域108の配置は、図13〜図15に示すような配置とすることができる。
図13は、図11に示したように、ドレイン電極114が基板101裏面に配置された状態におけるソース電極109、ゲート電極112や、電子伝導領域108の配置を示している。ゲート電極112は、基板表面側からみて櫛状に形成され、ゲート電極112A,112B間に、電子伝導領域108が配置された構造となっている。
また、ソース電極109も基板表面側からみて櫛状に形成され、ソース電極109A,109B間に、ゲート電極112A,112B、電子伝導領域108が配置されている。
図14、図15は、ドレイン電極114が、高濃度n型半導体層102上に形成されている状態を示している。ゲート電極112、ソース電極109、電子伝導領域108の配置は、図13と同じである。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in each of the above-described embodiments, the electron
This transistor includes a plurality of
The
Note that when the transistor as shown in FIG. 11 is formed, the
FIG. 13 shows the arrangement of the
The
14 and 15 show a state in which the
次に、上記実施形態の実施例について説明する。
(第1実施例)
第1実施例の電界効果トランジスタは、第1の実施形態の電界効果トランジスタ10と同じ構造を有する。基板101として、(0001)面(=c面)を主面とするn型GaN基板を使用した。高濃度n型半導体層102としてSiを添加したn型GaN層(不純物濃度:1×1019cm−3、膜厚:200nm)を、ドリフト層103としてSiを添加したn型GaN層(不純物濃度:1×1017cm−3、膜厚:3000nm)を、電界緩和層104としてAlyGa1−yN層(膜厚:300nm)を、電子障壁層105としてMgを添加したp型GaN層(1×1019cm−3、膜厚:300nm)を、電子走行層106としてノンドープGaN層(膜厚:80nm)を、電子供給層107としてAlxGa1−xN層(Al組成比:x=0.2、膜厚:40nm)を、ソース電極109およびドレイン電極114としてTi/Al積層構造(Ti層の膜厚:10nm、Al層の膜厚:200nm)を、絶縁膜110としてSiON膜(膜厚:80nm)を、ゲート電極112としてNi/Au積層構造(Ni層の膜厚:15nm、Au層の膜厚:400nm)を、保護膜113としてSiON膜(膜厚:80nm)を、ゲート絶縁膜111としてAl2O3膜(膜厚:10nm)を、それぞれ使用した。
電界緩和層104は、基板101側の面でAl組成比y=0.3を有し、ソース電極109側の面でAl組成比y=0を有し、Al組成比yが当該電界緩和層104の基板101側の面から当該電界緩和層104のソース電極109側の面へ向かうにつれて徐々に小さくなるように形成された。電子供給層107に形成された凹部(リセス構造)の深さは25nmとされた。
電子伝導領域108は、積層構造の一部領域をドライエッチングにて除去して電子供給層107からドリフト層103に及ぶエッチング加工面を形成し、このエッチング加工面に、Siを添加したGaN層(不純物濃度:8×1017cm−3)を再成長することで形成された。
このように作製された第1実施例の電界効果トランジスタ10は、高い電子移動度(=約2×103cm2/V/sec)と、小さいチップサイズと、高耐圧特性とを有することが確認された。Next, examples of the above embodiment will be described.
(First embodiment)
The field effect transistor of the first example has the same structure as the
The electric
The
The
(第2実施例)
第2実施例の電界効果トランジスタは、第1の実施形態の変形例である電界効果トランジスタ10A(図3)と同じ構造を有する。基板101として、(0001)面(=c面)を主面とするn型GaN基板を使用した。高濃度n型半導体層102としてSiを添加したn型GaN層(不純物濃度:1×1019cm−3、膜厚:200nm)を、ドリフト層103としてSiを添加したn型GaN層(不純物濃度:1×1017cm−3、膜厚:3000nm)を、電界緩和層104としてSiを添加したn型AlyGa1−yN層(不純物濃度:1×1017cm−3、膜厚:300nm)を、電子障壁層105としてMgを添加したp型GaN層(1×1019cm−3、膜厚:300nm)を、電子走行層106としてノンドープGaN層(膜厚:80nm)を、電子供給層107としてAlxGa1−xN層(Al組成比:x=0.2、膜厚:40nm)を、ソース電極109およびドレイン電極114としてTi/Al積層構造(Ti層の膜厚:10nm、Al層の膜厚:200nm)を、絶縁膜110としてSiON膜(膜厚:80nm)を、ゲート電極112としてNi/Au積層構造(Ni層の膜厚:15nm、Au層の膜厚:400nm)を、保護膜113としてSiON膜(膜厚:80nm)を、ゲート絶縁膜111としてAl2O3膜(膜厚:10nm)を、それぞれ使用した。
電界緩和層104は、基板101側の面でAl組成比y=0.3を有し、ソース電極109側の面でAl組成比y=0を有し、Al組成比yが当該電界緩和層104の基板101側の面から当該電界緩和層104のソース電極109側の面へ向かうにつれて徐々に小さくなるように形成された。電子供給層107に形成された凹部(リセス構造)の深さは25nmとされた。
電子伝導領域108は、積層構造の一部領域をドライエッチングにて除去して電子供給層107からドリフト層103に及ぶエッチング加工面を形成し、このエッチング加工面に、Siを添加したGaN層(不純物濃度:8×1017cm−3)を再成長することで形成された。
このように作製された第2実施例の電界効果トランジスタ10Aは、高い電子移動度(=約2×103cm2/V/sec)と、小さいチップサイズと、第1実施例と比較してさらに高い耐圧特性とを有することが確認された。(Second embodiment)
The field effect transistor of the second example has the same structure as the
The electric
The
The
(第3実施例)
第3実施例の電界効果トランジスタは、第1の実施形態の電界効果トランジスタ10B(図4)と同じ構造を有する。基板101として、(0001)面(=c面)を主面とするn型GaN基板を使用した。高濃度n型半導体層102としてSiを添加したn型GaN層(不純物濃度:2×1019cm−3、膜厚:500nm)を、ドリフト層103としてSiを添加したn型GaN層(不純物濃度:1×1017cm−3、膜厚:3000nm)を、電界緩和層104としてAlyGa1−yN層(膜厚:300nm)を、電子障壁層105としてMgを添加したp型GaN層(1×1019cm−3、膜厚:300nm)を、電子走行層106としてノンドープGaN層(膜厚:80nm)を、電子供給層107としてAlxGa1−xN層(Al組成比:x=0.2、膜厚:40nm)を、ソース電極109およびドレイン電極114としてTi/Al積層構造(Ti層の膜厚:10nm、Al層の膜厚:200nm)を、絶縁膜110としてSiON膜(膜厚:80nm)を、ゲート電極112としてNi/Au積層構造(Ni層の膜厚:15nm、Au層の膜厚:400nm)を、保護膜113としてSiON膜(膜厚:80nm)を、ゲート絶縁膜111としてAl2O3膜(膜厚:30nm)を、それぞれ使用した。
電界緩和層104は、基板101側の面でAl組成比y=0.3を有し、ソース電極109側の面でAl組成比y=0を有し、Al組成比yが当該電界緩和層104の基板101側の面から当該電界緩和層104のソース電極109側の面へ向かうにつれて徐々に小さくなるように形成された。電子供給層107に形成された凹部(リセス構造)の深さは20nmとされた。
電子伝導領域108は、積層構造の一部領域をドライエッチングにて除去して電子供給層107からドリフト層103に及ぶエッチング加工面を形成し、このエッチング加工面に、Siを添加したGaN層(不純物濃度:8×1017cm−3)を再成長することで形成された。
電位制御絶縁膜116としてAl2O3膜(膜厚:200nm)を、電位制御電極117としてTi/Pt/Au積層構造(Ti層の膜厚:15nm、Pt層の膜厚:100nm、Au層の膜厚:200nm)を各々使用した。
このように作製された第3実施例の電界効果トランジスタ10Bは、高い電子移動度(=約2×103cm2/V/sec)と、小さいチップサイズと、第1実施例と比較してさらに高い耐圧特性とを有することが確認された。(Third embodiment)
The field effect transistor of the third example has the same structure as the field effect transistor 10B (FIG. 4) of the first embodiment. As the
The electric
The
An Al 2 O 3 film (film thickness: 200 nm) is used as the potential
The field effect transistor 10B of the third embodiment manufactured in this way has a high electron mobility (= about 2 × 10 3 cm 2 / V / sec), a small chip size, and a comparison with the first embodiment. Further, it was confirmed to have a high breakdown voltage characteristic.
(第4実施例)
第4実施例の電界効果トランジスタは、第2の実施形態の電界効果トランジスタ20と同じ構造を有する。基板201として、(0001)面(=c面)を主面とする炭化シリコン(SiC)基板を使用した。バッファ層215としてAlN層(膜厚:100nm)を、高濃度n型半導体層202としてSiを添加したn型GaN層(不純物濃度:2×1019cm−3、膜厚:500nm)を、ドリフト層203としてSiを添加したn型GaN層(不純物濃度:1×1017cm−3、膜厚:3000nm)を、電界緩和層204としてInxGa1−xN層(膜厚:200nm)を、電子障壁層205としてMgを添加したInxGa1−xN層(In組成比:x=0.1、不純物濃度:2×1019cm−3、膜厚:200nm)を、電子走行層206としてInxGa1−xN層(In組成比:x=0.1、膜厚:100nm)、電子供給層207としてAlxGa1−xN層(Al組成比:x=0.1、膜厚:25nm)を、ソース電極209およびドレイン電極214としてTi/Al/Nb/Au積層構造(Ti層の膜厚:15nm、Al層の膜厚:60nm、Nb層の厚さ:35nm、Au層の厚さ:50nm)を、絶縁膜210としてSiON膜(膜厚:80nm)を、ゲート電極212としてNi/Au積層構造(Ni層の膜厚:15nm、Au層の膜厚:400nm)を、保護膜213としてSiON膜(膜厚:80nm)を、それぞれ使用した。
電界緩和層204は、基板201側の面でIn組成比x=0を有し、ソース電極209側の面でIn組成比x=0.1を有し、In組成比xが当該電界緩和層204の基板201側の面から当該電界緩和層204のソース電極209側の面へ向かうにつれて徐々に大きくなるように形成された。電子供給層207に形成された凹部(リセス構造)の深さは15nmとされた。
電子伝導領域208は、積層構造の一部をドライエッチングにて除去してエッチング加工面を形成し、このエッチング加工面に、Siを添加したGaN層(不純物濃度:5×1017cm−3)を再成長することで形成された。
このように作製された第4実施例の電界効果トランジスタ20は、高い電子移動度(=約2×103cm2/V/sec)と、小さいチップサイズと、高耐圧特性とを有することが確認された。(Fourth embodiment)
The field effect transistor of the fourth example has the same structure as the
The electric
In the
The
(第5実施例)
第5実施例の電界効果トランジスタは、第2の実施形態の変形例の電界効果トランジスタ20A(図6)と同じ構造を有する。基板201として、(0001)面(=c面)を主面とする炭化シリコン(SiC)基板を使用した。バッファ層215としてAlN層(膜厚:100nm)を、高濃度n型半導体層202としてSiを添加したn型GaN層(不純物濃度:2×1019cm−3、膜厚:500nm)を、ドリフト層203としてSiを添加したn型GaN層(不純物濃度:1×1017cm−3、膜厚:3000nm)を、電界緩和層204としてInxGa1−xN層(膜厚:200nm)を、電子障壁層205としてMgを添加したInxGa1−xN層(In組成比:x=0.1、不純物濃度:2×1019cm−3、膜厚:200nm)を、電子走行層206としてInxGa1−xN層(In組成比:x=0.1、膜厚:100nm)、電子供給層207としてAlxGa1−xN層(Al組成比:x=0.1、膜厚:25nm)を、ソース電極209およびドレイン電極214としてTi/Al/Nb/Au積層構造(Ti層の膜厚:15nm、Al層の膜厚:60nm、Nb層の厚さ:35nm、Au層の厚さ:50nm)を、絶縁膜210としてSiON膜(膜厚:80nm)を、ゲート電極212としてNi/Au積層構造(Ni層の膜厚:15nm、Au層の膜厚:400nm)を、保護膜213としてSiON膜(膜厚:80nm)を、それぞれ使用した。
電界緩和層204は、基板201側の面でIn組成比x=0を有し、ソース電極209側の面でIn組成比x=0.1を有し、In組成比xが当該電界緩和層204の基板201側の面から当該電界緩和層204のソース電極209側の面へ向かうにつれて徐々に大きくなるように形成された。電子供給層207に形成された凹部(リセス構造)の深さは15nmとされた。
電子伝導領域208は、積層構造の一部をドライエッチングにて除去してエッチング加工面を形成し、このエッチング加工面に、Siを添加したGaN層(不純物濃度:5×1017cm−3)を再成長することで形成された。
電位制御絶縁膜116としてAl2O3膜(膜厚:100nm)を、電位制御電極117としてTi/Pt/Au積層構造(Ti層の膜厚:15nm、Pt層の膜厚:100nm、Au層の膜厚:200nm)を各々使用した。
このように作製された第5実施例の電界効果トランジスタ20Aは、高い電子移動度(=約2×103cm2/V/sec)と、小さいチップサイズと、第4実施例と比較してさらに高い耐圧特性とを有することが確認された。(5th Example)
The field effect transistor of the fifth example has the same structure as the
The electric
In the
An Al 2 O 3 film (film thickness: 100 nm) is used as the potential
The
(第6実施例)
第6実施例の電界効果トランジスタは、第3の実施形態の電界効果トランジスタ30と同じ構造を有する。基板201として、(111)面を主面とするシリコン(Si)基板を使用した。バッファ層215として、AlxGa1−xN層とAlyGa1−yN層の2層構造(Al組成比:x=0.2、y=0.1、各膜厚は100nm)を、高濃度n型半導体層202としてSiを添加したn型GaN層(不純物濃度:2×1019cm−3、膜厚:1000nm)を、ドリフト層203としてSiを添加したGaN層(不純物濃度:1×1017cm−3、膜厚:3000nm)を、電界緩和層204としてAlyGa1−yN層(膜厚:100nm)を、電子障壁層205としてMgを添加したp型GaN層(不純物濃度:2×1019cm−3、膜厚:200nm)を、電子走行層206としてSiを添加したn型GaN層(不純物濃度:1×1017cm−3、膜厚:200nm)を、ソース電極309およびドレイン電極214としてTi/Al/Nb/Au積層構造(Ti層の膜厚15nm、Al層の膜厚:60nm、Nb層の厚さ:35nm、Au層の厚さ:50nm)を、絶縁膜310としてSiN膜(膜厚:120nm)を、ゲート絶縁膜311としてAl2O3膜(膜厚:10nm)を、ゲート電極312としてNi/Pt/Au積層構造(Ni層の膜厚:5nm、Pt層の膜:35nm、Au層の膜厚:400nm)を、保護膜313としてSiO2膜(膜厚:60nm)を、それぞれ使用した。
電界緩和層204は、基板201側の面でAl組成比y=0.2を有し、ソース電極309側の面でAl組成比y=0を有し、Al組成比yが当該電界緩和層204の基板201側の面から当該電界緩和層204のソース電極309側の面へ向かうにつれて徐々に小さくなるように形成された。
電子伝導領域308は、積層構造の一部をドライエッチングにて除去してエッチング加工面を形成し、このエッチング加工面に、Siを添加したGaN層(不純物濃度:1×1018cm−3)を再成長することで形成された。
このように作製された第6実施例の電界効果トランジスタ30は、小さいチップサイズと、高耐圧特性とを有し、しきい値電圧の制御性が良好であることが確認された。(Sixth embodiment)
The field effect transistor of the sixth example has the same structure as the
The electric
The electron
It was confirmed that the
(第7実施例)
第7実施例の電界効果トランジスタは、第3の実施形態の電界効果トランジスタ30A(図8)と同じ構造を有する。基板201として、(111)面を主面とするシリコン(Si)基板を使用した。バッファ層215として、AlxGa1−xN層とAlyGa1−yN層の2層構造(Al組成比:x=0.2、y=0.1、各膜厚は100nm)を、高濃度n型半導体層202としてSiを添加したn型GaN層(不純物濃度:2×1019cm−3、膜厚:1000nm)を、ドリフト層203としてSiを添加したGaN層(不純物濃度:1×1017cm−3、膜厚:3000nm)を、電界緩和層204としてAlyGa1−yN層(膜厚:100nm)を、電子障壁層205としてMgを添加したp型GaN層(不純物濃度:2×1019cm−3、膜厚:200nm)を、電子走行層206としてSiを添加したn型GaN層(不純物濃度:1×1017cm−3、膜厚:200nm)を、ソース電極309およびドレイン電極214としてTi/Al/Nb/Au積層構造(Ti層の膜厚:15nm、Al層の膜厚:60nm、Nb層の厚さ:35nm、Au層の厚さ:50nm)を、絶縁膜310としてSiN膜(膜厚:120nm)を、ゲート絶縁膜311としてAl2O3膜(膜厚:10nm)を、ゲート電極312としてNi/Pt/Au積層構造(Ni層の膜厚:5nm、Pt層の膜:35nm、Au層の膜厚:400nm)を、保護膜313としてSiO2膜(膜厚:60nm)を、それぞれ使用した。
電界緩和層204は、基板201側の面でAl組成比y=0.2を有し、ソース電極309側の面でAl組成比y=0を有し、Al組成比yが当該電界緩和層204の基板201側の面から当該電界緩和層204のソース電極309側の面へ向かうにつれて徐々に小さくなるように形成された。
電子伝導領域308は、積層構造の一部をドライエッチングにて除去してエッチング加工面を形成し、このエッチング加工面に、Siを添加したGaN層(不純物濃度:1×1018cm−3)を再成長することで形成された。
電位制御絶縁膜116としてZrO2膜(膜厚:300nm)を、電位制御電極117としてTi/Pt/Au積層構造(Ti層の膜厚:10nm、Pt層の膜厚:80nm、Au層の膜厚:300nm)を各々使用した。
このように作製された第7実施例の電界効果トランジスタ30Aは、小さいチップサイズと、第6実施例と比較してさらに高い耐圧特性とを有し、しきい値電圧の制御性が良好であることが確認された。(Seventh embodiment)
The field effect transistor of the seventh example has the same structure as the
The electric
The electron
ZrO 2 film (film thickness: 300 nm) is used as the potential
The
(第8実施例)
第8実施例の電界効果トランジスタは、第4の実施形態の電界効果トランジスタ40と同じ構造を有する。基板201として、(111)面を主面とするシリコン(Si)基板を使用した。バッファ層215としてAlN層(膜厚200nm)を、高濃度n型半導体層202としてSiを添加したGaN層(不純物濃度:2×1019cm−3、膜厚:1000nm)を、ドリフト層203としてSiを添加したn型GaN層(不純物濃度:1×1017cm−3、膜厚:4000nm)を、電子障壁層205としてMgを添加したp型GaN層(不純物濃度:2×1019cm−3、膜厚:300nm)を、電子走行層206としてGaN層(膜厚:100nm)を、電子供給層207としてAlxGa1−xN層(Al組成比:x=0.25、膜厚:20nm)を、ソース電極209およびドレイン電極214としてTi/Al/Nb/Au積層構造(Ti層の膜厚:15nm、Al層の膜厚:60nm、Nb層の厚さ:35nm、Au層の厚さ:50nm)を、絶縁膜210としてSiN膜(膜厚:120nm)を、ゲート電極212としてNi/Au積層構造(Ni層の膜厚:15nm、Au層の膜厚:400nm)を、保護膜213としてSiN膜(膜厚:80nm)を、それぞれ使用した。
電子供給層207に形成された凹部(リセス構造)の深さは10nmとされた。
電子伝導領域408は、積層構造の一部をドライエッチングにて除去してエッチング加工面を形成し、このエッチング加工面に、Siを添加したGaN層(不純物濃度:5×1017cm−3)を再成長することで形成された。
このように作製された第8実施例の電界効果トランジスタ40は、高い電子移動度(=約2×103cm2/V/sec)と、小さいチップサイズと、高耐圧特性とを有することが確認された。(Eighth embodiment)
The field effect transistor of the eighth example has the same structure as the
The depth of the recess (recess structure) formed in the
In the
The
(第9実施例)
第9実施例の電界効果トランジスタは、第4の実施形態の変形例の電界効果トランジスタ40A(図10)と同じ構造を有する。基板201として、(111)面を主面とするシリコン(Si)基板を使用した。バッファ層215としてAlN層(膜厚200nm)を、高濃度n型半導体層202としてSiを添加したGaN層(不純物濃度:2×1019cm−3、膜厚:1000nm)を、ドリフト層203としてSiを添加したn型GaN層(不純物濃度:1×1017cm−3、膜厚:4000nm)を、電子障壁層205としてMgを添加したp型GaN層(不純物濃度:2×1019cm−3、膜厚:300nm)を、電子走行層206としてGaN層(膜厚:100nm)を、電子供給層207としてAlxGa1−xN層(Al組成比:x=0.25、膜厚:20nm)を、ソース電極209およびドレイン電極214としてTi/Al/Nb/Au積層構造(Ti層の膜厚:15nm、Al層の膜厚:60nm、Nb層の厚さ:35nm、Au層の厚さ:50nm)を、絶縁膜210としてSiN膜(膜厚:120nm)を、ゲート電極212としてNi/Au積層構造(Ni層の膜厚:15nm、Au層の膜厚:400nm)を、保護膜213としてSiN膜(膜厚:80nm)を、それぞれ使用した。
電子供給層207に形成された凹部(リセス構造)の深さは10nmとされた。
電子伝導領域408は、積層構造の一部をドライエッチングにて除去してエッチング加工面を形成し、このエッチング加工面に、Siを添加したGaN層(不純物濃度:5×1017cm−3)を再成長することで形成された。
電位制御絶縁膜116としてHfO2膜(膜厚:300nm)を、電位制御電極117としてTi/Pt/Au積層構造(Ti層の膜厚:10nm、Pt層の膜厚:80nm、Au層の膜厚:300nm)を各々使用した。
このように作製された第9実施例の電界効果トランジスタ40Aは、高い電子移動度(=約2×103cm2/V/sec)と、小さいチップサイズと、第8実施例と比較してさらに高い耐圧特性とを有することが確認された。(Ninth embodiment)
The field effect transistor of the ninth example has the same structure as the
The depth of the recess (recess structure) formed in the
In the
An
The
以上、図面を参照して本発明の実施形態および各種実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。たとえば、上記第1、第2および第4の実施形態において、ゲート電極112,212としてショットキ電極を用いる場合には、ゲートリーク電流を抑制するために、電子供給層107,207にBe,C,Mgなどのp型不純物を導入してもよい。
上記第1の実施形態では、基板101上に形成される化合物半導体層102〜107の各々の厚みは、所望の厚みとすることができるが、これら化合物半導体層102〜107の格子定数が基板101の格子定数と大きく異なる場合には、転位が発生する臨界膜厚以下にすることが望ましい。上記第2、第3および第4の実施形態の基板201上に形成される化合物半導体層203〜207についても、同様である。
上記第1の実施形態では、電子供給層107に凹部(リセス構造)の作製の際、当該凹部の深さは任意の厚さとすることができる。たとえば、電子供給層107の厚み以上に電子供給層107をエッチングして凹部を形成してもよい。ただし、凹部の深さを一定以上にすれば、リセス構造による耐圧向上の効果および電流コラプス低減の効果が得られる。
一方、凹部の深さを一定以下にすれば、ゲート電極112の直下における2次元電子ガスのチャネル領域でのキャリアの増加や移動度の向上が得られる。かかる観点から、電子供給層107に形成される凹部の深さは、電子供給層107の厚みの30%から90%が好ましい。上記第2および第4の実施形態の電子供給層207に形成される凹部(リセス構造)の深さについても同様である。
上記第1の実施形態では、基板101としてウルツ鉱型結晶構造を有するIII−V族化合物半導体基板を使用し、この基板101の成長面をIII族面(=(0001)面)にすることができるが、これに限定されるものではない。基板101の成長面をV族面(=(000−1)面)にしてもよい。この場合、ピエゾ電界の向きが逆になるので、これに合わせて素子構造が設計される。
さらに、前記各実施形態では、ドリフト層103、203は、他の層(たとえば、高濃度n型半導体層102、202、電界緩和層104,204)と同一幅であったが、これに限らず、電子伝導領域の直下にのみ存在していてもよい。The embodiments and various examples of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, these are examples of the present invention, and various configurations other than the above can be adopted. For example, in the first, second, and fourth embodiments, when Schottky electrodes are used as the
In the first embodiment, each of the compound semiconductor layers 102 to 107 formed on the
In the first embodiment, when the recess (recess structure) is formed in the
On the other hand, if the depth of the recess is set to a certain value or less, an increase in carriers and an improvement in mobility can be obtained in the channel region of the two-dimensional electron gas immediately below the
In the first embodiment, a III-V compound semiconductor substrate having a wurtzite crystal structure is used as the
Further, in each of the embodiments, the drift layers 103 and 203 have the same width as the other layers (for example, the high-concentration n-type semiconductor layers 102 and 202 and the electric field relaxation layers 104 and 204). In addition, it may exist only directly under the electron conduction region.
Claims (19)
前記基板上に形成されたn型III族窒化物系化合物半導体層であるドリフト層と、
前記ドリフト層よりも上層に形成されたp型窒化物半導体層である電子障壁層と、
前記電子障壁層上に形成されたIII族窒化物系化合物半導体層である電子走行層と、
前記電子走行層上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極のゲート長さ方向の一方の側にあり、かつ前記電子走行層から前記電子障壁層よりも前記基板側の領域に亘って延在するn型の電子伝導領域と、
前記ゲート電極のゲート長さ方向の他方の側にあり、かつ前記電子走行層上に形成されたソース電極と、
前記電子伝導領域の前記基板側の一端と前記ドリフト層を介して電気的に接続されたドレイン電極と、
を備え、
前記電子伝導領域の、前記ドリフト層と反対側には、絶縁膜を介して電位制御電極が設けられている電界効果トランジスタ。 A substrate,
A drift layer which is an n-type group III nitride compound semiconductor layer formed on the substrate;
An electron barrier layer that is a p-type nitride semiconductor layer formed above the drift layer;
An electron transit layer that is a group III nitride compound semiconductor layer formed on the electron barrier layer;
A gate electrode formed on the electron transit layer;
An n-type electron conduction region on one side of the gate electrode in the gate length direction and extending from the electron transit layer to a region closer to the substrate than the electron barrier layer;
A source electrode on the other side in the gate length direction of the gate electrode and formed on the electron transit layer;
A drain electrode electrically connected to one end of the electron conducting region on the substrate side through the drift layer;
Equipped with a,
A field effect transistor , wherein a potential control electrode is provided on an opposite side of the electron conduction region to the drift layer via an insulating film .
前記基板上に形成されたn型III族窒化物系化合物半導体層であるドリフト層と、
前記ドリフト層よりも上層に形成されたp型窒化物半導体層である電子障壁層と、
前記電子障壁層上に形成されたIII族窒化物系化合物半導体層である電子走行層と、
前記電子走行層上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極のゲート長さ方向の一方の側にあり、かつ前記電子走行層から前記電子障壁層よりも前記基板側の領域に亘って延在する金属膜の電子伝導領域と、
前記ゲート電極のゲート長さ方向の他方の側にあり、かつ前記電子走行層上に形成されたソース電極と、
前記電子伝導領域の前記基板側の一端と前記ドリフト層を介して電気的に接続されたドレイン電極と、
を備え、
前記電子伝導領域の、前記ドリフト層と反対側には、絶縁膜を介して電位制御電極が設けられている電界効果トランジスタ。 A substrate,
A drift layer which is an n-type group III nitride compound semiconductor layer formed on the substrate;
An electron barrier layer that is a p-type nitride semiconductor layer formed above the drift layer;
An electron transit layer that is a group III nitride compound semiconductor layer formed on the electron barrier layer;
A gate electrode formed on the electron transit layer;
An electron conduction region of a metal film on one side of the gate length direction of the gate electrode and extending from the electron transit layer to a region closer to the substrate than the electron barrier layer;
A source electrode on the other side in the gate length direction of the gate electrode and formed on the electron transit layer;
A drain electrode electrically connected to one end of the electron conducting region on the substrate side through the drift layer;
Equipped with a,
A field effect transistor , wherein a potential control electrode is provided on an opposite side of the electron conduction region to the drift layer via an insulating film .
前記電位制御電極が、前記ゲート電極と接続されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to claim 1 or 2 ,
The field effect transistor, wherein the potential control electrode is connected to the gate electrode.
前記電位制御電極が接地されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to claim 1 or 2 ,
A field effect transistor, wherein the potential control electrode is grounded.
前記絶縁膜の誘電率が6以上であることを特徴とする電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to any one of claims 1 to 4 ,
A field effect transistor having a dielectric constant of 6 or more.
前記絶縁膜が、アルミ、珪素、ハフニウム、ジルコニウム、タンタル、チタンのうち少なくとも1種と、酸素と窒素のうち少なくとも1種を含むことを特徴とする電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to any one of claims 1 to 5 ,
The field effect transistor characterized in that the insulating film contains at least one of aluminum, silicon, hafnium, zirconium, tantalum, and titanium and at least one of oxygen and nitrogen.
前記絶縁膜の膜厚が10nm以上であることを特徴とする電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to any one of claims 1 to 6 ,
A field effect transistor, wherein the thickness of the insulating film is 10 nm or more.
前記絶縁膜の膜厚が400nm以下であることを特徴とする電界効果トランジスタ。 A field effect transistor according to any one of claims 1-7,
A field effect transistor having a thickness of the insulating film of 400 nm or less.
第二のソース電極と、第二のゲート電極とを複数備え、
基板面側からみて、前記ソース電極、前記ゲート電極、前記電子伝導領域、前記第二のゲート電極、前記第二のソース電極の順に配置されている電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to any one of claims 1 to 8 ,
A plurality and a second source electrode, and a second gate electrode,
Viewed from the substrate side, the source electrode, the gate electrode, the electron conductive region, said second gate electrode, said second field effect transistors are arranged in the order of the source electrode.
前記電子障壁層は、面密度で1×1013cm−2以上のアクセプタ濃度を有するp型窒化物半導体層である、電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to any one of claims 1 to 9 ,
The electron barrier layer is a field effect transistor, which is a p-type nitride semiconductor layer having an acceptor concentration of 1 × 10 13 cm −2 or more in surface density.
前記電界緩和層のAl組成比は、前記基板側から前記ソース電極側に向かうにつれて小さくなる、電界効果トランジスタ。 A field effect transistor according to any one of claims 1 to 10, interposed between the electron barrier layer and the drift layer, and In x Al y Ga 1-x -y N (0 ≦ an electric field relaxation layer made of x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1),
The field effect transistor, wherein the Al composition ratio of the electric field relaxation layer decreases from the substrate side toward the source electrode side.
前記電子障壁層は、前記ドリフト層上に形成され、
前記ドリフト層と前記電子障壁層との間に介在し、かつInxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、x+y≦1)からなる電界緩和層をさらに備え、
前記電界緩和層のIn組成比は、前記基板側から前記ソース電極側に向かうにつれて大きくなる、電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to any one of claims 1 to 10 ,
The electron barrier layer is formed on the drift layer;
An electric field relaxation layer interposed between the drift layer and the electron barrier layer and made of In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) In addition,
The field effect transistor, wherein an In composition ratio of the electric field relaxation layer increases from the substrate side toward the source electrode side.
前記電子障壁層は、前記ドリフト層上に形成され、
前記ドリフト層と前記電子障壁層との間に介在し、かつInxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、x+y≦1)からなる電界緩和層をさらに備え、
前記電界緩和層のIn組成比は、前記基板側から前記ソース電極側に向かうにつれて大きくなり、かつ、前記電界緩和層のAl組成比は、前記基板側から前記ソース電極側に向かうにつれて小さくなる、電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to any one of claims 1 to 10 ,
The electron barrier layer is formed on the drift layer;
An electric field relaxation layer interposed between the drift layer and the electron barrier layer and made of In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1) In addition,
The In composition ratio of the electric field relaxation layer increases from the substrate side toward the source electrode side, and the Al composition ratio of the electric field relaxation layer decreases from the substrate side toward the source electrode side. Field effect transistor.
前記ソース電極と前記電子走行層との間に介在し、かつ前記電子走行層の上面にヘテロ接合するIII族窒化物系化合物半導体層である電子供給層をさらに備え、
前記ゲート電極へのバイアス電圧の印加に応じて、前記電子走行層と前記電子供給層との界面およびその近傍に2次元電子ガスが形成される、電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to any one of claims 1 to 13 ,
An electron supply layer that is a group III nitride compound semiconductor layer interposed between the source electrode and the electron transit layer and heterojunction to the upper surface of the electron transit layer;
A field effect transistor in which a two-dimensional electron gas is formed at and near the interface between the electron transit layer and the electron supply layer in response to application of a bias voltage to the gate electrode.
前記電子供給層は、前記電子走行層よりも小さな電子親和力を有する、電界効果トランジスタ。 15. A field effect transistor according to claim 14 , wherein
The field effect transistor, wherein the electron supply layer has a smaller electron affinity than the electron transit layer.
前記ゲート電極と前記電子走行層との間に介在するゲート絶縁膜をさらに備える、電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to any one of claims 1 to 13 ,
A field effect transistor, further comprising a gate insulating film interposed between the gate electrode and the electron transit layer.
前記ドレイン電極は、前記基板の表面側に形成される、電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to any one of claims 1 to 16 ,
The drain electrode is a field effect transistor formed on a surface side of the substrate.
前記ドレイン電極は、前記基板の裏面に形成されており、前記基板および前記ドリフト層を介して前記電子伝導領域と電気的に接続されている、電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to any one of claims 1 to 16 ,
The drain electrode is a field effect transistor formed on the back surface of the substrate and electrically connected to the electron conduction region via the substrate and the drift layer.
前記ゲート電極は、
前記電子走行層の方向に突出する突起部と、
前記突起部から前記ソース電極側と前記電子伝導領域側とにそれぞれ延在する庇部と、
を有し、
前記ゲート電極の前記電子伝導領域側に延在する庇部は、前記ゲート電極の前記ソース電極側に延在する庇部よりも長い、電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to any one of claims 1 to 18 ,
The gate electrode is
A protrusion protruding in the direction of the electron transit layer;
A flange extending from the protrusion to the source electrode side and the electron conduction region side,
Have
A field effect transistor, wherein a flange extending toward the electron conductive region side of the gate electrode is longer than a flange extending toward the source electrode of the gate electrode.
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US10804387B1 (en) * | 2019-03-21 | 2020-10-13 | Northrop Grumman Systems Corporation | Vertical superlattice transistors |
US11342440B2 (en) | 2019-07-22 | 2022-05-24 | Northrop Grumman Systems Corporation | Passivated transistors |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004111910A (en) * | 2002-07-25 | 2004-04-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Contact forming method and semiconductor device |
US20050258450A1 (en) * | 2004-05-20 | 2005-11-24 | Saxler Adam W | Semiconductor devices having a hybrid channel layer, current aperture transistors and methods of fabricating same |
JP2006140368A (en) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2006222191A (en) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor device |
JP2007173742A (en) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Manufacturing method of nitride semiconductor device |
WO2007122800A1 (en) * | 2006-03-29 | 2007-11-01 | Nec Corporation | Field effect transistor |
WO2008057392A2 (en) * | 2006-11-06 | 2008-05-15 | Cree, Inc. | Methods of fabricating semiconductor devices including implanted regions for providing low-resistance contact to buried layers and related devices |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002329871A (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Telecommunication Advancement Organization Of Japan | Vertical short-channel insulated gate electrostatic induction transistor, and its manufacturing method thereof |
US8853666B2 (en) * | 2005-12-28 | 2014-10-07 | Renesas Electronics Corporation | Field effect transistor, and multilayered epitaxial film for use in preparation of field effect transistor |
US7566918B2 (en) * | 2006-02-23 | 2009-07-28 | Cree, Inc. | Nitride based transistors for millimeter wave operation |
JP5134798B2 (en) * | 2006-09-15 | 2013-01-30 | ローム株式会社 | GaN-based semiconductor devices |
-
2009
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004111910A (en) * | 2002-07-25 | 2004-04-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Contact forming method and semiconductor device |
US20050258450A1 (en) * | 2004-05-20 | 2005-11-24 | Saxler Adam W | Semiconductor devices having a hybrid channel layer, current aperture transistors and methods of fabricating same |
JP2006140368A (en) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2006222191A (en) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor device |
JP2007173742A (en) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Manufacturing method of nitride semiconductor device |
WO2007122800A1 (en) * | 2006-03-29 | 2007-11-01 | Nec Corporation | Field effect transistor |
WO2008057392A2 (en) * | 2006-11-06 | 2008-05-15 | Cree, Inc. | Methods of fabricating semiconductor devices including implanted regions for providing low-resistance contact to buried layers and related devices |
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