JP5620347B2 - 化合物半導体装置 - Google Patents
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Description
本発明者は、ゲート電極のリーク電流の増大を抑制して、長期間にわたって安定した高電圧動作を実現する化合物半導体装置及びその製造方法を提供するため、以下に示す発明の基本骨子に想到した。
以下、本発明の諸実施形態に係るHEMT構造の化合物半導体装置の構成をその製造方法とともに説明する。
図4及び図5は、第1の実施形態に係るHEMT構造の化合物半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
具体的に、MOVPE法を用いて、SiC基板1上に、電子走行層となるインテンショナリーアンドープのGaN層(i−GaN層)2を膜厚3μm程度で形成する。続いて、MOVPE法を用いて、i−GaN層2上に、例えば、インテンショナリーアンドープのAl0.25Ga0.75N層(i−Al0.25Ga0.75N層)31を膜厚3nm程度で形成し、更にSiを濃度2×1018cm-3程度にドープしたn−Al0.25Ga0.75N層32を膜厚20nm程度で形成し、これら2層構造からなる電子供給層3を形成する。続いて、MOVPE法を用いて、n−Al0.25Ga0.75N層32上に、Siを濃度2×1018cm-3程度にドープしたn−GaN層4を膜厚10nm以下、例えば、膜厚5nm程度で形成する。
具体的に、まず、n−GaN層4及びAl層6上に、ゲート電極23の形成領域のみを幅1μm程度で開口する不図示のレジストパターンを形成する。続いて、蒸着法、スパッタ法、あるいはメッキ法などを用いて、当該レジストパターン上に、前記開口を埋め込むようにNi層7、Ti0.2W0.8N層8、TiW層9及びAu層10をそれぞれ膜厚60nm、30nm、10nm及び300nm程度で順次堆積する。
図6は、第2の実施形態に係るHEMT構造の化合物半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
次に、図6(a)に示すように、n−GaN層4上にゲート電極24を形成する。
具体的に、まず、スパッタ法あるいはメッキ法などを用いて、n−GaN層4及びAl層6上に、Ti0.2W0.8N層12を膜厚60nm程度、TiW層13を膜厚40nm程度、Au層14を膜厚300nm程度で順次堆積する。続いて、ゲート電極24の形成領域のみを覆う不図示のレジストパターンを形成する。
図7は、第3の実施形態に係るHEMT構造の化合物半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
次に、図7(a)に示すように、n−GaN層4上にゲート電極25を形成する。
具体的に、まず、n−GaN層4及びAl層6上に、ゲート電極25の形成領域のみを幅1μm程度で開口する不図示のレジストパターンを形成する。続いて、蒸着法あるいはスパッタ法などを用いて、当該レジストパターン上に、前記開口を埋め込むようにNi層16、Pd層17及びAu層18をそれぞれ膜厚60nm、40nm及び300nm程度で順次堆積する。
化合物半導体層と、
前記化合物半導体層上でショットキー接合してなる電極と
を有し、
前記電極は、
TixW1-xN(0<x<1)からなるTiWN層と、
前記TiWN層の上方に形成されてなる低抵抗の金属層と
を含み構成されてなることを特徴とする化合物半導体装置。
前記電極は、前記化合物半導体層と前記TiWN層との間に、Ni、Ti、Irからなる群から選択された1種の金属からなる金属層が設けられていることを特徴とする付記1に記載の化合物半導体装置。
前記TiWN層が前記化合物半導体層の直上に設けられていることを特徴とする付記1に記載の化合物半導体装置。
前記低抵抗の金属層は、Au、Cu及びAlからなる群から選択された1種の金属からなるものであることを特徴とする付記1〜3のいずれか1項に記載の化合物半導体装置。
GaNからなる電子走行層と、
前記電子走行層上に、AlyGa1-yN(0<y<1)からなる電子供給層と
を更に有し、
前記化合物半導体層は、前記電子供給層上に形成され、濃度2×1017cm-3以上でドーピングされたn型のGaNからなるものであることを特徴とする付記1〜4のいずれか1項に記載の化合物半導体装置。
化合物半導体層と、
前記化合物半導体層上にショットキー接合を介して形成された電極と
を有し、
前記電極は、
前記化合物半導体層上に、Ni、Ti、Irからなる群から選択された1種の金属からなる第1の金属層と、
低抵抗の金属からなる第2の金属層と、
前記第1の金属層と前記第2の金属層との間に形成されたPdからなる第3の金属層と
を含み構成されてなることを特徴とする化合物半導体装置。
前記第2の金属層は、Au、Cu及びAlからなる群から選択された1種の金属からなるものであることを特徴とする付記6に記載の化合物半導体装置。
GaNからなる電子走行層と、
前記電子走行層上に、AlyGa1-yN(0<y<1)からなる電子供給層と
を更に有し、
前記化合物半導体層は、前記電子供給層上に形成され、濃度2×1017cm-3以上でドーピングされたn型のGaNからなるものであることを特徴とする付記6又は7に記載の化合物半導体装置。
化合物半導体層と、
前記化合物半導体層上にショットキー接合を介して形成された電極と
を有し、
前記電極は、
低抵抗の金属層と、
前記低抵抗の金属層と前記化合物半導体層との間に設けられ、前記低抵抗金属層の金属の拡散を抑止する拡散防止層と
を含み構成されてなることを特徴とする化合物半導体装置。
前記拡散防止層は、TixW1-xN(0<x<1)からなるTiWN層又はPd層であることを特徴とする付記9に記載の化合物半導体装置。
基板の上方に、化合物半導体層を形成する工程と、
前記化合物半導体層上に、当該化合物半導体層とショットキー接合し、TixW1-xN(0<x<1)からなるTiWN層を形成する工程と、
前記TiWN層の上方に低抵抗の金属層を形成する工程と
を有することを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
基板の上方に、化合物半導体層を形成する工程と、
前記化合物半導体層上に、当該化合物半導体層とショットキー接合し、Ni、Ti、Irからなる群から選択された1種の金属からなる金属層を形成する工程と、
前記金属層の上方に、TixW1-xN(0<x<1)からなるTiWN層を形成する工程と、
前記TiWN層の上方に低抵抗の金属層を形成する工程と
を有することを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
基板の上方に、化合物半導体層を形成する工程と、
前記化合物半導体層上に、当該化合物半導体層とショットキー接合し、Ni、Ti、Irからなる群から選択された1種の金属からなる金属層を形成する工程と、
前記金属層の上方にPd層を形成する工程と、
前記Pd層の上方に低抵抗の金属層を形成する工程と
を有することを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
前記低抵抗の金属層は、Au、Cu及びAlからなる群から選択された1種の金属からなるものであることを特徴とする付記11〜13のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
42 低抵抗金属層
43 TixW1-xN層
44 Pd層
45 Pt層
100 化合物半導体層
101、102、103 ゲート電極
Claims (3)
- GaNからなる化合物半導体層と、
前記GaNからなる化合物半導体層上に形成され、少なくともその側面の全面が絶縁保護膜で覆われている電極と、
前記GaNからなる化合物半導体層と側面の一部が接するように形成された他の電極と
を有し、
前記電極は、
Ni及びIrからなる群から選択された1種の金属から構成され、前記GaNからなる化合物半導体層上でショットキー接合してなる第1の金属層と、
Au、Cu及びAlからなる群から選択された1種の金属からなる第2の金属層と、
前記第1の金属層と前記第2の金属層との間に形成されたPdからなる第3の金属層と
を含み構成されてなることを特徴とする化合物半導体装置。 - 前記GaNからなる化合物半導体層は、GaNからなる電子走行層と、前記電子走行層上に形成され、AlyGa1-yN(0<y<1)からなる電子供給層との上に設けられてなることを特徴とする請求項1に記載の化合物半導体装置。
- 前記GaNからなる化合物半導体層は、濃度2×1017cm-3以上でドーピングされたn型のGaNからなるものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の化合物半導体装置。
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