JP5625338B2 - 電界効果トランジスタ - Google Patents
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Description
また、前記InGaN層に、前記p型窒化物半導体層よりもp型不純物の含有量が少ないか若しくは含有しない構成とできる。InGaN層は、好ましくはアンドープとする。p型層とInGaN層を別個に設け、それぞれを個別に作用させることで、閾値電圧を効率よく上昇できる。
さらに電界効果トランジスタは、前記p型窒化物半導体層とInGaN層の間に、バンドギャップエネルギーが前記InGaN層よりも大きく且つ前記p型窒化物半導体層以下であって、p型不純物の含有量が前記p型窒化物半導体層よりも少ないか若しくは含有しない第3窒化物半導体層をさらに有することができる。これにより、InGaN層へのp型不純物拡散を抑制することができる。
(キャリア走行層13)
(障壁層14)
(エッチングストップ層315)
(介在層16)
(p型層18)
(電極)
(第1の凹部19)
(1)表面に第1の凹部19を有するInGaN層の上に更に半導体層を成長させると、第1の凹部19内は平坦でないため半導体層が成長し難く、InGaN層とその表面に形成された層との間に空隙ができ易い。この空隙の存在によって帯電し、閾値電圧が上昇する。
(2)InGaN層の上面は一般にC面である。これに対して第1の凹部19は、上面に対して傾斜した面であるため、M面やA面といった、C面よりもノーマリオフになりやすい無極性面が露出している。
(3)第1の凹部19上にp型層を形成するため、第1の凹部19が存在する領域では、他の領域よりも、p型層がチャネルに近付く。これにより、空乏層が広がりやすく、閾値電圧が上昇する。
(第2の凹部20)
(窒化物半導体層)
(段差部)
(ソース電極21、ゲート電極22、ドレイン電極23)
(電界効果トランジスタの製造方法)
(実施例1)
(In混晶比)
(実施例2)
100、300…GaN系HEMT
111、311…基板
112、312…バッファ層
13、113、213、313…キャリア走行層
13a、113a、313a…チャネル
14、114、214、314…障壁層
114a、314a…第2の層
114b、314b…第1の層
315…エッチングストップ層
314c…高Al組成AlGaN層
314d…低Al組成AlGaN層
315…エッチングストップ層
16、116、316…介在層
117、317…アンドープGaN層
18、118、318…p型層
19…第1の凹部
20…第2の凹部
21、121、221、321…ソース電極
22、122、222、322…ゲート電極
23、123、223、323…ドレイン電極
24、324…保護膜
911…サファイア基板
912…バッファ層
913…キャリア走行層
913a…チャネル
914、914B…キャリア供給層
915…ソース電極
916、916B…ゲート電極
917…ドレイン電極
918…スペーサ層
1100…FET
1111…サファイア基板
1112…バッファ層
1113…キャリア走行層
1113a…チャネル
1114…障壁層
1114a…第1窒化物層
1114b…第2窒化物層
1125…ソース電極
1126…ゲート電極
1127…ドレイン電極
1128…チャネル改質膜
Claims (6)
- キャリア走行層である第1窒化物半導体層と、
前記第1窒化物半導体層の上に設けられた、前記第1窒化物半導体層よりもバンドギャップエネルギーの大きい第2窒化物半導体層と、
前記第2窒化物半導体層の上に順に設けられた、
InGaN層と、
p型窒化物半導体層と、
ゲート電極と、
を備える電界効果トランジスタであって、
前記InGaN層は、前記ゲート電極側に面した直下の表面に、第1の凹部を有し、
前記InGaN層は、前記p型窒化物半導体層よりもp型不純物の含有量が少ないか若しくは含有せず、
前記電界効果トランジスタはさらに、前記p型窒化物半導体層とInGaN層の間に、バンドギャップエネルギーが前記InGaN層よりも大きく且つ前記p型窒化物半導体層以下であって、p型不純物の含有量が前記p型窒化物半導体層よりも少ないか若しくは含有しない第3窒化物半導体層を有することを特徴とする電界効果トランジスタ。 - 請求項1に記載の電界効果トランジスタであって、
前記p型窒化物半導体層は、前記ゲート電極側の表面の、前記InGaN層の第1の凹部に対応する位置に、第2の凹部を有することを特徴とする電界効果トランジスタ。 - 請求項1又は2に記載の電界効果トランジスタであって、
前記第1窒化物半導体層及び前記第2窒化物半導体層の少なくともいずれか一方の内部に転位が存在しており、該転位の直上に、前記InGaN層の第1の凹部が位置することを特徴とする電界効果トランジスタ。 - 請求項1から3のいずれか一に記載の電界効果トランジスタであって、
前記第2窒化物半導体層に、ソース電極とドレイン電極が設けられたことを特徴とする電界効果トランジスタ。 - 請求項1から4のいずれか一に記載の電界効果トランジスタであって、
前記InGaN層は、膜厚が15nm〜50nmであり、In混晶比が0.1〜0.2であることを特徴とする電界効果トランジスタ。 - 請求項1から5のいずれか一に記載の電界効果トランジスタであって、
前記p型窒化物半導体層がGaNで構成されることを特徴とする電界効果トランジスタ。
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