JP5640325B2 - Compound semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、化合物半導体装置に関する。 The present invention relates to a compound semiconductor equipment.

従来、シリコン系材料を用いた半導体装置が用いられている。この半導体装置を構成するトランジスタ等の半導体素子には、基板の表面に平行にp型領域及びn型領域が配置されており、これらの間に形成されるpn接合が用いられている。そして、このような半導体素子を集積化することにより半導体集積回路が構成されている。   Conventionally, a semiconductor device using a silicon-based material has been used. In a semiconductor element such as a transistor constituting this semiconductor device, a p-type region and an n-type region are arranged in parallel to the surface of the substrate, and a pn junction formed between them is used. A semiconductor integrated circuit is configured by integrating such semiconductor elements.

その一方で、近年、窒化物系化合物半導体の高い飽和電子速度及び広いバンドギャップ等の特徴を利用した、高耐圧・高出力の化合物半導体装置の開発が活発に行われている。例えば、高電子移動度トランジスタ(HEMT:high electron mobility transistor)等の電界効果トランジスタの開発が行われている。その中でも、特にAlGaN層を電子供給層として含むGaN系HEMTが注目されている。このようなGaN系HEMTでは、AlGaNとGaNとの格子定数の差に起因する歪みがAlGaN層に生じ、この歪みに伴ってピエゾ分極が生じ、高濃度の二次元電子ガスがAlGaN層下のGaN層の上面近傍に発生する。このため、高い出力が得られるのである。   On the other hand, in recent years, compound semiconductor devices having a high breakdown voltage and a high output that make use of characteristics such as a high saturation electron velocity and a wide band gap of a nitride-based compound semiconductor have been actively developed. For example, field effect transistors such as a high electron mobility transistor (HEMT) have been developed. Among these, GaN-based HEMTs that include an AlGaN layer as an electron supply layer have attracted attention. In such a GaN-based HEMT, a strain caused by the difference in lattice constant between AlGaN and GaN is generated in the AlGaN layer, piezo-polarization occurs along with this strain, and a high-concentration two-dimensional electron gas is formed in the GaN under the AlGaN layer. Occurs near the top surface of the layer. For this reason, a high output can be obtained.

しかしながら、このような化合物半導体装置では、基板の表面に垂直にp型領域及びn型領域を配置することは可能であるが、イオン注入などによる部分的なドーピングは困難であり、シリコン系材料を用いた半導体装置のような集積化が困難となっている。   However, in such a compound semiconductor device, it is possible to arrange the p-type region and the n-type region perpendicularly to the surface of the substrate, but partial doping by ion implantation or the like is difficult, and silicon-based material is used. It is difficult to integrate like the semiconductor device used.

基板の表面に平行にp型領域及びn型領域を配置するための技術についての研究も行われているが、これまでのところ十分な成果は得られていない。例えば、p型不純物であるMg窒化物半導体層の一部に電子ビームを照射して、その部分のp型不純物を活性化させる技術が提案されている。この技術によれば、理論上は、p型不純物が活性化した領域はp型領域となり、p型不純物が活性化していない領域はn型領域となる。しかしながら、現実には、Mg(p型不純物)を十分に活性化させることは困難であり、抵抗が高くなりやすい。また、n型領域にMg(p型不純物)が含まれているため、キャリアの散乱が生じやすく、この点でも抵抗が高くなりやすい。   Research has also been conducted on a technique for arranging the p-type region and the n-type region in parallel with the surface of the substrate, but sufficient results have not been obtained so far. For example, a technique has been proposed in which a part of an Mg nitride semiconductor layer that is a p-type impurity is irradiated with an electron beam to activate the p-type impurity in that part. According to this technique, in theory, a region where the p-type impurity is activated becomes a p-type region, and a region where the p-type impurity is not activated becomes an n-type region. However, in reality, it is difficult to sufficiently activate Mg (p-type impurity), and the resistance tends to increase. In addition, since Mg (p-type impurity) is contained in the n-type region, carrier scattering is likely to occur, and the resistance tends to be high in this respect as well.

また、従来の化合物半導体装置では、ノーマリオフ動作の実現が困難となっている。例えば、ゲート電極と活性領域との間に、Mg(p型不純物)を含むp型層が設けられたGaN系HEMTが提案されている。この技術によれば、理論上は、ゲート直下の二次元電子ガスを打ち消され、ノーマリオフ動作が可能となる。しかしながら、現実には、高濃度のMg(p型不純物)を十分に活性化させることは困難である。   In addition, in a conventional compound semiconductor device, it is difficult to realize a normally-off operation. For example, a GaN-based HEMT has been proposed in which a p-type layer containing Mg (p-type impurities) is provided between a gate electrode and an active region. According to this technique, theoretically, the two-dimensional electron gas directly under the gate is canceled and a normally-off operation is possible. However, in reality, it is difficult to sufficiently activate high-concentration Mg (p-type impurities).

Mgの活性化は、800℃以上の高温下での熱処理により行うことが可能である。しかしながら、熱処理では、上記の部分的な活性化は不可能である。また、高温下での熱処理を行うと、窒化物半導体層から窒素が脱離したり、窒化物半導体層間の界面の状態が悪化したりする。   The activation of Mg can be performed by a heat treatment at a high temperature of 800 ° C. or higher. However, the partial activation is not possible with heat treatment. Further, when heat treatment is performed at a high temperature, nitrogen is desorbed from the nitride semiconductor layer, or the state of the interface between the nitride semiconductor layers is deteriorated.

特開2000−40857号公報JP 2000-40857 A 特開2007−19309号公報JP 2007-19309 A

本発明の目的は、オン抵抗を低減することができる化合物半導体装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a compound semiconductor equipment capable of reducing the on-resistance.

化合物半導体装置の一態様には、基板上方に互いに接するように形成され、表面が(0001)面の第1の化合物半導体層、及び表面が(000−1)面の第2の化合物半導体層が設けられている。また、前記第1の化合物半導体層上に形成され、前記第1の化合物半導体層よりも格子定数が小さい第3の化合物半導体層、及び前記第3の化合物半導体層と接するように前記第2の化合物半導体層上に形成された、前記第2の化合物半導体層よりも格子定数が小さい第4の化合物半導体層が設けられている。更に、前記第3の化合物半導体層の上方に形成された、前記第1の化合物半導体層に電位を付与する第1の電極、及び前記第4の化合物半導体層の上方に形成された、前記第2の化合物半導体層に電位を付与する第2の電極が設けられている。 In one embodiment of the compound semiconductor device, a first compound semiconductor layer having a (0001) plane on the surface and a second compound semiconductor layer having a (000-1) plane on the surface are formed in contact with each other above the substrate. Is provided. A second compound semiconductor layer formed on the first compound semiconductor layer and having a lattice constant smaller than that of the first compound semiconductor layer; and the second compound semiconductor layer in contact with the third compound semiconductor layer. A fourth compound semiconductor layer formed on the compound semiconductor layer and having a lattice constant smaller than that of the second compound semiconductor layer is provided. Furthermore, the first electrode for applying a potential to the first compound semiconductor layer formed above the third compound semiconductor layer , and the first compound semiconductor layer formed above the fourth compound semiconductor layer . A second electrode for applying a potential to the two compound semiconductor layers is provided.

上記の化合物半導体装置等によれば、ソース電極及びドレイン電極の下方に適切な第1、第2の化合物半導体層が存在するため、ゲートリーク電流の増加及び出力の低下を抑制しながら、コンタクト抵抗を低減することができる。   According to the above compound semiconductor device and the like, since the appropriate first and second compound semiconductor layers exist below the source electrode and the drain electrode, contact resistance is suppressed while suppressing an increase in gate leakage current and a decrease in output. Can be reduced.

第1の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the compound semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 図1Aに引き続き、第1の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the compound semiconductor device according to the first embodiment following FIG. 1A. 第1の実施形態におけるキャリアの分布を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows distribution of the carrier in 1st Embodiment. 第1の実施形態に関するシミュレーションの結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the simulation about a 1st embodiment. 第2の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the compound semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 図4Aに引き続き、第2の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 4D is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the compound semiconductor device according to the second embodiment, following FIG. 4A. 図4Bに引き続き、第2の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the compound semiconductor device according to the second embodiment following FIG. 4B. 第2の実施形態におけるキャリアの分布を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows distribution of the carrier in 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施形態)
先ず、第1の実施形態に係るダイオード(化合物半導体装置)の製造方法について説明する。図1A乃至図1Bは、第1の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
(First embodiment)
First, a method for manufacturing a diode (compound semiconductor device) according to the first embodiment will be described. 1A to 1B are cross-sectional views showing a method of manufacturing the compound semiconductor device according to the first embodiment in the order of steps.

第1の実施形態では、先ず、図1A(a)に示すように、サファイア基板等の基板11上にAlN層12を、例えばスパッタリング法等により形成する。AlN層12の厚さは、10nm〜30nm程度(例えば10nm)とする。次いで、p型領域(アノードに相当する領域)を形成する予定の領域を開口するレジストパターンをマスクとして用いて、AlN層12のエッチングを行うことにより、図1A(b)に示すように、AlN層12に開口部12bを形成する。その後、開口部12bから露出している基板11上及びAlN層12上に、例えば分子線エピタキシー(MBE:molecular beam epitaxy)法等により、ノンドープのi−GaN層を成長させる。このとき、原料としては、例えば固体Ga及びNH3ガスを用いる。この結果、図1A(c)に示すように、開口部12bから露出している基板11上に、表面がN極性で(000−1)面のi−GaN層13a(第2の化合物半導体層)が形成され、AlN層12上に、表面がGa極性で(0001)面のi−GaN層13b(第1の化合物半導体層)が形成される。i−GaN層13a及びi−GaN層13bの厚さは、0.5μm〜5.0μm程度(例えば2μm)とする。i−GaN層13a及びi−GaN層13bの厚さと比較するとAlN層12の厚さが無視し得る程度に小さいため、i−GaN層13a及びi−GaN層13bの表面はほとんど平坦になる。 In the first embodiment, first, as shown in FIG. 1A (a), an AlN layer 12 is formed on a substrate 11 such as a sapphire substrate by, for example, sputtering. The thickness of the AlN layer 12 is about 10 nm to 30 nm (for example, 10 nm). Next, the AlN layer 12 is etched using a resist pattern that opens a region where a p-type region (a region corresponding to the anode) is to be formed as a mask, as shown in FIG. 1A (b). An opening 12 b is formed in the layer 12. Thereafter, an undoped i-GaN layer is grown on the substrate 11 and the AlN layer 12 exposed from the opening 12b by, for example, a molecular beam epitaxy (MBE) method. At this time, for example, solid Ga and NH 3 gas are used as raw materials. As a result, as shown in FIG. 1A (c), on the substrate 11 exposed from the opening 12b, the i-GaN layer 13a (second compound semiconductor layer) whose surface is N-polar and has a (000-1) plane. And an i-GaN layer 13b (first compound semiconductor layer) having a Ga polarity and a (0001) plane is formed on the AlN layer 12. The thicknesses of the i-GaN layer 13a and the i-GaN layer 13b are about 0.5 μm to 5.0 μm (for example, 2 μm). Since the thickness of the AlN layer 12 is negligibly small compared to the thickness of the i-GaN layer 13a and the i-GaN layer 13b, the surfaces of the i-GaN layer 13a and the i-GaN layer 13b are almost flat.

次いで、i−GaN層13a及びi−GaN層13b上に、例えばMBE法等により、ノンドープのi−AlGaN層を成長させる。この結果、図1A(d)に示すように、i−GaN層13a上にi−AlGaN層14a(第4の化合物半導体層)が形成され、i−GaN層13b上にi−AlGaN層14b(第3の化合物半導体層)が形成される。i−AlGaN層14aの表面は、i−GaN層13aと同様に、N極性の(000−1)面となり、i−AlGaN層14bの表面は、i−GaN層13bと同様に、Ga極性の(0001)面となる。i−AlGaN層14a及びi−AlGaN層14bの厚さは、2nm〜10nm程度(例えば5nm)とする。また、i−AlGaN層14a及びi−AlGaN層14bの組成は、例えばAl0.2Ga0.8Nで表わされる。 Next, a non-doped i-AlGaN layer is grown on the i-GaN layer 13a and the i-GaN layer 13b by, for example, the MBE method. As a result, as shown in FIG. 1A (d), an i-AlGaN layer 14a (fourth compound semiconductor layer) is formed on the i-GaN layer 13a, and an i-AlGaN layer 14b (on the i-GaN layer 13b). A third compound semiconductor layer) is formed. The i-AlGaN layer 14a has an N-polar (000-1) plane, similar to the i-GaN layer 13a, and the i-AlGaN layer 14b has a Ga-polar surface, similar to the i-GaN layer 13b. (0001) plane. The thickness of the i-AlGaN layer 14a and the i-AlGaN layer 14b is about 2 nm to 10 nm (for example, 5 nm). The compositions of the i-AlGaN layer 14a and the i-AlGaN layer 14b are represented by, for example, Al 0.2 Ga 0.8 N.

次いで、図1B(e)に示すように、i−AlGaN層14a上にアノード電極15aを形成し、i−AlGaN層14b上にカソード電極15cを形成する。アノード電極15a及びカソード電極15cの形成に当たっては、例えば、i−AlGaN層14aの一部及びi−AlGaN層14bの一部を露出するレジストパターンをi−AlGaN層14a及びi−AlGaN層14b上に形成し、その後、蒸着法によりTi層を形成し、その上に蒸着法によりAl層を形成する。そして、レジストパターンを除去する。つまり、アノード電極15a及びカソード電極15cの形成では、例えば蒸着及びリフトオフの技術を用いる。続いて、窒素雰囲気中にて600℃で熱処理を行い、アノード電極15a及びカソード電極15cのオーミックコンタクトを確立する。   Next, as shown in FIG. 1B (e), the anode electrode 15a is formed on the i-AlGaN layer 14a, and the cathode electrode 15c is formed on the i-AlGaN layer 14b. In forming the anode electrode 15a and the cathode electrode 15c, for example, a resist pattern exposing a part of the i-AlGaN layer 14a and a part of the i-AlGaN layer 14b is formed on the i-AlGaN layer 14a and the i-AlGaN layer 14b. Then, a Ti layer is formed by a vapor deposition method, and an Al layer is formed thereon by a vapor deposition method. Then, the resist pattern is removed. That is, in the formation of the anode electrode 15a and the cathode electrode 15c, for example, vapor deposition and lift-off techniques are used. Subsequently, heat treatment is performed at 600 ° C. in a nitrogen atmosphere to establish ohmic contact between the anode electrode 15a and the cathode electrode 15c.

次いで、図1B(f)に示すように、例えばプラズマ増速化学気相成長(PECVD:plasma enhanced chemical vapor deposition)法により、アノード電極15a及びカソード電極15cを覆うパッシベーション膜16をi−AlGaN層14a及びi−AlGaN層14b上に形成する。   Next, as shown in FIG. 1B (f), the passivation film 16 covering the anode electrode 15a and the cathode electrode 15c is formed on the i-AlGaN layer 14a by, for example, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). And formed on the i-AlGaN layer 14b.

その後、必要に応じて配線(図示せず)等を形成してダイオードを完成させる。   Then, wiring (not shown) etc. are formed as needed and a diode is completed.

ここで、GaN系半導体層の一般的なキャリアの分布について説明する。GaN系半導体層の表面には、Gaが配列した(0001)面(Ga極性の面)、Nが配列した(000−1)面(N極性の面)という極性が異なる2種類が存在し得る。そして、Ga極性とN極性との間では、自発分極及びピエゾ分極の向きが互いになっている。即ち、表面がGa極性のGaN系半導体層では、表面近傍に負の自発分極が生じ、底面近傍に正の自発分極が生じるのに対し、表面がN極性のGaN系半導体層では、表面近傍に正の自発分極が生じ、底面近傍に負の自発分極が生じる。また、AlGaNの格子定数はGaNの格子定数よりも小さいため、GaN層上にエピタキシャル成長したAlGaN層にはGaN層との間の格子定数の違いによる引張歪が生じ、この引張歪に伴うピエゾ分極が生じる。即ち、表面がGa極性のGaN系半導体層では、表面近傍に負のピエゾ分極が生じ、底面(GaN層との界面)近傍に正のピエゾ分極が生じるのに対し、表面がN極性のGaN系半導体層では、表面近傍に正のピエゾ分極が生じ、底面(GaN層との界面)近傍に負のピエゾ分極が生じる。従って、表面がGa極性のGaN系半導体層では、電界が底面から表面の方向に向かって生じるのに対し、表面がN極性のGaN系半導体層では、電界が表面から底面の方向に向かって生じる。   Here, a general carrier distribution of the GaN-based semiconductor layer will be described. There can be two types of different polarities on the surface of the GaN-based semiconductor layer: Ga-aligned (0001) plane (Ga-polar plane) and N-arranged (000-1) plane (N-polar plane). . Then, between the Ga polarity and the N polarity, the directions of spontaneous polarization and piezo polarization are the same. That is, in a GaN-based semiconductor layer with a Ga-polar surface, negative spontaneous polarization occurs near the surface, and positive spontaneous polarization occurs in the vicinity of the bottom surface, whereas in a GaN-based semiconductor layer with N-polar surface, Positive spontaneous polarization occurs, and negative spontaneous polarization occurs near the bottom surface. In addition, since the lattice constant of AlGaN is smaller than that of GaN, tensile strain is generated in the AlGaN layer epitaxially grown on the GaN layer due to the difference in lattice constant from the GaN layer, and the piezoelectric polarization associated with this tensile strain is reduced. Arise. That is, in a GaN-based semiconductor layer having a Ga-polar surface, negative piezo-polarization occurs in the vicinity of the surface and positive piezo-polarization occurs in the vicinity of the bottom surface (interface with the GaN layer), whereas the GaN-based semiconductor surface has an N-polarity In the semiconductor layer, positive piezo polarization occurs near the surface, and negative piezo polarization occurs near the bottom surface (interface with the GaN layer). Therefore, in the GaN-based semiconductor layer having a Ga-polar surface, the electric field is generated from the bottom surface toward the surface, whereas in the GaN-based semiconductor layer having the N-polar surface, the electric field is generated from the surface toward the bottom surface. .

そして、GaN層上にAlGaN層がエピタキシャル成長により形成されている場合、上記のような自発分極及びピエゾ分極の作用により、GaN層のAlGaN層との界面近傍にAlGaN層に誘起された分極と逆の電荷が誘起される。即ち、表面が(0001)面(Ga極性の面)のGaN層では電子が誘起され、表面が(000−1)面(N極性の面)のGaN層では正孔(ホール)が誘起される。   When the AlGaN layer is formed on the GaN layer by epitaxial growth, the polarization opposite to the polarization induced in the AlGaN layer is caused in the vicinity of the interface between the GaN layer and the AlGaN layer by the action of the spontaneous polarization and the piezoelectric polarization as described above. A charge is induced. That is, electrons are induced in the GaN layer whose surface is the (0001) plane (Ga-polar plane), and holes are induced in the GaN layer whose surface is the (000-1) plane (N-polar plane). .

本実施形態では、上記のように、アノード電極15a(第2の電極)は、表面がN極性のi−GaN層13a及びi−AlGaN層14a上方に形成されている。従って、図2に示すように、i−AlGaN層14a(第4の化合物半導体層)の表面近傍に正の分極が生じ、底面近傍に負の分極が生じ、i−GaN層13a(第2の化合物半導体層)の表面(i−AlGaN層14aとの界面)近傍に正孔が誘起される。また、カソード電極15c(第1の電極)は、表面がGa極性のi−GaN層13b及びi−AlGaN層14b上に形成されている。従って、図2に示すように、i−AlGaN層14b(第3の化合物半導体層)の表面近傍に負の分極が生じ、底面近傍に正の分極が生じ、i−GaN層13b(第1の化合物半導体層)の表面(i−AlGaN層14bとの界面)近傍に電子が誘起される。そして、これらの誘起された正孔及び電子は自由キャリアとして作用する。このため、i−GaN層13aはp型半導体層として機能し、i−GaN層13bはn型半導体層として機能する。本実施形態では、i−GaN層13a及び13bが互いに接しているため、これらが一体となってダイオードとして機能する。   In the present embodiment, as described above, the anode electrode 15a (second electrode) is formed above the i-GaN layer 13a and the i-AlGaN layer 14a having N-polar surfaces. Therefore, as shown in FIG. 2, positive polarization occurs near the surface of the i-AlGaN layer 14a (fourth compound semiconductor layer), negative polarization occurs near the bottom surface, and the i-GaN layer 13a (second Holes are induced in the vicinity of the surface of the compound semiconductor layer) (interface with the i-AlGaN layer 14a). The cathode electrode 15c (first electrode) is formed on the i-GaN layer 13b and the i-AlGaN layer 14b whose surfaces are Ga polar. Accordingly, as shown in FIG. 2, negative polarization occurs near the surface of the i-AlGaN layer 14b (third compound semiconductor layer), positive polarization occurs near the bottom surface, and the i-GaN layer 13b (first Electrons are induced in the vicinity of the surface of the compound semiconductor layer) (interface with the i-AlGaN layer 14b). These induced holes and electrons act as free carriers. For this reason, the i-GaN layer 13a functions as a p-type semiconductor layer, and the i-GaN layer 13b functions as an n-type semiconductor layer. In this embodiment, since the i-GaN layers 13a and 13b are in contact with each other, they function as a diode.

また、基板11の表面に平行に、p型半導体層として機能する領域及びn型半導体層として機能する領域が並んでいるので、シリコン系材料を用いた半導体装置と同様に、容易に集積化することが可能である。   In addition, since a region functioning as a p-type semiconductor layer and a region functioning as an n-type semiconductor layer are arranged in parallel to the surface of the substrate 11, it can be easily integrated in the same manner as a semiconductor device using a silicon-based material. It is possible.

また、このような本実施形態では、i−GaN層13a及び13bの表面に高濃度の自由キャリアが存在するため、オン抵抗を低減することができる。また、p型半導体層及びn型半導体層の形成に不純物のドーピングが不要であるため、不純物を十分に活性化させて低抵抗化するための高温下での熱処理も不要である。   In this embodiment, since the high-concentration free carriers exist on the surfaces of the i-GaN layers 13a and 13b, the on-resistance can be reduced. Further, since doping of impurities is unnecessary for forming the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer, heat treatment under high temperature for sufficiently activating the impurities to reduce resistance is also unnecessary.

ここで、本願発明者が行った第1の実施形態に関するシミュレーションについて説明する。このシミュレーションでは、図1B(f)に示す構造のダイオードのi−GaN層13a及び13bの表面近傍におけるキャリア濃度の分布及びバンド形状を算出した。この結果を図3に示す。図3(a)はキャリア濃度の分布を示すグラフであり、図3(b)はバンド形状を示すグラフである。なお、図3(a)及び(b)の横軸は、基板11の表面に平行な方向における位置を示している。「0.5μm」はアノード電極15aの直下の位置に相当し、「−0.5μm」はカソード電極15cの直下の位置に相当し、「0μm」はアノード電極15a及びカソード電極15c間の中央の位置に相当する。   Here, the simulation regarding the first embodiment performed by the inventor will be described. In this simulation, the carrier concentration distribution and the band shape in the vicinity of the surfaces of the i-GaN layers 13a and 13b of the diode having the structure shown in FIG. 1B (f) were calculated. The result is shown in FIG. FIG. 3A is a graph showing the carrier concentration distribution, and FIG. 3B is a graph showing the band shape. 3A and 3B indicate positions in a direction parallel to the surface of the substrate 11. In FIG. “0.5 μm” corresponds to a position immediately below the anode electrode 15a, “−0.5 μm” corresponds to a position immediately below the cathode electrode 15c, and “0 μm” corresponds to the center between the anode electrode 15a and the cathode electrode 15c. Corresponds to position.

図3(a)に示すように、i−GaN層13aの表面近傍に正孔が誘起され、i−GaN層13bの表面近傍に電子が誘起されるという結果が得られた。また、図3(b)に示すように、pn接合と同様のバンド形状が得られるという結果が得られた。つまり、ダイオードとして動作するという結果が得られた。   As shown in FIG. 3A, the result was that holes were induced near the surface of the i-GaN layer 13a and electrons were induced near the surface of the i-GaN layer 13b. Further, as shown in FIG. 3B, a result that a band shape similar to that of the pn junction was obtained was obtained. That is, the result of operating as a diode was obtained.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係る電界効果トランジスタ(化合物半導体装置)の製造方法について説明する。図2A乃至図2Cは、第2の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
(Second Embodiment)
Next, a method for manufacturing a field effect transistor (compound semiconductor device) according to the second embodiment will be described. 2A to 2C are cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the compound semiconductor device according to the second embodiment in the order of steps.

第2の実施形態では、先ず、図4A(a)に示すように、サファイア基板等の基板21上にAlN層22を、例えばスパッタリング法等により形成する。AlN層22の厚さは、10nm〜30nm程度(例えば10nm)とする。次いで、p型領域(チャネルに相当する領域)を形成する予定の領域を開口するレジストパターンをマスクとして用いて、AlN層22のエッチングを行うことにより、図4A(b)に示すように、AlN層22に開口部22bを形成する。その後、開口部22bから露出している基板21上及びAlN層22上に、例えばMBE法等により、ノンドープのi−GaN層を成長させる。このとき、原料としては、例えば固体Ga及びNH3ガスを用いる。この結果、図4A(c)に示すように、開口部22bから露出している基板21上に、表面がN極性で(000−1)面のi−GaN層23aが形成され、AlN層12上に、表面がGa極性で(0001)面のi−GaN層23bが形成される。i−GaN層23a及びi−GaN層23bの厚さは、0.5μm〜5.0μm程度(例えば2μm)とする。i−GaN層23a及びi−GaN層23bの厚さと比較するとAlN層22の厚さが無視し得る程度に小さいため、i−GaN層23a及びi−GaN層23bの表面はほとんど平坦になる。 In the second embodiment, first, as shown in FIG. 4A (a), an AlN layer 22 is formed on a substrate 21 such as a sapphire substrate by, for example, sputtering. The thickness of the AlN layer 22 is about 10 nm to 30 nm (for example, 10 nm). Next, the AlN layer 22 is etched using a resist pattern opening a region where a p-type region (a region corresponding to a channel) is to be formed as a mask, as shown in FIG. 4A (b). An opening 22 b is formed in the layer 22. Thereafter, a non-doped i-GaN layer is grown on the substrate 21 and the AlN layer 22 exposed from the opening 22b by, for example, the MBE method. At this time, for example, solid Ga and NH 3 gas are used as raw materials. As a result, as shown in FIG. 4A (c), an i-GaN layer 23a having a N-polar surface and a (000-1) plane is formed on the substrate 21 exposed from the opening 22b. On top of this, an i-GaN layer 23b having a Ga polarity and a (0001) plane is formed. The i-GaN layer 23a and the i-GaN layer 23b have a thickness of about 0.5 μm to 5.0 μm (for example, 2 μm). Since the thickness of the AlN layer 22 is negligibly small compared to the thickness of the i-GaN layer 23a and the i-GaN layer 23b, the surfaces of the i-GaN layer 23a and the i-GaN layer 23b are almost flat.

次いで、i−GaN層23a及びi−GaN層23b上に、例えばMBE法等により、ノンドープのi−AlGaN層、n型のn−AlGaN層及びn型のn−GaN層をこの順で成長させる。この結果、図4B(d)に示すように、i−GaN層23a上に、i−AlGaN層24a、n−AlGaN層25a及びn−GaN層26aがこの順で形成され、i−GaN層23b上に、i−AlGaN層24b、n−AlGaN層25b及びn−GaN層26bがこの順で形成される。   Next, a non-doped i-AlGaN layer, an n-type n-AlGaN layer, and an n-type n-GaN layer are grown in this order on the i-GaN layer 23a and the i-GaN layer 23b, for example, by MBE. . As a result, as shown in FIG. 4B (d), the i-AlGaN layer 24a, the n-AlGaN layer 25a, and the n-GaN layer 26a are formed in this order on the i-GaN layer 23a, and the i-GaN layer 23b. On top, an i-AlGaN layer 24b, an n-AlGaN layer 25b, and an n-GaN layer 26b are formed in this order.

i−AlGaN層24a、n−AlGaN層25a及びn−GaN層26aの表面は、i−GaN層23aと同様に、N極性の(000−1)面となり、i−AlGaN層24b、n−AlGaN層25b及びn−GaN層26bの表面は、i−GaN層23bと同様に、Ga極性の(0001)面となる。   The surfaces of the i-AlGaN layer 24a, the n-AlGaN layer 25a, and the n-GaN layer 26a are N-polar (000-1) planes like the i-GaN layer 23a, and the i-AlGaN layer 24b, n-AlGaN Similar to the i-GaN layer 23b, the surfaces of the layer 25b and the n-GaN layer 26b are Ga-polar (0001) planes.

i−AlGaN層24a及びi−AlGaN層24bの厚さは、2nm〜10nm程度(例えば5nm)とする。i−AlGaN層24a及びi−AlGaN層24bの組成は、例えばAl0.2Ga0.8Nで表わされる。n−AlGaN層25a及びn−AlGaN層25bの厚さは、2nm〜50nm程度(例えば30nm)とする。n−AlGaN層25a及びn−AlGaN層25bの組成は、例えばAl0.2Ga0.8Nで表わされる。n型不純物としては、例えばSiが1×1018cm-3〜1×1020cm-3程度(例えば5×1018cm-3)ドーピングされている。n−GaN層26a及びn−GaN層26bの厚さは、2nm〜10nm程度(例えば10nm)である。n型不純物としては、例えばSiが1×1018cm-3〜1×1020cm-3程度(例えば5×1018cm-3)ドーピングされている。 The thickness of the i-AlGaN layer 24a and the i-AlGaN layer 24b is about 2 nm to 10 nm (for example, 5 nm). The compositions of the i-AlGaN layer 24a and the i-AlGaN layer 24b are represented by, for example, Al 0.2 Ga 0.8 N. The thicknesses of the n-AlGaN layer 25a and the n-AlGaN layer 25b are about 2 nm to 50 nm (for example, 30 nm). The composition of the n-AlGaN layer 25a and the n-AlGaN layer 25b is represented by, for example, Al 0.2 Ga 0.8 N. As the n-type impurity, for example, Si is doped with about 1 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 20 cm −3 (for example, 5 × 10 18 cm −3 ). The thickness of the n-GaN layer 26a and the n-GaN layer 26b is about 2 nm to 10 nm (for example, 10 nm). As the n-type impurity, for example, Si is doped with about 1 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 20 cm −3 (for example, 5 × 10 18 cm −3 ).

次いで、図4B(e)に示すように、n−GaN層26aを挟む2個のn−GaN層26b上に、夫々ソース電極31s及びドレイン電極31dを形成する。ソース電極31s及びドレイン電極31dの形成に当たっては、例えば、各n−GaN層26bの一部を露出するレジストパターンをn−GaN層26a及び26b上に形成し、その後、蒸着法によりTi層を形成し、その上に蒸着法によりAl層を形成する。そして、レジストパターンを除去する。つまり、ソース電極31s及びドレイン電極31dの形成では、例えば蒸着及びリフトオフの技術を用いる。続いて、窒素雰囲気中にて600℃で熱処理を行い、ソース電極31s及びドレイン電極31dのオーミックコンタクトを確立する。   Next, as shown in FIG. 4B (e), a source electrode 31s and a drain electrode 31d are formed on the two n-GaN layers 26b sandwiching the n-GaN layer 26a, respectively. In forming the source electrode 31s and the drain electrode 31d, for example, a resist pattern exposing a part of each n-GaN layer 26b is formed on the n-GaN layers 26a and 26b, and then a Ti layer is formed by vapor deposition. Then, an Al layer is formed thereon by vapor deposition. Then, the resist pattern is removed. That is, in the formation of the source electrode 31s and the drain electrode 31d, for example, vapor deposition and lift-off techniques are used. Subsequently, heat treatment is performed at 600 ° C. in a nitrogen atmosphere to establish ohmic contact between the source electrode 31s and the drain electrode 31d.

続いて、図4B(f)に示すように、例えばPECVD法により、ソース電極31s及びドレイン電極31dを覆うパッシベーション膜27をn−GaN層26a及び26b上に形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 4B (f), a passivation film 27 covering the source electrode 31s and the drain electrode 31d is formed on the n-GaN layers 26a and 26b by, for example, PECVD.

次いで、図4C(g)に示すように、パッシベーション膜27に、ゲート電極用の開口部27gを形成する。開口部27gの形成に当たっては、例えば、開口部27gを形成する領域を露出するレジストパターンをパッシベーション膜27上に形成し、このレジストパターンをマスクとして用いてパッシベーション膜27をエッチングする。開口部27gの形成後には、開口部27g内にゲート電極31gを形成する。ゲート電極31gの形成に当たっては、例えば、開口部27gを露出するレジストパターンをパッシベーション膜27上に形成し、その後、蒸着法によりNi層を形成し、その上に蒸着法によりAu層を形成する。そして、レジストパターンを除去する。つまり、ゲート電極31gの形成でも、例えば蒸着及びリフトオフの技術を用いる。   Next, as shown in FIG. 4C (g), an opening 27 g for the gate electrode is formed in the passivation film 27. In forming the opening 27g, for example, a resist pattern exposing a region for forming the opening 27g is formed on the passivation film 27, and the passivation film 27 is etched using this resist pattern as a mask. After the opening 27g is formed, the gate electrode 31g is formed in the opening 27g. In forming the gate electrode 31g, for example, a resist pattern that exposes the opening 27g is formed on the passivation film 27, then a Ni layer is formed by vapor deposition, and an Au layer is formed thereon by vapor deposition. Then, the resist pattern is removed. That is, for example, vapor deposition and lift-off techniques are used in forming the gate electrode 31g.

続いて、図4C(h)に示すように、例えばPECVD法により、ゲート電極31gを覆うパッシベーション膜28をパッシベーション膜27上に形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 4C (h), a passivation film 28 covering the gate electrode 31g is formed on the passivation film 27 by, for example, PECVD.

その後、必要に応じて配線(図示せず)等を形成して電界効果トランジスタを完成させる。   Thereafter, wiring (not shown) or the like is formed as necessary to complete the field effect transistor.

このような方法で製造された電界効果トランジスタでは、上記のように、ゲート電極31g(第2の電極)は、表面がN極性のi−GaN層23a、i−AlGaN層24a及びn−AlGaN層25a上方に形成されている。従って、図5に示すように、i−AlGaN層24a及びn−AlGaN層25aを含むAlGaN層29a(第4の化合物半導体層)の表面近傍に正の分極が生じ、底面近傍に負の分極が生じ、i−GaN層23a(第2の化合物半導体層)の表面(AlGaN層29aとの界面)近傍に正孔が誘起される。また、ソース電極31s及びドレイン電極31d(第1及び第3の電極)は、表面がGa極性のi−GaN層23b、i−AlGaN層24b及びn−AlGaN層25b上方に形成されている。従って、図5に示すように、i−AlGaN層24b及びn−AlGaN層25bを含むAlGaN層29b(第3及び第6の化合物半導体層)の表面近傍に負の分極が生じ、底面近傍に正の分極が生じ、i−GaN層23b(第5の化合物半導体層)の表面(AlGaN層29bとの界面)近傍に電子が誘起される。そして、これらの誘起された正孔及び電子は自由キャリアとして作用する。このため、i−GaN層23aはp型半導体層として機能し、i−GaN層23bはn型半導体層として機能する。本実施形態では、i−GaN層23aがこれを挟む2個のi−GaN層23bに接しているため、これらが一体となってノーマリオフ型の電界効果トランジスタとして機能する。つまり、ゲート電極31gが接地されている間は、ソース電極31s及びドレイン電極31d間に電流が流れない。   In the field effect transistor manufactured by such a method, as described above, the gate electrode 31g (second electrode) has an i-GaN layer 23a, an i-AlGaN layer 24a, and an n-AlGaN layer whose surfaces have N polarity. 25a is formed above. Therefore, as shown in FIG. 5, positive polarization occurs near the surface of the AlGaN layer 29a (fourth compound semiconductor layer) including the i-AlGaN layer 24a and the n-AlGaN layer 25a, and negative polarization occurs near the bottom surface. As a result, holes are induced in the vicinity of the surface (interface with the AlGaN layer 29a) of the i-GaN layer 23a (second compound semiconductor layer). The source electrode 31s and the drain electrode 31d (first and third electrodes) are formed above the i-GaN layer 23b, i-AlGaN layer 24b, and n-AlGaN layer 25b whose surfaces are Ga polar. Therefore, as shown in FIG. 5, negative polarization occurs near the surface of the AlGaN layer 29b (third and sixth compound semiconductor layers) including the i-AlGaN layer 24b and the n-AlGaN layer 25b, and the positive polarity near the bottom surface. Is generated, and electrons are induced in the vicinity of the surface of the i-GaN layer 23b (fifth compound semiconductor layer) (interface with the AlGaN layer 29b). These induced holes and electrons act as free carriers. For this reason, the i-GaN layer 23a functions as a p-type semiconductor layer, and the i-GaN layer 23b functions as an n-type semiconductor layer. In the present embodiment, since the i-GaN layer 23a is in contact with the two i-GaN layers 23b sandwiching the i-GaN layer 23a, these function together as a normally-off type field effect transistor. That is, no current flows between the source electrode 31s and the drain electrode 31d while the gate electrode 31g is grounded.

また、基板21の表面に平行に、p型半導体層として機能する領域及びn型半導体層として機能する領域が並んでいるので、シリコン系材料を用いた半導体装置と同様に、容易に集積化することが可能である。   In addition, since a region functioning as a p-type semiconductor layer and a region functioning as an n-type semiconductor layer are arranged in parallel to the surface of the substrate 21, the semiconductor device can be easily integrated in the same manner as a semiconductor device using a silicon-based material. It is possible.

また、このような本実施形態でも、i−GaN層23bの表面に高濃度の電子が存在するため、オン抵抗を低減することができる。また、p型半導体層及びn型半導体層の形成に不純物のドーピングが不要であるため、不純物を十分に活性化させて低抵抗化するための高温下での熱処理も不要である。   Also in this embodiment, on-resistance can be reduced because high-concentration electrons are present on the surface of the i-GaN layer 23b. Further, since doping of impurities is unnecessary for forming the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer, heat treatment under high temperature for sufficiently activating the impurities to reduce resistance is also unnecessary.

なお、ゲート電極31gが絶縁膜を介してn−GaN層26a上に形成されていてもよい。つまり、MIS(metal-insulator-semiconductor)型となっていてもよい。   Note that the gate electrode 31g may be formed on the n-GaN layer 26a via an insulating film. That is, it may be a MIS (metal-insulator-semiconductor) type.

また、i−GaN層23a、i−AlGaN層24a、n−AlGaN層25a及びn−GaN層26aのソース−ドレイン間のサイズは特に限定されないが、電界効果トランジスタとして機能し得る範囲で極力狭いことが好ましい。第一に、一般的にN極性の結晶成長は困難であり、i−GaN層23bと比較してi−GaN層23aの結晶性が低くなりやすいからである。第二に、p型半導体層として機能する領域を狭くして、高速動作を可能とするためである。第三に、ゲート電極31gに付与する電位による制御を容易にするためである。   In addition, the size between the source and the drain of the i-GaN layer 23a, i-AlGaN layer 24a, n-AlGaN layer 25a, and n-GaN layer 26a is not particularly limited, but is as narrow as possible within a range that can function as a field effect transistor. Is preferred. First, it is generally difficult to grow N-polar crystals, and the crystallinity of the i-GaN layer 23a tends to be lower than that of the i-GaN layer 23b. Secondly, the region functioning as a p-type semiconductor layer is narrowed to enable high-speed operation. Third, it is for facilitating control by the potential applied to the gate electrode 31g.

また、これらの化合物半導体装置は、例えば無線通信の基地局に含まれる高出力増幅器に用いることができる。また、電源用途として、DC−DCコンバータ、AC−ACコンバータ、AC−DCコンバータ、高周波電源等に使用することができる。電源用途では、GaNの高耐圧、低損失及び高速スイッチングの特性を活かして、高周波化による受動部品の小型化が可能となり、また、損失低減によるヒートシンクの小型化等が可能となる。そして、これらにより、電力変換装置の小型化、軽量化及び低コスト化が実現できる。   Further, these compound semiconductor devices can be used for, for example, a high-power amplifier included in a base station for wireless communication. Moreover, it can be used for a DC-DC converter, an AC-AC converter, an AC-DC converter, a high frequency power source, etc. as a power supply application. In power supply applications, it is possible to reduce the size of passive components by increasing the frequency by utilizing the high breakdown voltage, low loss, and high-speed switching characteristics of GaN, and to reduce the size of the heat sink by reducing loss. And by these, size reduction, weight reduction, and cost reduction of a power converter device are realizable.

また、各化合物半導体層の材料は限定されない。例えば、GaN、AlN又はInN等の窒化物半導体を単独で用いてもよく、また、これらの混晶を用いてもよい。また、基板としてはサファイア基板が好ましいが、他の基板を用いてもよい。   Moreover, the material of each compound semiconductor layer is not limited. For example, a nitride semiconductor such as GaN, AlN, or InN may be used alone, or a mixed crystal thereof may be used. The substrate is preferably a sapphire substrate, but other substrates may be used.

また、化合物半導体層の成長条件も特に限定されない。有機金属気相成長(MOVPE:metal-organic vapor phase epitaxy)法などを用いてもよい。   Further, the growth conditions of the compound semiconductor layer are not particularly limited. A metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method or the like may be used.

また、化合物半導体層上に形成する半導体素子はダイオード及び電界効果トランジスタに限定されない。例えば、IGBT(insulated gate bipolar transistor)を形成してもよい。   Further, the semiconductor element formed over the compound semiconductor layer is not limited to the diode and the field effect transistor. For example, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) may be formed.

11、21:基板
12、22:AlN層
12b、22b:開口部
13a、13b、23a、23b:i−GaN層
14a、14b、24a、24b:i−AlGaN層
15a:アノード電極
15c:カソード電極
16、27、28:パッシベーション膜
25a、25b:n−AlGaN層
26a、26b:n−GaN層
31d:ドレイン電極
31g:ゲート電極
31s:ソース電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 21: Board | substrate 12, 22: AlN layer 12b, 22b: Opening part 13a, 13b, 23a, 23b: i-GaN layer 14a, 14b, 24a, 24b: i-AlGaN layer 15a: Anode electrode 15c: Cathode electrode 16 27, 28: Passivation films 25a, 25b: n-AlGaN layers 26a, 26b: n-GaN layers 31d: drain electrodes 31g: gate electrodes 31s: source electrodes

Claims (7)

基板上方に互いに接するように形成され、表面が(0001)面の第1の化合物半導体層、及び表面が(000−1)面の第2の化合物半導体層と、
前記第1の化合物半導体層上に形成され、前記第1の化合物半導体層よりも格子定数が小さい第3の化合物半導体層、及び前記第3の化合物半導体層と接するように前記第2の化合物半導体層上に形成された、前記第2の化合物半導体層よりも格子定数が小さい第4の化合物半導体層と、
前記第3の化合物半導体層の上方に形成された、前記第1の化合物半導体層に電位を付与する第1の電極、及び前記第4の化合物半導体層の上方に形成された、前記第2の化合物半導体層に電位を付与する第2の電極と、
を有することを特徴とする化合物半導体装置。
A first compound semiconductor layer having a (0001) plane on the surface and a second compound semiconductor layer having a (000-1) plane on the substrate;
A third compound semiconductor layer formed on the first compound semiconductor layer and having a lattice constant smaller than that of the first compound semiconductor layer, and the second compound semiconductor so as to be in contact with the third compound semiconductor layer A fourth compound semiconductor layer formed on the layer and having a lattice constant smaller than that of the second compound semiconductor layer;
A first electrode for applying a potential to the first compound semiconductor layer formed above the third compound semiconductor layer ; and a second electrode formed above the fourth compound semiconductor layer . A second electrode for applying a potential to the compound semiconductor layer;
A compound semiconductor device comprising:
前記第1の化合物半導体層と前記基板との間にAlN層を有することを特徴とする請求項に記載の化合物半導体装置。 The compound semiconductor device according to claim 1 , further comprising an AlN layer between the first compound semiconductor layer and the substrate. 前記第1の化合物半導体層、前記第2の化合物半導体層、前記第3の化合物半導体層、及び前記第4の化合物半導体層が窒化物半導体から形成されていることを特徴とする請求項又はに記載の化合物半導体装置。 Wherein said first compound semiconductor layer, the second compound semiconductor layer, the third compound semiconductor layer, and the fourth compound according to claim 1 semiconductor layer is characterized in that it is formed of a nitride semiconductor or 2. The compound semiconductor device according to 2. 基板上方に形成され、表面が(0001)面の第1の化合物半導体層及び第5の化合物半導体層と、
前記基板に平行な方向において前記第1の化合物半導体層及び前記第5の化合物半導体層の間に形成され、前記第1の化合物半導体層及び前記第5の化合物半導体層に接し、表面が(000−1)面の第2の化合物半導体層と、
前記第1の化合物半導体層上に形成され、前記第1の化合物半導体層よりも格子定数が小さい第3の化合物半導体層と、
第3の化合物半導体層と接するように前記第2の化合物半導体層上に形成され、前記第2の化合物半導体層よりも格子定数が小さい第4の化合物半導体層と、
第4の化合物半導体層と接するように前記第5の化合物半導体層上に形成され、前記第5の化合物半導体層よりも格子定数が小さい第6の化合物半導体層と、
前記第3の化合物半導体層の上方に形成された、前記第1の化合物半導体層に電位を付与するソース電極と、
前記第4の化合物半導体層の上方に形成された、前記第2の化合物半導体層に電位を付与するゲート電極と、
前記第6の化合物半導体層の上方に形成された、前記第5の化合物半導体層に電位を付与するドレイン電極と、
を有することを特徴とする化合物半導体装置。
A first compound semiconductor layer and a fifth compound semiconductor layer which are formed above the substrate and have a (0001) plane surface;
Formed between the first compound semiconductor layer and the fifth compound semiconductor layer in a direction parallel to the substrate, in contact with the first compound semiconductor layer and the fifth compound semiconductor layer, and having a surface of (000 -1) a second compound semiconductor layer on the surface;
A third compound semiconductor layer formed on the first compound semiconductor layer and having a lattice constant smaller than that of the first compound semiconductor layer;
A fourth compound semiconductor layer formed on the second compound semiconductor layer so as to be in contact with the third compound semiconductor layer and having a lattice constant smaller than that of the second compound semiconductor layer;
A sixth compound semiconductor layer formed on the fifth compound semiconductor layer so as to be in contact with the fourth compound semiconductor layer and having a lattice constant smaller than that of the fifth compound semiconductor layer;
A source electrode for applying a potential to the first compound semiconductor layer, formed above the third compound semiconductor layer ;
A gate electrode for applying a potential to the second compound semiconductor layer, formed above the fourth compound semiconductor layer ;
A drain electrode for applying a potential to the fifth compound semiconductor layer, formed above the sixth compound semiconductor layer ;
A compound semiconductor device comprising:
前記第1の化合物半導体層及び前記第5の化合物半導体層と前記基板の間にAlN層を有することを特徴とする請求項に記載の化合物半導体装置。 5. The compound semiconductor device according to claim 4 , further comprising an AlN layer between the first compound semiconductor layer, the fifth compound semiconductor layer, and the substrate. 前記第1の化合物半導体層、前記第2の化合物半導体層、前記第3の化合物半導体層、前記第4の化合物半導体層、前記第5の化合物半導体層、及び前記第6の化合物半導体層が窒化物半導体から形成されていることを特徴とする請求項又はに記載の化合物半導体装置。 The first compound semiconductor layer, the second compound semiconductor layer, the third compound semiconductor layer, the fourth compound semiconductor layer, the fifth compound semiconductor layer, and the sixth compound semiconductor layer are nitrided the compound semiconductor device according to claim 4 or 5, characterized in that it is formed from the object semiconductor. 基板と、
前記基板の上方に形成され、前記基板に平行な方向において表面が(0001)面の間に表面が(000−1)面を有する第1の化合物半導体層と、
前記第1の化合物半導体層の上方に形成され、前記第1の化合物半導体層の表面が(0001)面の上方に表面が(0001)面、及び前記第1の化合物半導体層の表面が(000−1)面の上方に表面が(000−1)面を有し、前記第1の化合物半導体層より格子定数が小さい第2の化合物半導体層と、
前記第2の化合物半導体層において、表面が(000−1)面の上方に形成されたゲート電極と、表面が(0001)面の上方で、前記ゲート電極を挟む位置に形成されたソース電極とドレイン電極と、
を有し、
前記ゲート電極からの電界効果により、前記ソース電極と前記ドレイン電極間に前記第1の化合物半導体層を介して電流が流れることを特徴とする化合物半導体装置。
A substrate,
A first compound semiconductor layer formed above the substrate and having a (000-1) plane between the (0001) planes in a direction parallel to the substrate;
The first compound semiconductor layer is formed above the first compound semiconductor layer, the surface of the first compound semiconductor layer is above the (0001) plane, the surface is the (0001) plane, and the surface of the first compound semiconductor layer is (000 -1) a second compound semiconductor layer having a (000-1) plane above the plane and having a lattice constant smaller than that of the first compound semiconductor layer;
A gate electrode having a surface formed above the (000-1) plane in the second compound semiconductor layer; and a source electrode formed at a position sandwiching the gate electrode above the (0001) plane. A drain electrode;
Have
A compound semiconductor device, wherein a current flows between the source electrode and the drain electrode through the first compound semiconductor layer due to an electric field effect from the gate electrode.
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