JP5653607B2 - GaN系電界効果トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係るGaN系電界効果トランジスタ(以下、「MOSFET」という。)の模式的な断面図である。このMOSFET100は、サファイア、SiC、Siなどからなる基板101上に、AlN層102と、GaN層とAlN層とを交互に積層して形成したバッファ層103と、p−GaNからなるチャネル層104が形成されている。さらに、チャネル層104上には、アンドープGaNからなるドリフト層105と、ドリフト層105よりもバンドギャップエネルギーが大きいAlGaNからなる電子供給層106が順次積層されている。また、ドリフト層105および電子供給層106の一部をチャネル層104に到る深さまで除去してリセス部108が形成されている。さらに、電子供給層106上には、リセス部108を挟んでソース電極109およびドレイン電極110が形成されている。さらに、電子供給層106上にはSiNからなる電流コラプス低減効果のある第2の絶縁膜113が形成されている。リセス部108内およびチャネル層104の表面104cにわたってSiO2からなるゲート絶縁膜(第1の絶縁膜)111が形成され、さらにゲート絶縁膜111上にはゲート電極112が形成されている。
以上の構成を有する一実施形態に係るMOSFET100によれば、以下の作用効果を奏する。
101 基板
102 AlN層
103 バッファ層
104 チャネル層
104a,104b 左右のチャンル層
104c 表面
105 ドリフト層
105a,105b 左右のドリフト層
106 電子供給層
106a 第1の電子供給層
106b 第2の電子供給層
108 リセス部
109 ソース電極
110 ドレイン電極
111 ゲート絶縁膜(第1の絶縁膜)
112 ゲート電極
113 第2の絶縁膜
120 マスク層
120a 開口部
130a,130b 左右の二次元電子ガス層
Claims (7)
- 基板と、
前記基板の上に形成されたp型またはアンドープのGaN系半導体材料からなるチャネル層と、
前記チャネル層上に形成され、p型またはアンドープのGaN系半導体材料からなるドリフト層と、
前記ドリフト層上に形成され、前記チャネル層よりもバンドギャップエネルギーが大きいGaN系半導体材料からなる電子供給層と、
前記電子供給層および前記ドリフト層の一部を除去して表出させた前記チャネル層を底面とするリセス部の内表面上に形成された第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極を挟んで形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記第1の絶縁膜とは別の絶縁膜であって、前記電子供給層上に形成された第2の絶縁膜とを備え、
前記第2の絶縁膜は、前記第1の絶縁膜のバンドギャップエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを有する材料からなり、電流コラプス低減効果を有し、前記リセス部と離間して形成されていることを特徴とするGaN系電界効果トランジスタ。 - 前記第1の絶縁膜は、前記第2の絶縁膜よりも絶縁破壊耐圧が大きい材料からなることを特徴とする請求項1に記載のGaN系電界効果トランジスタ。
- 前記第2の絶縁膜が、SiN、Al2O3、Sc2O3、MgOのいずれかであることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のGaN系電界効果トランジスタ。
- 前記第1の絶縁膜は、SiO2またはAl2O3であることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のGaN系電界効果トランジスタ。
- 前記ゲート電極のドレイン側端部は、前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜とに重畳するように形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のGaN系電界効果トランジスタ。
- 基板の上にp型またはアンドープのGaN系半導体材料からなるチャネル層を形成する工程と、
前記チャネル層上に、p型またはアンドープのGaN系半導体材料からなるドリフト層を形成する工程と、
前記ドリフト層上に、前記チャネル層よりもバンドギャップエネルギーが大きいGaN系半導体材料からなる電子供給層を形成する工程と、
前記電子供給層および前記ドリフト層の一部を除去して、前記チャネル層を底面とするリセス部を形成する工程と、
前記リセス部の内表面上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極を挟んでソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記電子供給層上に、前記第1の絶縁膜とは別の絶縁膜であって、前記第1の絶縁膜のバンドギャップエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを有する材料からなり、電流コラプス低減効果のある第2の絶縁膜を、PCVD、Cat−CVD、ECRスパッタのいずれかの方法で前記リセス部から離間した位置に形成する工程とを備えることを特徴とするGaN系電界効果トランジスタの製造方法。 - 前記第2の絶縁膜を、Cat−CVD、ECRスパッタのいずれかの方法で形成することを特徴とする請求項6に記載のGaN系電界効果トランジスタの製造方法。
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