JP5991000B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
<ヘテロ接合電界効果型トランジスタの構造>
図1は、本発明の実施の形態1に係る窒化物半導体系のヘテロ接合電界効果型トランジスタの構造を示す断面図である。
本実施の形態のヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法を、一例として示す。
本実施の形態のヘテロ接合電界効果型トランジスタの2DEG濃度分布について図1〜図3を用いて説明する。電子供給層4は、その上面で、アンドープのGaNである第一のキャップ層5と接しており、中央部分には第一のキャップ層5の開口部が形成されている。この電子供給層4と第一のキャップ層5が接する開口部以外の領域では、第一のキャップ層5の上面がピニング効果によりバンドポテンシャルが下げられ、電子供給層4の下面はピニング効果の影響から離れてバンドポテンシャルが高くなる。ピニング効果で下げられていた電子供給層4のバンドポテンシャルが高くなるとバンドポテンシャルの障壁間に集められていた電子は減少して第一のキャップ層5が形成された領域の2DEG濃度は低下する。
実施の形態1においては、第二のキャップ層6は、n型不純物をドープしたAlGaNを用いたが、本実施の形態においては、InyAlzGa(1−(y+z))N(0<y≦1,0<z≦1)を用いた。なお、その他の層については、実施の形態1と同じであるので説明を省略する。ここで、例えばy=0.18、z=0.82とし、第二にキャップ層6をIn0.18Al0.82Nとした場合、第一のキャップ層5であるアンドープのGaNと格子整合するため、ピエゾ効果は生じないが、自発分極が大きいため、2DEG濃度を高める効果は大きい。
図8に沿って、本発明の実施の形態3に係る窒化物半導体からなるヘテロ接合電界効果型トランジスタを説明する。図8は本発明の実施の形態3に係る半導体装置の構造を示す図である。
図9に沿って、本発明の実施の形態4に係る窒化物半導体からなるヘテロ接合電界効果型トランジスタを説明する。図9は本発明の実施の形態4に係る半導体装置の構造を示す図である。
図10を用いて、本発明の実施の形態5のヘテロ接合電界効果型トランジスタの構成を説明する。図10は、本発明の実施の形態5に係る半導体装置の構造を示す図である。なお、本実施の形態においては、金属電極と窒化物半導体のコンタクト抵抗を低減するための構造を説明するものであり、実施の形態1または2と共通するヘテロ接合電界効果型トランジスタの構造についての説明は省略する。
Claims (7)
- 2DEGを有する、GaNからなる電子走行層と、
前記電子走行層上に設けられ、前記2DEGに電子を供給する、AlGaNからなる電子供給層と、
前記電子供給層上に設けられ、ゲート電極を囲むように開口した開口部を有する、アンドープのGaNからなる第一のキャップ層と、
前記第一のキャップ層上のみに設けられ、前記2DEGの電子の走行方向において少なくとも前記ゲート電極よりも下流側で開口し、前記2DEGの電子の走行方向において前記第一のキャップ層の開口部よりも開口幅が大きい開口部を有する、n型のGaNからなる第二のキャップ層と、
を備えた半導体装置。 - 前記電子走行層中の前記2DEGのキャリア濃度が、前記第一のキャップ層と前記第二のキャップ層とのいずれをも前記電子走行層の上層側に有する前記2DEGの部分が最も高く、前記第一のキャップ層と前記第二のキャップ層とのいずれをも前記上層側に有さない前記2DEGの部分、前記第一のキャップ層のみを前記上層側に有する前記2DEGの部分の順に前記キャリア濃度が低くなることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記電子走行層中の前記2DEGのキャリア濃度が、前記第一のキャップ層と前記第二のキャップ層とのいずれをも前記電子走行層の上層側に有さない前記2DEGの部分が最も高く、前記第一のキャップ層と前記第二のキャップ層とのいずれをも前記上層側に有する前記2DEGの部分、前記第一のキャップ層のみを前記上層側に有する前記2DEGの部分、の順に前記キャリア濃度が低くなることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記電子供給層および前記第一のキャップ層と、前記ゲート電極との間に、誘電体膜を備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記電子走行層よりも上層に、それぞれ離間し、前記ゲート電極を介して対向する位置にソース電極、ドレイン電極が形成され、前記ソース電極および前記ドレイン電極の下面に接して前記第二のキャップ層よりも高濃度のn+型ドーパント注入領域が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項に記載の半導体装置。
- 前記電子走行層よりも上層に、それぞれ離間し、前記ゲート電極を介して対向する位置にソース電極、ドレイン電極が形成され、前記ソース電極および前記ドレイン電極は、前記電子供給層の上面に接して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項に記載の半導体装置。
- GaNからなる前記電子走行層と、AlGaNからなる前記電子供給層と、
前記第一のキャップ層と、
前記第二のキャップ層と、を連続したエピタキシャル成長工程により生成する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
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