JP6137621B2 - 化合物半導体fet - Google Patents
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Description
(特徴2)表面側キャリアガス層が二次元ホールガスである場合には、表面側キャリアガス層のキャリア濃度Nhは、以下の数式により算出することができる。
(特徴3)深部キャリアガス層のキャリア濃度が、いずれの位置においても、対向する位置の表面側キャリアガス層のキャリア濃度よりも高い。
(特徴4)深部キャリアガス及び表面側キャリアガスが形成されるヘテロ接合は、バンドギャップが相違する2つの半導体層を積層することによって形成されている。バンドギャップの相違する半導体層の組み合わせを例示すると、特に限定されないが、2種類以上の相違する結晶材料、同位体材料、結晶構造材料の組み合わせを挙げることができる。より具体的には、結晶材料の組み合わせとしては、例えば、AlGaNとGaN、AlGaAsとGaAs、または、InAlGaAsPとInGaP等のようにIII族原子とV族原子をそれぞれ1種類以上含むIII−V族半導体化合物の組み合わせを採用することができる。また、別の結晶材料の組み合わせとして、例えば、ZnMgOとZnO等のようにII族原子とVI族原子をそれぞれ1種類以上含むII−VI族半導体化合物の組み合わせ、SiGeCとSiGeSiとGe等のようにIV族原子を1種類以上含み、互いに組成比が相違するIV族半導体化合物の組み合わせ、CZTS等のII−IV−VI族半導体化合物等を挙げることができる。なお、上記の化合物の表記においては、組成比を表すサフィックスは省略されており、適宜好ましい組成比の化合物を用いることができる。また、同位体材料の組み合わせとしては、例えば、13Cと12C、28Siと29Siと30Siを挙げることができる。また、結晶構造材料の組み合わせとしては、例えば、ウルツ鉱構造のGaNと閃亜鉛構造のGaN、単結晶のGaNと多結晶のGaNを挙げることができる。バンドギャップの相違する半導体層の組み合わせとしてとして好ましいものを挙げると、バンドギャップ差が大きく、格子定数差が小さい組み合わせや、バンドギャップ差が大きく、自発分極係数及びピエゾ分極係数が大きい組み合わせが好ましい。また、それぞれの半導体層が、高熱伝導度、高移動度、高飽和速度及び低欠陥密度の特性を有していることが好ましい。さらに、AlGaNとGaNの組み合わせ等の、バンドギャップ差が大きく、格子定数差が小さく、かつ、自発分極係数及びピエゾ分極定数が大きい組み合わせは、特に好ましい。なお、該組み合わせ(すなわち、AlGaNとGaNの組み合わせ等)の場合は、分極効果によって、下記実施例中の高ドーパント層24b、28bがなくても二次元ホールガス25b、二次元電子ガス27bが形成される。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
20:半導体基板
22:GaAs基板
22a:段差
24:AlGaAs層
24a:下層
24b:高ドーパント層
24c:上層
24d:段差
25a:ヘテロ接合
25b:2DHG
26:GaAs層
26a:p型拡散領域
27a:ヘテロ接合
27b:2DEG
28:AlGaAs層
28a:下層
28b:高ドーパント層
28c:上層
28d:ソース領域
28e:ドレイン領域
30:領域
32:領域
42:ソース電極
44:ゲート電極
46:ドレイン電極
48:バックゲート電極
50:メサ構造
648:p型拡散層
702:溝
704:絶縁層
Claims (6)
- 化合物半導体FETであって、
半導体基板と、ソース電極と、ゲート電極と、ドレイン電極と、バックゲート電極を有しており、
前記半導体基板内には、
二次元電子ガスと二次元ホールガスのいずれか一方である深部キャリアガス層と、
二次元電子ガスと二次元ホールガスのいずれか他方であり、前記深部キャリアガス層よりも前記半導体基板の表面側であって前記深部キャリアガス層と対向する位置に配置されている表面側キャリアガス層、
が存在しており、
前記ソース電極と前記ゲート電極と前記ドレイン電極は、前記半導体基板の前記表面に、直接、または他の層を介して接続されており、
前記バックゲート電極は、前記深部キャリアガス層と導通しており、
前記表面側キャリアガス層と前記深部キャリアガス層の間の間隔が、前記ゲート電極と前記ドレイン電極の間の領域及び前記ゲート電極と前記ソース電極の間の領域のうちの少なくとも一部において、前記ゲート電極と対向する領域よりも広い化合物半導体FET。 - 前記深部キャリアガス層のキャリア濃度が、前記ゲート電極と前記ドレイン電極の間の領域及び前記ゲート電極と前記ソース電極の間の領域のうちの少なくとも一部において、前記ゲート電極と対向する領域よりも低い請求項1の化合物半導体FET。
- 化合物半導体FETであって、
第1半導体層と、
前記第1半導体層上に積層されており、前記第1半導体層よりバンドギャップが狭い第2半導体層と、
前記第2半導体層上に積層されており、前記第2半導体層よりバンドギャップが広い第3半導体層と、
前記第3半導体層の表面に、直接、または他の層を介して形成されているソース電極、ゲート電極、及びドレイン電極と、
前記第1半導体層と前記第2半導体層の境界の第1ヘテロ接合と導通しているバックゲート電極、
を有しており、
前記第2半導体層と前記第3半導体層の境界が第2ヘテロ接合を構成しており、
前記第1ヘテロ接合と前記第2ヘテロ接合の間の間隔が、前記ゲート電極と前記ドレイン電極の間の領域及び前記ゲート電極と前記ソース電極の間の領域のうちの少なくとも一部において、前記ゲート電極と対向する領域よりも広い化合物半導体FET。 - 前記第1半導体層の厚みが、前記ゲート電極と前記ドレイン電極の間の領域及び前記ゲート電極と前記ソース電極の間の領域のうちの少なくとも一部において、前記ゲート電極と対向する領域よりも薄い請求項3の化合物半導体FET。
- 前記第1半導体層内に、前記第1ヘテロ接合に沿って、高ドーパント領域が形成されており、
前記高ドーパント領域では、その下側の前記第1半導体層よりもドーパント濃度が高く、
前記高ドーパント領域内のドーパント濃度が、前記ゲート電極と前記ドレイン電極の間の領域及び前記ゲート電極と前記ソース電極の間の領域のうちの少なくとも一部において、前記ゲート電極と対向する領域よりも低い請求項3または4の化合物半導体FET。 - 化合物半導体FETであって、
第1半導体層と、
前記第1半導体層上に積層されており、前記第1半導体層よりバンドギャップが狭い第2半導体層と、
前記第2半導体層上に積層されており、前記第2半導体層よりバンドギャップが広い第3半導体層と、
前記第3半導体層の表面に、直接、または他の層を介して形成されているソース電極、ゲート電極、及びドレイン電極と、
前記第1半導体層と前記第2半導体層の境界の第1ヘテロ接合と導通しているバックゲート電極、
を有しており、
前記第2半導体層と前記第3半導体層の境界が第2ヘテロ接合を構成しており、
前記第1半導体層と前記第2半導体層が前記ソース電極の下部から前記ドレイン電極の下部まで伸びていることで、前記第1ヘテロ接合が前記ソース電極の下部から前記ドレイン電極の下部まで伸びており、
前記第1半導体層の厚みが、前記ゲート電極と前記ドレイン電極の間の領域及び前記ゲート電極と前記ソース電極の間の領域のうちの少なくとも一部において、前記ゲート電極と対向する領域よりも薄い化合物半導体FET。
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