JP6746887B2 - 高電子移動度トランジスタ、及び高電子移動度トランジスタの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態に係る高電子移動度トランジスタ、及び高電子移動度トランジスタの製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
まず、半絶縁性のSiC基板上に、MOCVD法においてTMA(トリメチルアルミニウム)及びNH3(アンモニア)を原料とし、成長温度1080℃、圧力13.3kPaにて、バッファ層13としてのAlN層を成長させた。成長後のAlN層の厚さは、30nmであった。次に、TMG(トリメチルガリウム)及びNH3を原料とし、成長温度1080℃、圧力13.3kPaにて、バッファ層13の上にGaNチャネル層14を成長させた。
第1の実施例と同様にして、半絶縁性のSiC基板上に、バッファ層13、GaNチャネル層14、及びInAlN電子供給層15をMOCVD法により成長させた。続いて、Cl系ガスを用いたRIEによって、GaNチャネル層14及びInAlN電子供給層15の一対の領域A1,A2をエッチングすることにより深さ80nmのリセスを形成した。その後、ALD法を用い、TEGa及びNH3を原料として、成長温度500℃にて、SiH4をドープしながらこのリセス部分に厚さ120nmのn型GaN領域16a,16bを成長させた。このとき、TEGa、SiH4、及びNH3の供給をそれぞれ独立して行う工程を繰り返した。成長後のn型GaN領域16a,16bにおけるn型不純物Siの濃度は、第1実施例よりも高い1.0×1019cm-3であった。
第1実施例と同様にして、半絶縁性のSiC基板上に、バッファ層13、GaNチャネル層14、及びInAlN電子供給層15をMOCVD法により成長させた。そして、InAlN電子供給層15の上にソース電極31、ドレイン電極32、及びゲート電極33を形成した。その後、ソース電極31、ドレイン電極32、及びゲート電極33に接続される金属配線を形成したのち、SiNからなる表面保護膜41を成膜することにより、本比較例のHEMTを完成させた。なお、本比較例のHEMTにおいても、ゲート長(Lg)を0.2μmとし、ソース−ドレイン電極間隔を3.0μmとした。
第1実施例と同様にして、半絶縁性のSiC基板上に、バッファ層13、GaNチャネル層14、及びInAlN電子供給層15をMOCVD法により成長させた。続いて、Cl系ガスを用いたRIEによって、GaNチャネル層14及びInAlN電子供給層15の一対の領域A1,A2をエッチングすることにより深さ80nmのリセスを形成した。その後、MOCVD法を用い、TMG及びNH3を原料として、成長温度1000℃、圧力20.0kPaにて、SiH4をドープしながらこのリセス部分に厚さ120nmのn型GaN層を成長させた。成長後のn型GaN層におけるn型不純物Siの濃度は5.0×1018cm-3であった。
上記のようにして作製された第1実施例、第2実施例、第1比較例、および第2比較例の各HEMTに対し、ドレイン電極32に10Vの電圧を印加しつつ、ゲート電極33への印加電圧を調整することにより、ドレイン電流を200mA/mmに設定した。そして、DC特性及びSパラメータの測定(高周波測定)を行った。
Rcs:ソース電極31と半導体とのコンタクト(接触)抵抗
Rs1:ソース電極31直下からチャネル領域との境界までのn型GaN領域16aのシート抵抗
Rs2:n型GaN領域16aとの境界からゲート電極33直下までのチャネル領域のシート抵抗
Rd1:ゲート電極33直下からn型GaN領域16bとの境界までのチャネル領域のシート抵抗
Rd2:チャネル領域との境界からドレイン電極32直下までのn型GaN領域16bのシート抵抗
Rcd:ドレイン電極32と半導体とのコンタクト(接触)抵抗
Ron:ソース電極31からドレイン電極32までのオン抵抗(上記のRcs〜Rcdの総和)
なお、ソース−ゲート間のアクセス抵抗は、上記のRcs、Rs1及びRs2の和とみなすことができる。
Claims (3)
- それぞれ、n型不純物としてシリコン(Si)を含み、積層方向と交差する方向に並ぶと共に、互いに対向する側面をそれぞれ有する一対の高濃度n型GaN領域と、
前記一対の高濃度n型GaN領域のうち一方が有する前記側面と、前記一対の高濃度n型GaN層のうち他方が有する前記側面と、の間に設けられ、前記積層方向に順に積層されたGaNチャネル層及びInAlN電子供給層と、
前記一対の高濃度n型GaN領域のうち一方の上に設けられたソース電極と、
前記一対の高濃度n型GaN領域のうち他方の上に設けられたドレイン電極と、
前記InAlN電子供給層の上に設けられたゲート電極と、
を備え、
前記一対の高濃度n型GaN領域は80nm以上200nm以下の膜厚を有し、
前記InAlN電子供給層は5nm以上20nm以下の膜厚を有し、
前記一対の高濃度n型GaN領域のそれぞれの前記側面は、それぞれの前記側面の間に設けられた前記GaNチャネル層を介して互いに導電性を有し、
前記一対の高濃度n型GaN領域のSiと炭素(C)との組成比(Si/C)は100以上である、高電子移動度トランジスタ。 - それぞれ、n型不純物としてシリコン(Si)を含み、積層方向と交差する方向に並ぶと共に、互いに対向する側面をそれぞれ有する一対の高濃度n型GaN領域と、
前記一対の高濃度n型GaN領域のうち一方が有する前記側面と、前記一対の高濃度n型GaN層のうち他方が有する前記側面と、の間に設けられ、前記積層方向に順に積層されたGaNチャネル層及びInAlN電子供給層と、
前記一対の高濃度n型GaN領域のうち一方の上に設けられたソース電極と、
他方の前記高濃度n型GaN領域のうち他方の上に設けられたドレイン電極と、
前記InAlN電子供給層の上に設けられたゲート電極と、
を備え、
前記一対の高濃度n型GaN領域は80nm以上200nm以下の膜厚を有し、
前記InAlN電子供給層は5nm以上20nm以下の膜厚を有し、
前記一対の高濃度n型GaN領域のそれぞれの前記側面は、それぞれの前記側面の間に設けられた前記GaNチャネル層を介して互いに導電性を有し、
前記一対の高濃度n型GaN領域は、それぞれ交互に積層されたSi含有層とSi非含有層とをそれぞれ2000層以上含む、高電子移動度トランジスタ。 - GaNチャネル層及びInAlN電子供給層をMOCVD法により650℃以上の第1の成長温度にて積層方向に順に結晶成長させる結晶成長工程と、
前記GaNチャネル層及び前記InAlN電子供給層において、クロライド系ガスを用いたドライエッチングによって前記積層方向と交差する方向に並ぶ一対の領域を除去してリセスを形成するリセス工程と、
前記リセスの形成によって露出した前記GaNチャネル層上に、n型不純物としてシリコン(Si)を含む高濃度n型GaN層を、ALD法により300℃以上650℃以下の第2の成長温度にて前記リセスの側面を被覆させながら結晶成長させるアクセス抵抗形成工程と、
前記高濃度n型GaN層が結晶成長された前記一対の領域のうち一方の領域上にソース電極を、前記高濃度n型GaN層が結晶成長された前記一対の領域のうち他方の領域上にドレイン電極を、それぞれ形成し、前記InAlN電子供給層上にゲート電極を形成する電極形成工程と、
を含み、
前記アクセス抵抗形成工程において、トリエチルガリウム(TEGa)の供給とSiH 4 の供給とをそれぞれ独立して行い、それぞれの前記TEGaの供給と前記SiH 4 の供給との間にN原料ガスであるNH 3 の供給を必ず行う、高電子移動度トランジスタの製造方法。
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