JP6839362B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
先ず、第1の実施形態について説明する。第1の実施形態はHEMTを備えた半導体装置の一例に関する。図1は、第1の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態はHEMTを備えた半導体装置の一例に関する。図3は、第2の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図であり、図4は、図3の一部を拡大した図である。
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、化合物半導体積層構造の点で第2の実施形態と相違する。図7は、第3の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図であり、図8は、図7の一部を拡大した図である。
次に、第4の実施形態について説明する。第4の実施形態は、再成長層の構造の点で第2の実施形態と相違する。図10は、第4の実施形態に係る半導体装置の再成長層の近傍を示す断面図である。
次に、第5の実施形態について説明する。第5の実施形態は、再成長層の構造の点で第3の実施形態と相違する。図11は、第5の実施形態に係る半導体装置の再成長層の近傍を示す断面図である。
次に、第6の実施形態について説明する。第6の実施形態は、再成長層の構造の点で第2の実施形態と相違する。図12は、第6の実施形態に係る半導体装置の再成長層の近傍を示す断面図である。
次に、第7の実施形態について説明する。第7の実施形態は、化合物半導体積層構造の点で第6の実施形態と相違する。図13は、第7の実施形態に係る半導体装置の再成長層の近傍を示す断面図である。
次に、第8の実施形態について説明する。第8の実施形態は、HEMTのディスクリートパッケージに関する。図17は、第8の実施形態に係るディスクリートパッケージを示す図である。
次に、第9の実施形態について説明する。第9の実施形態は、HEMTを備えたPFC(Power Factor Correction)回路に関する。図18は、第9の実施形態に係るPFC回路を示す結線図である。
次に、第10の実施形態について説明する。第10の実施形態は、HEMTを備えた電源装置に関する。図19は、第10の実施形態に係る電源装置を示す結線図である。
次に、第11の実施形態について説明する。第11の実施形態は、HEMTを備えた増幅器に関する。図20は、第11の実施形態に係る増幅器を示す結線図である。
バッファ層と、
前記バッファ層上のチャネル層と、
前記チャネル層上のキャリア供給層と、
前記チャネル層及び前記キャリア供給層に形成され、前記バッファ層に達する第1のリセス及び第2のリセスと、
前記第1のリセス内の第1の窒化物半導体層と、
前記第2のリセス内の第2の窒化物半導体層と、
前記第1の窒化物半導体層上のソース電極と、
前記第2の窒化物半導体層上のドレイン電極と、
前記第1のリセスと前記第2のリセスとの間で前記キャリア供給層上のゲート電極と、
を有し、
前記第1の窒化物半導体層及び前記第2の窒化物半導体層は、
ドナーを含む第1の領域と、
前記第1の領域下の第2の領域と、
を有し、
前記第1の領域と前記第2の領域との界面は、前記チャネル層表面側の2次元電子ガスよりも深い位置にあり、
前記第2の領域の伝導帯の底のエネルギー(ポテンシャル)は、前記第1の領域の伝導帯底のエネルギー(ポテンシャル)より高いことを特徴とする半導体装置。
前記バッファ層と前記チャネル層との間のバックバリア層を有することを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
前記バックバリア層は、Inを前記チャネル層よりも高濃度で含むことを特徴とする付記2に記載の半導体装置。
前記バックバリア層は、前記第2の領域と接していることを特徴とする付記2又は3に記載の半導体装置。
前記第2の領域は、i型であることを特徴とする付記1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置。
前記第1の領域は、n型GaNを含み、
前記第2の領域は、i型GaNを含むことを特徴とする付記5に記載の半導体装置。
前記第1の窒化物半導体層及び前記第2の窒化物半導体層は、ドナーを含む第3の領域を前記第2の領域下に有することを特徴とする付記5又は6に記載の半導体装置。
前記第3の領域は、n型GaNを含むことを特徴とする付記7に記載の半導体装置。
前記第2の領域は、前記バッファ層のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有することを特徴とする付記1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置。
前記第1の領域は、n型GaNを含み、
前記第2の領域は、AlGaNを含むことを特徴とする付記9に記載の半導体装置。
前記キャリア供給層は、In及びAlを含むことを特徴とする付記1乃至10のいずれか1項に記載の半導体装置。
前記第1の領域は、前記ドナーとしてSiを1×1019cm-3以上の濃度で含むことを特徴とする付記1乃至11のいずれか1項に記載の半導体装置。
バッファ層上にチャネル層を形成する工程と、
前記チャネル層上にキャリア供給層を形成する工程と、
前記チャネル層及び前記キャリア供給層に、前記バッファ層に達する第1のリセス及び第2のリセスを形成する工程と、
前記第1のリセス内に第1の窒化物半導体層を形成し、前記第2のリセス内に第2の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1の窒化物半導体層上にソース電極を形成し、前記第2の窒化物半導体層上にドレイン電極を形成する工程と、
前記第1のリセスと前記第2のリセスとの間で前記キャリア供給層上にゲート電極を形成する工程と、
を有し、
前記第1の窒化物半導体層及び前記第2の窒化物半導体層を形成する工程は、
第2の領域を形成する工程と、
前記第2の領域上にドナーを含む第1の領域を形成する工程と、
を有し、
前記第1の領域と前記第2の領域との界面は、前記チャネル層表面側の2次元電子ガスよりも深い位置にあり、
前記第2の領域の伝導帯の底のエネルギー(ポテンシャル)は、前記第1の領域の伝導帯底のエネルギー(ポテンシャル)より高いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
102、202:バッファ層
104、204:チャネル層
106、206:キャリア供給層
111s、111d、211s、211d:リセス
112s、112d、212s、212d、412s、412d、612s、612d:再成長層
115s、215s:ソース電極
115d、215d:ドレイン電極
115g、215g:ゲート電極
131、231、433:ドナー含有領域
132、232、632:トラップ遮蔽領域
133、233:2次元電子ガス
303:バックバリア層
Claims (9)
- バッファ層と、
前記バッファ層上のチャネル層と、
前記チャネル層上のキャリア供給層と、
前記チャネル層及び前記キャリア供給層に形成され、前記バッファ層に達する第1のリセス及び第2のリセスと、
前記第1のリセス内の第1の窒化物半導体層と、
前記第2のリセス内の第2の窒化物半導体層と、
前記第1の窒化物半導体層上のソース電極と、
前記第2の窒化物半導体層上のドレイン電極と、
前記第1のリセスと前記第2のリセスとの間で前記キャリア供給層上のゲート電極と、
を有し、
前記第1の窒化物半導体層及び前記第2の窒化物半導体層は、
ドナーを含む第1の領域と、
前記第1の領域下の第2の領域と、
を有し、
前記第1の領域と前記第2の領域との界面は、前記チャネル層表面側の2次元電子ガスよりも深い位置にあり、
前記第2の領域の伝導帯の底のエネルギーは、前記第1の領域の伝導帯底のエネルギーより高いことを特徴とする半導体装置。 - 前記バッファ層と前記チャネル層との間のバックバリア層を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記バックバリア層は、Inを前記チャネル層よりも高濃度で含むことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 前記第2の領域は、i型である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。
- 前記第1の窒化物半導体層及び前記第2の窒化物半導体層は、ドナーを含む第3の領域を前記第2の領域下に有することを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
- 前記第2の領域は、前記バッファ層のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有する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。
- 前記キャリア供給層は、In及びAlを含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1の領域は、前記ドナーとしてSiを1×1019cm-3以上の濃度で含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置。
- バッファ層上にチャネル層を形成する工程と、
前記チャネル層上にキャリア供給層を形成する工程と、
前記チャネル層及び前記キャリア供給層に、前記バッファ層に達する第1のリセス及び第2のリセスを形成する工程と、
前記第1のリセス内に第1の窒化物半導体層を形成し、前記第2のリセス内に第2の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1の窒化物半導体層上にソース電極を形成し、前記第2の窒化物半導体層上にドレイン電極を形成する工程と、
前記第1のリセスと前記第2のリセスとの間で前記キャリア供給層上にゲート電極を形成する工程と、
を有し、
前記第1の窒化物半導体層及び前記第2の窒化物半導体層を形成する工程は、
第2の領域を形成する工程と、
前記第2の領域上にドナーを含む第1の領域を形成する工程と、
を有し、
前記第1の領域と前記第2の領域との界面は、前記チャネル層表面側の2次元電子ガスよりも深い位置にあり、
前記第2の領域の伝導帯の底のエネルギーは、前記第1の領域の伝導帯底のエネルギーより高いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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