JPWO2016157581A1 - 窒化物半導体電界効果トランジスタ - Google Patents
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Abstract
Description
ヘテロ界面を有すると共に、表面から上記ヘテロ界面に向かって窪む凹部を有する窒化物半導体積層体と、
上記窒化物半導体積層体の表面上に配置されたソース電極と、
上記窒化物半導体積層体の表面上に、上記ソース電極に対して間隔を置いて配置され、一部が上記凹部内に入るドレイン電極と、
上記ソース電極と上記ドレイン電極との間に配置されたゲート電極と、
上記窒化物半導体積層体の表面上に形成され、少なくともシリコンおよび窒素を構成元素として含む第1絶縁膜と、
上記第1絶縁膜上に形成された第2絶縁膜と
を備え、
上記第1絶縁膜の上記凹部側の端は上記凹部の開口縁から予め設定された距離だけ離隔する一方、上記第2絶縁膜の上記凹部側の端は上記第1絶縁膜の上記凹部側の端から予め設定された距離だけ離隔し、
上記ドレイン電極の上記凹部外の部分は、上記ゲート電極側に向かってひさし状にせり出していると共に、上記凹部から上記窒化物半導体積層体、第1絶縁膜および第2絶縁膜の各表面上に亘って形成され、かつ、上記窒化物半導体積層体、第1絶縁膜および第2絶縁膜の各表面に接触していることを特徴としている。
上記第1絶縁膜の上記凹部側の端と上記凹部の開口縁との間の距離は、0.1μm以上かつ1.5μm以下である。
上記第1絶縁膜は上記窒化物半導体積層体の表面に接する領域を有し、
上記領域はSi‐H結合量が6×1021cm−3以下のSiNからなる。
上記第1絶縁膜の上記凹部側の端面は、上記窒化物半導体積層体と上記第1絶縁膜との界面に対して30°以下の角度で傾斜している。
ヘテロ界面を有すると共に、表面から上記ヘテロ界面に向かって窪む凹部を有する窒化物半導体積層体と、
上記窒化物半導体積層体の表面上に配置されたソース電極と、
上記窒化物半導体積層体の表面上に、上記ソース電極に対して間隔を置いて配置され、一部が上記凹部内に入るドレイン電極と、
上記ソース電極と上記ドレイン電極との間に配置されたゲート電極と、
上記窒化物半導体積層体の表面上に形成されて、上記凹部側の端が上記凹部の開口縁から予め設定された距離だけ離隔すると共に、少なくともシリコンおよび窒素を構成元素として含む第1絶縁膜と、
上記第1絶縁膜上に形成された第2絶縁膜と
一部が上記第2絶縁膜上に形成されると共に、他の一部が上記第1絶縁膜の上記凹部側の端と上記凹部の開口縁との間における上記窒化物半導体積層体の表面上に形成された第3絶縁膜と
を備え、
上記第3絶縁膜の上記凹部側の端は上記凹部の開口縁から予め設定された距離だけ離隔し、
上記ドレイン電極の上記凹部外の部分は、上記ゲート電極側に向かってひさし状にせり出していると共に、上記凹部から上記窒化物半導体積層体および第3絶縁膜の各表面上に亘って形成され、かつ、上記窒化物半導体積層体および第3絶縁膜の各表面に接触していることを特徴としている。
図1は、この発明の第1実施形態の窒化物半導体電界効果トランジスタを基板表面に垂直な面で切ったときの断面を模式的に示す図である。また、図2は、図1のドレイン電極106近傍の部分を拡大して示す図である。
図3は、この発明の第2実施形態の窒化物半導体電界効果トランジスタのドレイン電極106近傍の模式断面図である。なお、図3では、上記第1実施形態の構成部と同一構成部は、上記第1実施形態の参照番号と同一参照番号を付している。また、以下の説明においても、上記第1実施形態の構成部と同一部構成部には、上記第1実施形態の構成部と同一参照場号を付して、その同一構成部の説明を省略する。
図4は、この発明の第3実施形態の窒化物半導体電界効果トランジスタのドレイン電極106近傍の模式断面図である。なお、図4では、上記第1実施形態の構成部と同一構成部は、上記第1実施形態の参照番号と同一参照番号を付している。また、以下の説明においても、上記第1実施形態の構成部と同一部構成部には、上記第1実施形態の構成部と同一参照場号を付して、その同一構成部の説明を省略する。
図5は、この発明の第4実施形態の窒化物半導体電界効果トランジスタのドレイン電極106近傍の模式断面図である。なお、図5では、上記第1実施形態の構成部と同一構成部は、上記第1実施形態の参照番号と同一参照番号を付している。また、以下の説明においても、上記第1実施形態の構成部と同一部構成部には、上記第1実施形態の構成部と同一参照場号を付して、その同一構成部の説明を省略する。
図8は、この発明の第5実施形態の窒化物半導体電界効果トランジスタのドレイン電極106近傍の模式断面図である。なお、図8では、上記第1実施形態の構成部と同一構成部は、上記第1実施形態の参照番号と同一参照番号を付している。また、以下の説明においても、上記第1実施形態の構成部と同一部構成部には、上記第1実施形態の構成部と同一参照場号を付して、その同一構成部の説明を省略する。
ヘテロ界面を有すると共に、表面から上記ヘテロ界面に向かって窪む凹部122を有する窒化物半導体積層体104と、
上記窒化物半導体積層体104の表面上に配置されたソース電極105と、
上記窒化物半導体積層体104の表面上に、上記ソース電極105に対して間隔を置いて配置され、一部が上記凹部122内に入るドレイン電極106と、
上記ソース電極105と上記ドレイン電極106との間に配置されたゲート電極108と、
上記窒化物半導体積層体104の表面上に形成され、少なくともシリコンおよび窒素を構成元素として含む第1絶縁膜109,209,409と、
上記第1絶縁膜109,209,409上に形成された第2絶縁膜110と
を備え、
上記第1絶縁膜109,209,409の上記凹部122側の端は上記凹部122の開口縁132から予め設定された距離D2だけ離隔する一方、上記第2絶縁膜110の上記凹部122側の端は上記第1絶縁膜109,209,409の上記凹部122側の端から予め設定された距離D12だけ離隔し、
上記ドレイン電極106の上記凹部122外の部分は、上記ゲート電極108側に向かってひさし状にせり出していると共に、上記凹部122から上記窒化物半導体積層体104、第1絶縁膜109,209,409および第2絶縁膜110の各表面上に亘って形成され、かつ、上記窒化物半導体積層体104、第1絶縁膜109,209,409および第2絶縁膜110の各表面に接触していることを特徴としている。
上記第1絶縁膜109,209,409の上記凹部122側の端と上記凹部122の開口縁132との間の距離D2は、0.1μm以上かつ1.5μm以下である。
上記第1絶縁膜209は上記窒化物半導体積層体104の表面に接する領域を有し、
上記領域はSi‐H結合量が6×1021cm−3以下のSiNからなる。
上記第1絶縁膜409の上記凹部122側の端面461は、上記窒化物半導体積層体104と上記第1絶縁膜409との界面に対して30°以下の角度で傾斜している。
ヘテロ界面を有すると共に、表面から上記ヘテロ界面に向かって窪む凹部122を有する窒化物半導体積層体104と、
上記窒化物半導体積層体104の表面上に配置されたソース電極105と、
上記窒化物半導体積層体104の表面上に、上記ソース電極105に対して間隔を置いて配置され、一部が上記凹部122内に入るドレイン電極106と、
上記ソース電極105と上記ドレイン電極106との間に配置されたゲート電極108と、
上記窒化物半導体積層体104の表面上に形成されて、上記凹部122側の端が上記凹部122の開口縁132から予め設定された距離だけ離隔すると共に、少なくともシリコンおよび窒素を構成元素として含む第1絶縁膜809と、
上記第1絶縁膜809上に形成された第2絶縁膜810と
一部が上記第2絶縁膜810上に形成されると共に、他の一部が上記第1絶縁膜809の上記凹部122側の端と上記凹部122の開口縁132との間における上記窒化物半導体積層体104の表面上に形成された第3絶縁膜811と
を備え、
上記第3絶縁膜811の上記凹部122側の端は上記凹部122の開口縁132から予め設定された距離D3だけ離隔し、
上記ドレイン電極106の上記凹部122外の部分は、上記ゲート電極108側に向かってひさし状にせり出していると共に、上記凹部122から上記窒化物半導体積層体104および第3絶縁膜811の各表面上に亘って形成され、かつ、上記窒化物半導体積層体104および第3絶縁膜811の各表面に接触していることを特徴としている。
102 チャネル層
103 バリア層
104 窒化物半導体積層体
105 ソース電極
106 ドレイン電極
107 2DEG
108 ゲート電極
109,209,409,809 第1絶縁膜
110,810 第2絶縁膜
141,142 フィールドプレート部
121,122 凹部
131,132 開口縁
151,152 先端
209A 第1下側絶縁膜
209B 第1上側絶縁膜
461 端面
511,811 第3絶縁膜
D1,D2,D3,D11,D12 距離
θ 角度
Claims (5)
- ヘテロ界面を有すると共に、表面から上記ヘテロ界面に向かって窪む凹部を有する窒化物半導体積層体と、
上記窒化物半導体積層体の表面上に配置されたソース電極と、
上記窒化物半導体積層体の表面上に、上記ソース電極に対して間隔を置いて配置され、一部が上記凹部内に入るドレイン電極と、
上記ソース電極と上記ドレイン電極との間に配置されたゲート電極と、
上記窒化物半導体積層体の表面上に形成され、少なくともシリコンおよび窒素を構成元素として含む第1絶縁膜と、
上記第1絶縁膜上に形成された第2絶縁膜と
を備え、
上記第1絶縁膜の上記凹部側の端は上記凹部の開口縁から予め設定された距離だけ離隔する一方、上記第2絶縁膜の上記凹部側の端は上記第1絶縁膜の上記凹部側の端から予め設定された距離だけ離隔し、
上記ドレイン電極の上記凹部外の部分は、上記ゲート電極側に向かってひさし状にせり出していると共に、上記凹部から上記窒化物半導体積層体、第1絶縁膜および第2絶縁膜の各表面上に亘って形成され、かつ、上記窒化物半導体積層体、第1絶縁膜および第2絶縁膜の各表面に接触していることを特徴とする窒化物半導体電界効果トランジスタ。 - 請求項1に記載の窒化物半導体電界効果トランジスタにおいて、
上記第1絶縁膜の上記凹部側の端と上記凹部の開口縁との間の距離は、0.1μm以上かつ1.5μm以下であることを特徴とする窒化物半導体電界効果トランジスタ。 - 請求項1または2に記載の窒化物半導体電界効果トランジスタにおいて、
上記第1絶縁膜は上記窒化物半導体積層体の表面に接する領域を有し、
上記領域はSi‐H結合量が6×1021cm−3以下のSiNからなることを特徴とする窒化物半導体電界効果トランジスタ。 - 請求項1から3までのいずれか一項に記載の窒化物半導体電界効果トランジスタにおいて、
上記第1絶縁膜の上記凹部側の端面は、上記窒化物半導体積層体と上記第1絶縁膜との界面に対して30°以下の角度で傾斜していることを特徴とする窒化物半導体電界効果トランジスタ。 - ヘテロ界面を有すると共に、表面から上記ヘテロ界面に向かって窪む凹部を有する窒化物半導体積層体と、
上記窒化物半導体積層体の表面上に配置されたソース電極と、
上記窒化物半導体積層体の表面上に、上記ソース電極に対して間隔を置いて配置され、一部が上記凹部内に入るドレイン電極と、
上記ソース電極と上記ドレイン電極との間に配置されたゲート電極と、
上記窒化物半導体積層体の表面上に形成されて、上記凹部側の端が上記凹部の開口縁から予め設定された距離だけ離隔すると共に、少なくともシリコンおよび窒素を構成元素として含む第1絶縁膜と、
上記第1絶縁膜上に形成された第2絶縁膜と
一部が上記第2絶縁膜上に形成されると共に、他の一部が上記第1絶縁膜の上記凹部側の端と上記凹部の開口縁との間における上記窒化物半導体積層体の表面上に形成された第3絶縁膜と
を備え、
上記第3絶縁膜の上記凹部側の端は上記凹部の開口縁から予め設定された距離だけ離隔し、
上記ドレイン電極の上記凹部外の部分は、上記ゲート電極側に向かってひさし状にせり出していると共に、上記凹部から上記窒化物半導体積層体および第3絶縁膜の各表面上に亘って形成され、かつ、上記窒化物半導体積層体および第3絶縁膜の各表面に接触していることを特徴とする窒化物半導体電界効果トランジスタ。
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