JP2005203544A - 窒化物半導体装置とその製造方法 - Google Patents
窒化物半導体装置とその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005203544A JP2005203544A JP2004007939A JP2004007939A JP2005203544A JP 2005203544 A JP2005203544 A JP 2005203544A JP 2004007939 A JP2004007939 A JP 2004007939A JP 2004007939 A JP2004007939 A JP 2004007939A JP 2005203544 A JP2005203544 A JP 2005203544A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- barrier layer
- nitride semiconductor
- gate electrode
- semiconductor device
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
【解決手段】 窒化物半導体装置を、基板1と、基板1上に形成され窒化物半導体からなるチャネル層2と、チャネル層2上に形成されチャネル層2よりバンドギャップエネルギーの大きい窒化物半導体からなるバリア層3と、バリア層3上に形成されたゲート電極5と、バリア層3上でゲート電極5を介して対向する位置にそれぞれ形成されたソース電極4およびドレイン電極6と、を備え、ドレイン電極6とゲート電極5間のバリア層3の少なくとも一部の領域の層厚がゲート電極5直下のバリア層3の層厚より薄くなる構成とした。
【選択図】 図1
Description
本発明の実施の形態1による窒化物半導体装置、より具体的にはAlGaN/GaN HEMTの素子断面図を図1(a)に示す。基板1上に、GaNチャネル層2、AlGaNバリア層3が形成されている。なお、基板1は、サファイア(Al2O3)、炭化珪素(SiC)、GaN、シリコン(Si)等の材料が使用できるが、炭化珪素基板が最も好適である。
Vth=φ-ΔEc-qd1N2/(2ε)-qPd2/ε (1)
となる。なお、(1)式中、φはショットキー障壁高さ、ΔEcは伝導帯側のバンド不連続、qは電荷量、NはAlGaNバリア層のドーピング濃度、d1はAlGaNバリア層中のドーピング膜厚、εは誘電率、Pは分極率、d2はAlGaNバリア層の層厚をそれぞれ表す。(1)式中、第3項がAlGaNバリア層のドーピングによる項、第4項が分極による項を表す。第3項はGaAs半導体系材料と共通の値となるが、第4項の分極による項がGaN等の窒化物半導体系材料特有の大きな値となっている。よって、AlGaN/GaN HEMTではしきい値電圧Vthに対する第3項の寄与は殆ど無い一方、第4項からの寄与が大半を占める。従って、AlGaN/GaN HEMTではしきい値電圧Vth制御のファクターとして、AlGaNバリア層の層厚d2が非常に重要である。要するに、しきい値電圧VthはAlGaNバリア層の層厚d2に強く依存している。
先ず、基板1上に、GaNチャネル層2、AlGaNバリア層3を順次エピタキシャル結晶成長する。かかる結晶成長法としては、有機金属を用いた化学的気相成長法(MOCVD: Metalorganic Chemical Vapor Deposition)、分子線エピタキシー法(MBE: Molecular Beam Epitaxy)が好適であるが、他の結晶成長法を用いても良い(図3(a))。
本発明の実施の形態2による窒化物半導体装置、具体的にはAlGaN/GaN HEMTの素子断面図を図4に示す。実施の形態1の窒化物半導体装置では、ソース/ゲート電極4、5間とゲート/ドレイン電極5、6間の双方のAlGaNバリア層3をエッチングして溝7を形成した。しかしながら、破壊耐圧はゲート/ドレイン電極5、6間のAlGaNバリア層3でほぼ決定される。ゲート電極5で生じた空乏層は主にドレイン電極6側に伸長するからである。そこで、図4に示すようにゲート電極5とドレイン電極6間のAlGaNバリア層3のみに溝7を形成しても良い。かかる素子構造は、実施の形態1におけるエッチング工程において、レジスト膜8の開口をゲート/ドレイン電極5、6間の所望の位置に設けるだけで実現できる。
Claims (7)
- 基板と、
前記基板上に形成され窒化物半導体からなるチャネル層と、
前記チャネル層上に形成され前記チャネル層よりバンドギャップエネルギーの大きい窒化物半導体からなるバリア層と、
前記バリア層上に形成されたゲート電極と、
前記バリア層上で前記ゲート電極を介して対向する位置にそれぞれ形成されたソース電極およびドレイン電極と、を備え、
前記ドレイン電極と前記ゲート電極間の前記バリア層の少なくとも一部の領域の層厚が前記ゲート電極直下のバリア層の層厚より薄いことを特徴とする窒化物半導体装置。 - 前記ソース電極と前記ゲート電極間の前記バリア層の少なくとも一部の領域の層厚が前記ゲート電極直下のバリア層の層厚より薄いことを特徴とする請求項1記載の窒化物半導体装置。
- 前記バリア層の層厚の薄い領域が、エッチングによって形成された溝であることを特徴とする請求項1または2記載の窒化物半導体装置。
- 前記チャネル層が、窒化ガリウム(GaN)からなり、前記バリア層が窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)からなることを特徴とする請求項1記載の窒化物半導体装置。
- 前記バリア層の薄い部分の層厚が、前記ゲート電極直下における前記バリア層の層厚の20%以上80%以下であることを特徴とする請求項1記載の窒化物半導体装置。
- 前記ゲート電極とドレイン電極との距離に対する前記バリア層の薄い部分の領域の幅の比率が、25%以上であることを特徴とする請求項1記載の窒化物半導体装置。
- 請求項1記載の窒化物半導体装置の製造方法であって、
基板上に、チャネル層およびバリア層をエピタキシャル結晶成長する工程と、
前記バリア層上にゲート電極、ソース電極およびドレイン電極をそれぞれ形成する工程と、
前記ゲート電極を含むバリア層上に金属膜もしくはレジスト膜を成膜する工程と、
リソグラフィ技術によって前記バリア層を薄層化する部分に該当する領域上の前記金属膜もしくはレジスト膜に開口を設ける工程と、
前記開口から前記バリア層を所定の層厚までエッチング除去する工程と、
前記金属膜もしくはレジスト膜を除去する工程と、
を含んでなる窒化物半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004007939A JP2005203544A (ja) | 2004-01-15 | 2004-01-15 | 窒化物半導体装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004007939A JP2005203544A (ja) | 2004-01-15 | 2004-01-15 | 窒化物半導体装置とその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005203544A true JP2005203544A (ja) | 2005-07-28 |
Family
ID=34821443
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004007939A Pending JP2005203544A (ja) | 2004-01-15 | 2004-01-15 | 窒化物半導体装置とその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005203544A (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009530857A (ja) * | 2006-03-20 | 2009-08-27 | インターナショナル レクティファイアー コーポレイション | Iii族窒化物パワー半導体デバイス |
JP2010003959A (ja) * | 2008-06-23 | 2010-01-07 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体装置 |
JP2010021232A (ja) * | 2008-07-09 | 2010-01-28 | Chubu Electric Power Co Inc | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2011171640A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Sanken Electric Co Ltd | 窒化物半導体装置及びその製造方法 |
CN102738228A (zh) * | 2012-06-28 | 2012-10-17 | 电子科技大学 | 栅边缘凹槽型源场板结构高电子迁移率晶体管 |
JP2013008969A (ja) * | 2011-06-22 | 2013-01-10 | Imec | Iii−窒化物デバイスの製造方法およびiii−窒化物デバイス |
JP2013120854A (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-17 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
JP2014160695A (ja) * | 2013-02-19 | 2014-09-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電界効果型トランジスタ |
CN107017293A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-08-04 | 西安电子科技大学 | 一种具有双凹陷AlGaN势垒层的AlGaN/GaN异质结场效应晶体管 |
CN107968052A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-04-27 | 中国计量大学 | 一种提高击穿电压的阶梯状AlGaN外延新型AlGaN/GaN-HEMT设计方法 |
CN108807528A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-11-13 | 西安电子科技大学 | 一种新型微波氮化镓高电子迁移率晶体管 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6365677A (ja) * | 1986-09-05 | 1988-03-24 | Nec Corp | 電界効果トランジスタ |
JPS6461068A (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-08 | Nec Corp | Field-effect transistor |
JPH08236548A (ja) * | 1995-02-24 | 1996-09-13 | Murata Mfg Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
JPH10178024A (ja) * | 1996-12-18 | 1998-06-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 |
JPH11145157A (ja) * | 1997-11-07 | 1999-05-28 | Nec Corp | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
JP2000058560A (ja) * | 1998-08-04 | 2000-02-25 | Nec Corp | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 |
JP2003100778A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-04 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JP2003151996A (ja) * | 2001-09-03 | 2003-05-23 | Nichia Chem Ind Ltd | 2次元電子ガスを用いた電子デバイス |
JP2003229413A (ja) * | 2002-02-04 | 2003-08-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ドライエッチング方法 |
JP2003234356A (ja) * | 2002-02-07 | 2003-08-22 | Oki Electric Ind Co Ltd | 高電子移動度トランジスタ |
JP2005051165A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-02-24 | Sharp Corp | Mesfetおよびその製造方法 |
-
2004
- 2004-01-15 JP JP2004007939A patent/JP2005203544A/ja active Pending
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6365677A (ja) * | 1986-09-05 | 1988-03-24 | Nec Corp | 電界効果トランジスタ |
JPS6461068A (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-08 | Nec Corp | Field-effect transistor |
JPH08236548A (ja) * | 1995-02-24 | 1996-09-13 | Murata Mfg Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
JPH10178024A (ja) * | 1996-12-18 | 1998-06-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 |
JPH11145157A (ja) * | 1997-11-07 | 1999-05-28 | Nec Corp | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
JP2000058560A (ja) * | 1998-08-04 | 2000-02-25 | Nec Corp | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 |
JP2003151996A (ja) * | 2001-09-03 | 2003-05-23 | Nichia Chem Ind Ltd | 2次元電子ガスを用いた電子デバイス |
JP2003100778A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-04 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JP2003229413A (ja) * | 2002-02-04 | 2003-08-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ドライエッチング方法 |
JP2003234356A (ja) * | 2002-02-07 | 2003-08-22 | Oki Electric Ind Co Ltd | 高電子移動度トランジスタ |
JP2005051165A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-02-24 | Sharp Corp | Mesfetおよびその製造方法 |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9391185B2 (en) | 2006-03-20 | 2016-07-12 | Infineon Technologies Americas Corp. | III-nitride power semiconductor device |
JP2009530857A (ja) * | 2006-03-20 | 2009-08-27 | インターナショナル レクティファイアー コーポレイション | Iii族窒化物パワー半導体デバイス |
JP2010003959A (ja) * | 2008-06-23 | 2010-01-07 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体装置 |
JP2010021232A (ja) * | 2008-07-09 | 2010-01-28 | Chubu Electric Power Co Inc | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2011171640A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Sanken Electric Co Ltd | 窒化物半導体装置及びその製造方法 |
JP2013008969A (ja) * | 2011-06-22 | 2013-01-10 | Imec | Iii−窒化物デバイスの製造方法およびiii−窒化物デバイス |
JP2013120854A (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-17 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
US9324821B2 (en) | 2011-12-07 | 2016-04-26 | Fujitsu Limited | Compound semiconductor device and manufacturing method of the same |
US9722037B2 (en) | 2011-12-07 | 2017-08-01 | Fujitsu Limited | Compound semiconductor device and manufacturing method of the same |
CN102738228A (zh) * | 2012-06-28 | 2012-10-17 | 电子科技大学 | 栅边缘凹槽型源场板结构高电子迁移率晶体管 |
JP2014160695A (ja) * | 2013-02-19 | 2014-09-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電界効果型トランジスタ |
CN107017293A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-08-04 | 西安电子科技大学 | 一种具有双凹陷AlGaN势垒层的AlGaN/GaN异质结场效应晶体管 |
CN107968052A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-04-27 | 中国计量大学 | 一种提高击穿电压的阶梯状AlGaN外延新型AlGaN/GaN-HEMT设计方法 |
CN108807528A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-11-13 | 西安电子科技大学 | 一种新型微波氮化镓高电子迁移率晶体管 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7449399B2 (en) | Method for fabricating a semiconductor device for reducing a surface potential | |
JP5805608B2 (ja) | 支持されたゲート電極を備えるトランジスタの作製方法およびそれに関連するデバイス | |
JP5313424B2 (ja) | トラッピング(trapping)を低減させたIII族窒化物ベースの電界効果トランジスタ(FET)およびトランジスタの製造方法 | |
KR101108344B1 (ko) | 캡층 및 리세스된 게이트를 가지는 질화물계트랜지스터들의 제조방법들 | |
JP5564815B2 (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 | |
US8338862B2 (en) | Semiconductor device | |
WO2011010418A1 (ja) | 窒化物半導体装置及びその製造方法 | |
JP2008010803A (ja) | 窒化物半導体電界効果トランジスタ | |
JPH10223901A (ja) | 電界効果型トランジスタおよびその製造方法 | |
TWI608605B (zh) | 半導體裝置 | |
JP2010098047A (ja) | 窒化物半導体装置 | |
JP4728582B2 (ja) | 高電子移動度トランジスタ | |
JPH09307097A (ja) | 半導体装置 | |
JP3709437B2 (ja) | GaN系ヘテロ接合電界効果トランジスタ及びその特性を制御する方法 | |
JP2004165387A (ja) | GaN系電界効果トランジスタ | |
JP2010199481A (ja) | 電界効果半導体装置及びその製造方法 | |
JP2005203544A (ja) | 窒化物半導体装置とその製造方法 | |
JP2004311869A (ja) | 窒化物半導体系電界効果トランジスタとその製造方法 | |
CN112201689B (zh) | 基于ⅲ族氮化物异质结的场效应晶体管及其制备方法 | |
JP2007207820A (ja) | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 | |
JP4869576B2 (ja) | 窒化物半導体装置及びその製造方法 | |
JP5732228B2 (ja) | 窒化物半導体装置の製造方法 | |
JP5666992B2 (ja) | 電界効果型トランジスタおよびその製造方法 | |
JP2010165783A (ja) | 電界効果型トランジスタおよびその製造方法 | |
JP5460016B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061025 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100830 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100907 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101102 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110202 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110405 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20110412 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20110513 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20120203 |