JP2017085006A - Compound semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、化合物半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a compound semiconductor device and a manufacturing method thereof.
InAlNをキャリア供給層に、GaNをキャリア走行層に用いた高電子移動度トランジスタ(high electron mobility transistor:HEMT)が知られている。このHEMTでは、AlGaNをキャリア供給層に用いたHEMTと比べて、高いキャリア電子密度が期待できる。これは、InAlNとGaNとの間の伝導帯の不連続量(ΔEc)が、AlGaNとGaNとの間のそれよりも大きく、InAlNの自然分極による電荷量がAlGaNのそれよりも大きいからである。InAlNをキャリア供給層に、GaNをキャリア走行層に用いたHEMT(以下、「InAlN/GaN−HEMT」ということがある)では、キャリア供給層の厚さが10nm以下と薄い場合であっても、高いキャリア電子密度を得ることができる。従って、ゲートとチャネルとの距離を短くするためにゲートリセスを形成する必要がない。これらのことから、InAlN/GaN−HEMTによれば、高い相互コンダクタンス(gm)等の良好なゲート特性が得られ、InAlN/GaN−HEMTは次世代のデバイスとして期待されている。 A high electron mobility transistor (HEMT) using InAlN as a carrier supply layer and GaN as a carrier transit layer is known. In this HEMT, a higher carrier electron density can be expected as compared with a HEMT using AlGaN as a carrier supply layer. This is because the conduction band discontinuity (ΔEc) between InAlN and GaN is larger than that between AlGaN and GaN, and the amount of charge due to natural polarization of InAlN is larger than that of AlGaN. . In a HEMT using InAlN as a carrier supply layer and GaN as a carrier travel layer (hereinafter sometimes referred to as “InAlN / GaN-HEMT”), even if the thickness of the carrier supply layer is as thin as 10 nm or less, A high carrier electron density can be obtained. Therefore, it is not necessary to form a gate recess in order to shorten the distance between the gate and the channel. Therefore, according to InAlN / GaN-HEMT, good gate characteristics such as high mutual conductance (gm) can be obtained, and InAlN / GaN-HEMT is expected as a next-generation device.
しかしながら、InAlN/GaN−HEMTには、オーミック抵抗が高いという性質がある。このような課題はキャリア供給層にInAlGaNを用いた場合にも生じる。 However, InAlN / GaN-HEMT has a property of high ohmic resistance. Such a problem also occurs when InAlGaN is used for the carrier supply layer.
本発明の目的は、オーミック抵抗を低減することができる化合物半導体装置及びその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a compound semiconductor device capable of reducing ohmic resistance and a manufacturing method thereof.
化合物半導体装置の一態様には、GaN系のキャリア走行層と、前記キャリア走行層中に二次元電子ガスを生じさせる、前記キャリア走行層上方のInxAlyGa1-x-yN(0<x<1、0<y<1、0<x+y≦1)のキャリア供給層と、前記キャリア供給層上方のオーミック電極と、が含まれる。前記キャリア供給層の平面視で前記オーミック電極と重なり合う領域にピットが形成されており、前記ピット内に前記オーミック電極の一部が入り込んでいる。 In one embodiment of a compound semiconductor device, and the carrier transit layer GaN-based, the the carrier transfer layer causes a two-dimensional electron gas, the carrier transit layer above In x Al y Ga 1-xy N (0 <x <1, 0 <y <1, 0 <x + y ≦ 1) and an ohmic electrode above the carrier supply layer. A pit is formed in a region overlapping the ohmic electrode in plan view of the carrier supply layer, and a part of the ohmic electrode enters the pit.
化合物半導体装置の製造方法の一態様では、GaN系のキャリア走行層上方に、前記キャリア走行層中に二次元電子ガスを生じさせるInxAlyGa1-x-yN(0<x<1、0<y<1、0<x+y≦1)のキャリア供給層を形成し、前記キャリア供給層にピットを形成し、前記キャリア供給層上方に、前記キャリア供給層の前記ピットが形成された領域と平面視で重なり合うオーミック電極をその一部が前記ピット内に入り込むように形成する。 In one embodiment of the production method of a compound semiconductor device, the carrier transit layer above the GaN-based, causing the two-dimensional electron gas in the carrier transit layer in In x Al y Ga 1-xy N (0 <x <1,0 <Y <1, 0 <x + y ≦ 1), a carrier supply layer is formed, pits are formed in the carrier supply layer, and a plane and a region where the pits of the carrier supply layer are formed above the carrier supply layer The ohmic electrodes that overlap with each other are formed so that part of them enter the pits.
上記の化合物半導体装置等によれば、キャリア供給層のピットにオーミック電極が入り込むため、オーミック抵抗を低減することができる。 According to the above compound semiconductor device or the like, the ohmic resistance can be reduced because the ohmic electrode enters the pit of the carrier supply layer.
以下、実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
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を備えた化合物半導体装置に関する。図1(a)は、第1の実施形態に係る化合物半導体装置の構成を示す断面図である。図1(b)は、図1(a)中の一部を拡大した断面図である。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described. The first embodiment relates to a compound semiconductor device including a HEMT. FIG. 1A is a cross-sectional view showing the configuration of the compound semiconductor device according to the first embodiment. FIG.1 (b) is sectional drawing which expanded a part in Fig.1 (a).
第1の実施形態に係る化合物半導体装置100には、図1(a)に示すように、基板101、基板101上方のバッファ層102、バッファ層102上方のGaN系のキャリア走行層103、キャリア走行層103上方のスペーサ層104、及びスペーサ層104上方のキャリア供給層105が含まれる。基板101は、例えば、SiC基板、Si基板、GaN基板又はサファイア基板である。バッファ層102は、例えばAlN層である。キャリア走行層103は、例えば不純物の意図的なドーピングが行われていないGaN層である。スペーサ層104は、例えば電子がトンネル可能な厚さ(1nm〜2nm程度)のAlN層である。キャリア供給層105は、キャリア走行層103中に二次元電子ガスを発生させる材料からなり、例えば、InAlN層等のInxAlyGa1-x-yN(0<x<1、0<y<1、0<x+y≦1)層である。キャリア供給層105の厚さは、例えば5nm〜15nm程度である。
As shown in FIG. 1A, the compound semiconductor device 100 according to the first embodiment includes a
化合物半導体装置100には、キャリア供給層105上方のソース電極112及びドレイン電極113が含まれる。ソース電極112及びドレイン電極113を覆う絶縁膜121がキャリア供給層105上に形成されている。絶縁膜121には、ソース電極112とドレイン電極113との間に位置する開口部122が形成されており、開口部122を介してキャリア供給層105と接するゲート電極111が形成されている。絶縁膜121の材料は特に限定されず、例えばシリコン窒化膜が用いられる。ソース電極112及びドレイン電極113はオーミック電極の一例である。
The compound semiconductor device 100 includes a
キャリア供給層105の、平面視でソース電極112と重なる領域にピット132が形成され、平面視でドレイン電極113と重なる領域にピット133が形成されている。図1(b)に示すように、ピット133はキャリア供給層105を貫通し、スペーサ層104まで達しており、ドレイン電極113の一部がピット133に入り込み、ピット133を通じてスペーサ層104に接触している。同様に、ピット132はキャリア供給層105を貫通し、スペーサ層104まで達しており、ソース電極112の一部がピット132に入り込み、ピット132に通じてスペーサ層104に接触している。
第1の実施形態では、ソース電極112の一部がピット132を介してスペーサ層104に接触し、ドレイン電極113の一部がピット133を介してスペーサ層104に接触し、スペーサ層104の厚さは電子がトンネル可能な程度である。従って、ソース電極112のピット132内の部分を含む電流経路及びドレイン電極113のピット133内の部分を含む電流経路が存在し、コンタクト抵抗を低減することができる。また、キャリア供給層105のピット132又はピット133が形成されていない部分に、薄いスペーサ層104を介しているものの、InxAlyGa1-x-yNのキャリア供給層105とキャリア走行層103との積層構造がある。このため、自発分極により多量の二次元電子ガス(2DEG)が発生し、シート抵抗が低く抑えられる。
In the first embodiment, a part of the
ピット132及びピット133は、それぞれソース電極112及びドレイン電極113と平面視で重なる領域内に5.0×108個/cm2以上の密度で形成されていることが好ましい。これは、この密度が5.0×108個/cm2未満であると、過剰な電流集中が生じる可能性があるからである。更に、この領域内における、1辺の長さが1μmの任意の2つの正方形領域間での密度の差が20個/μm2以下であることが好ましい。これは、この密度の差が20個/μm2超であると、密度が相対的に低い部分で過剰な電流集中が生じる可能性があるからである。
The
スペーサ層104が含まれてなくてもよい。スペーサ層104が含まれていない場合、ソース電極112の一部及びドレイン電極113の一部がキャリア走行層103に直接接触する。従って、コンタクト抵抗をより低減することができる。
The
次に、第1の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法の例について説明する。図2A乃至図2Bは、第1の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法の例を工程順に示す断面図である。図3は、図2A中の一部を拡大した断面図である。 Next, an example of a method for manufacturing the compound semiconductor device according to the first embodiment will be described. 2A to 2B are cross-sectional views illustrating an example of the method of manufacturing the compound semiconductor device according to the first embodiment in the order of steps. 3 is an enlarged cross-sectional view of a part of FIG. 2A.
この例では、先ず、図2A(a)に示すように、基板101上にバッファ層102、キャリア走行層103、スペーサ層104及びキャリア供給層105を形成する。バッファ層102、キャリア走行層103、スペーサ層104及びキャリア供給層105は、例えば有機金属気相成長(metal organic chemical vapor deposition:MOCVD)又は分子線エピタキシー(molecular beam epitaxy:MBE)法等の結晶成長法により形成することができる。原料ガスとしては、例えばAl源であるトリメチルアルミニウム(TMA)ガス、Ga源であるトリメチルガリウム(TMG)ガス、In源であるトリメチルインジウム(TMI)及びN源であるアンモニア(NH3)ガスの混合ガスを用いる。このとき、成長させる窒化物半導体層の組成に応じて、トリメチルアルミニウムガス、トリメチルガリウムガス及びトリメチルインジウムガスの供給の有無及び流量を適宜設定する。各窒化物半導体層に共通の原料であるアンモニアガスの流量は、例えば100sccm〜10000sccm程度とする。また、例えば、成長圧力は50Torr〜300Torr程度、成長温度は800℃〜1200℃程度とする。
In this example, first, as shown in FIG. 2A (a), a
次いで、キャリア走行層103、スペーサ層104及びキャリア供給層105に素子領域を画定する素子分離領域を形成する。素子分離領域の形成では、例えば、素子分離領域を形成する予定の領域を露出するフォトレジストのパターンをキャリア供給層105上に形成し、このパターンをマスクとしてアルゴン(Ar)のイオン注入を行う。このパターンをエッチングマスクとして塩素系ガスを用いたドライエッチングを行ってもよい。
Next, element isolation regions that define element regions are formed in the
その後、素子領域内において、図2A(b)及び図3(a)に示すように、ソース電極112を形成する予定の領域及びドレイン電極113を形成する予定の領域を露出し、他の領域を覆うフォトレジストのマスク130をキャリア供給層105上に形成する。続いて、例えば塩素(Cl)系ガスのプラズマ処理により、キャリア供給層105のマスク130から露出している部分のうちで、ソース電極112を形成する予定の領域にピット132を形成し、ドレイン電極113を形成する予定の領域にピット133を形成する。ピット132及びピット133の形成では、例えば誘導結合型(inductive coupled plasma:ICP)エッチング装置を用いる。本願発明者らの検討によれば、バイアスパワーが3W以下の場合、エネルギが低いためにキャリア供給層105のエッチングはほとんど進行しないが、キャリア供給層105に含まれる転位及び欠陥を起点とするピットが形成される。そして、このピットは処理時間の経過にともなって広がっていく。バイアスパワーの制御のしやすさの点でICPエッチング装置が好ましいが、反応性イオン(reactive ion etching:RIE)エッチング装置などの他のエッチング装置が用いられてもよい。プラズマ処理後にマスク130を除去する。
Thereafter, in the element region, as shown in FIGS. 2A (b) and 3 (a), the region where the
続いて、図2A(c)に示すように、キャリア供給層105上にソース電極112及びドレイン電極113を形成する。ソース電極112及びドレイン電極113は、例えばリフトオフ法により形成することができる。すなわち、ソース電極112を形成する予定の領域及びドレイン電極113を形成する予定の領域を露出し、他の領域を覆うフォトレジストのパターンを形成し、このパターンを成長マスクとして蒸着法により金属膜を形成し、このパターンをその上の金属膜と共に除去する。金属膜の形成では、例えば、厚さが20nm程度のTi膜を形成し、その上に厚さが200nm程度のAl膜を形成する。次いで、例えば、窒素雰囲気中にて400℃〜1000℃(例えば550℃程度)で熱処理(例えば急速加熱処理(rapid thermal annealing:RTA))を行い、オーミック接触を得る。図3(b)に示すように、ドレイン電極113の一部がピット133内に入り込み、ピット133を通じてスペーサ層104に接触する。同様に、ソース電極112の一部がピット132内に入り込み、ピット132を通じてスペーサ層104に接触する。
Subsequently, as shown in FIG. 2A (c), the
続いて、図2B(d)に示すように、ソース電極112及びドレイン電極113を覆う絶縁膜121をキャリア供給層105上に形成する。絶縁膜121としては、例えばプラズマCVD化学気相成長(chemical vapor deposition:CVD)法により窒化珪素膜を形成する。絶縁膜121は、例えば原子層堆積(atomic layer deposition:ALD)法、又はスパッタ法により形成することもできる。絶縁膜121の厚さは、例えば100nm程度とする。
Subsequently, as illustrated in FIG. 2B (d), an insulating
次いで、図2B(e)に示すように、絶縁膜121にゲート電極111用の開口部122を、開口部122からキャリア供給層105の一部が露出するように形成する。開口部122の形成に際しては、例えば、開口部122を形成する予定の領域を露出し、他の領域を覆うフォトレジストのパターンをキャリア供給層105上に形成し、このパターンをエッチングマスクとして絶縁膜121のドライエッチングを行う。このドライエッチングでは、例えばSF6等のフッ素系ガスを用いる。開口部122をウェットエッチング又はイオンミリングにより形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 2B (e), an
その後、図2B(f)に示すように、開口部122内の部分を含むゲート電極111を形成する。ゲート電極111の下面は開口部122内でキャリア供給層105の上面と接する。ゲート電極111は、例えばリフトオフ法により形成することができる。すなわち、ゲート電極111を形成する予定の領域を露出するフォトレジストのパターンを形成し、このパターンを成長マスクとして蒸着法により金属膜を形成し、このパターンをその上の金属膜と共に除去する。金属膜の形成では、例えば、厚さが10nm程度のNi膜を形成し、その上に厚さが300nm程度のAu膜を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 2B (f), a gate electrode 111 including a portion in the
そして、必要に応じて保護膜及び配線等を形成して、化合物半導体装置を完成させる。 And a protective film, wiring, etc. are formed as needed and a compound semiconductor device is completed.
この方法によれば、直径が10nm〜100nm程度のピット132及びピット133を、密度のばらつきを抑制しながら5.0×108個/cm2以上の密度で形成することができる。
According to this method, pits 132 and
次に、第1の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法の他の例について説明する。図4は、第1の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法の他の例を工程順に示す断面図である。 Next, another example of the method for manufacturing the compound semiconductor device according to the first embodiment will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the manufacturing method of the compound semiconductor device according to the first embodiment in the order of steps.
この例では、先ず、図4(a)に示すように、上記の例と同様にして、キャリア供給層105の形成までの処理を行う。次いで、ソース電極112を形成する予定の領域及びドレイン電極113を形成する予定の領域を露出し、他の領域を覆うフォトレジストのマスク230をキャリア供給層105上に形成する。その後、例えばテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(tetramethylammonium hydroxide:TMAH)を用いたウェット処理により、キャリア供給層105のマスク230から露出している部分のうちで、ソース電極112を形成する予定の領域にピット132を形成し、ドレイン電極113を形成する予定の領域にピット133を形成する。本願発明者らの検討によれば、TMAHにより、キャリア供給層105に含まれる転位及び欠陥を起点とするピットが形成される。ウェット処理は、マスク230が露光されないようにするために暗室内で行うことが好ましい。ウェット処理に、硫酸及び過酸化水素水の混合溶液、フッ酸、塩酸並びに水酸化カリウム等のTMAH以外のエッチャントが用いられてもよい。これらの2種以上が用いられてもよい。ウェット処理では、例えばエッチャント中にキャリア供給層105を浸漬させる。プラズマ処理後にマスク230を除去する。
In this example, first, as shown in FIG. 4A, processing up to the formation of the
続いて、図4(b)に示すように、上記の例と同様にして、ソース電極112及びドレイン電極113の形成以降の処理を行う。
Subsequently, as shown in FIG. 4B, the processes after the formation of the
そして、必要に応じて保護膜及び配線等を形成して、化合物半導体装置を完成させる。 And a protective film, wiring, etc. are formed as needed and a compound semiconductor device is completed.
この方法によれば、直径が10nm〜100nm程度のピット132及びピット133を、密度のばらつきを抑制しながら5.0×108個/cm2以上の密度、例えば1.5×1010個/cm2程度の密度で形成することができる。
According to this method, the density of
(第2の実施形態)
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を備えた化合物半導体装置に関する。図5(a)は、第2の実施形態に係る化合物半導体装置の構成を示す断面図である。図5(b)は、図5(a)中の一部を拡大した断面図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. The second embodiment relates to a compound semiconductor device including a HEMT. FIG. 5A is a cross-sectional view showing the configuration of the compound semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 5B is an enlarged cross-sectional view of a part of FIG.
第2の実施形態に係る化合物半導体装置200では、図5(a)及び(b)に示すように、複数のピット132の一部がキャリア供給層105を貫通してスペーサ層104に達し、複数のピット132の一部がキャリア供給層105の厚さ方向の途中でとまっている。同様に、複数のピット133の一部がキャリア供給層105を貫通してスペーサ層104に達し、複数のピット133の一部がキャリア供給層105の厚さ方向の途中でとまっている。ピット132の下端と2DEGとの間の距離及びピット133の下端と2DEGとの間の距離は、電子のトンネルが可能な距離以下である。他の構成は第1の実施形態と同様である。
In the compound semiconductor device 200 according to the second embodiment, as shown in FIGS. 5A and 5B, a part of the plurality of
第2の実施形態では、ソース電極112の一部がピット132を介してスペーサ層104に接触し、ドレイン電極113の一部がピット133を介してスペーサ層104に接触し、スペーサ層104の厚さは電子がトンネル可能な程度である。また、一部のピット132及び一部のピット133がスペーサ層104に接触していないが、これらピット132及びピット133の下端と2DEGとの間の距離は短く、電子のトンネルが可能である。従って、コンタクト抵抗を低減することができる。
In the second embodiment, a part of the
第1の実施形態と同様に、スペーサ層104が含まれてなくてもよい。スペーサ層104が含まれていない場合、コンタクト抵抗をより低減することができる。
As in the first embodiment, the
第2の実施形態に係る化合物半導体装置200は、プラズマ処理又はウェットエッチングの条件の変更を除き、第1の実施形態と同様にして製造することができる。 The compound semiconductor device 200 according to the second embodiment can be manufactured in the same manner as in the first embodiment, except for changing the conditions of plasma processing or wet etching.
(第3の実施形態)
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、HEMTを備えた化合物半導体装置に関する。図6(a)は、第3の実施形態に係る化合物半導体装置の構成を示す断面図である。図6(b)は、図6(a)中の一部を拡大した断面図である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. The third embodiment relates to a compound semiconductor device including a HEMT. FIG. 6A is a cross-sectional view showing the configuration of the compound semiconductor device according to the third embodiment. FIG. 6B is an enlarged cross-sectional view of a part of FIG.
第3の実施形態に係る化合物半導体装置300では、図6(a)及び(b)に示すように、複数のピット133がキャリア供給層105の厚さ方向の途中でとまっている。同様に、複数のピット132がキャリア供給層105の厚さ方向の途中でとまっている。ピット132の下端と2DEGとの間の距離及びピット133の下端と2DEGとの間の距離は、電子のトンネルが可能な距離以下である。他の構成は第1の実施形態と同様である。
In the compound semiconductor device 300 according to the third embodiment, as shown in FIGS. 6A and 6B, a plurality of
第3の実施形態では、ピット132及びピット133がスペーサ層104に接触していないが、これらピット132及びピット133の下端と2DEGとの間の距離は短く、電子のトンネルが可能である。従って、コンタクト抵抗を低減することができる。
In the third embodiment, the
第1の実施形態と同様に、スペーサ層104が含まれてなくてもよい。スペーサ層104が含まれていない場合、コンタクト抵抗をより低減することができる。
As in the first embodiment, the
第3の実施形態に係る化合物半導体装置300は、プラズマ処理又はウェットエッチングの条件の変更を除き、第1の実施形態と同様にして製造することができる。 The compound semiconductor device 300 according to the third embodiment can be manufactured in the same manner as in the first embodiment except for changing the conditions of plasma processing or wet etching.
次に、本願発明者らが行った試験及びその結果について説明する。この試験では、第1の実施形態に係る化合物半導体装置100を作製し、比較のために参考例の化合物半導体装置を作製した。参考例では、ピット132及びピット133の形成を省略した。そして、これらにおけるソース電極及びドレイン電極のオーミック抵抗を測定した。この結果を図7に示す。
Next, the test conducted by the present inventors and the result thereof will be described. In this test, the compound semiconductor device 100 according to the first embodiment was manufactured, and a compound semiconductor device of a reference example was manufactured for comparison. In the reference example, the formation of the
図7に示すように、参考例のオーミック抵抗が1.0×10-5Ω・cm2であったのに対して、第1の実施形態のオーミック抵抗は3.0×10-6Ω・cm2であった。つまり、第1の実施形態によればオーミック抵抗を参考例のそれの1/3未満まで低減することができた。 As shown in FIG. 7, the ohmic resistance of the reference example was 1.0 × 10 −5 Ω · cm 2 , whereas the ohmic resistance of the first embodiment was 3.0 × 10 −6 Ω · cm 2. cm 2 . That is, according to the first embodiment, the ohmic resistance can be reduced to less than 1/3 that of the reference example.
(第4の実施形態)
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、HEMTのディスクリートパッケージに関する。図8は、第4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。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described. The fourth embodiment relates to a HEMT discrete package. FIG. 8 is a diagram illustrating a discrete package according to the fourth embodiment.
第4の実施形態では、図8に示すように、第1、第2又は第3の実施形態のHEMTのHEMTチップ1210の裏面がはんだ等のダイアタッチ剤1234を用いてランド(ダイパッド)1233に固定されている。また、ドレイン電極113が接続されたドレインパッド1226dに、Alワイヤ等のワイヤ1235dが接続され、ワイヤ1235dの他端が、ランド1233と一体化しているドレインリード1232dに接続されている。ソース電極112に接続されたソースパッド1226sにAlワイヤ等のワイヤ1235sが接続され、ワイヤ1235sの他端がランド1233から独立したソースリード1232sに接続されている。ゲート電極111に接続されたゲートパッド1226gにAlワイヤ等のワイヤ1235gが接続され、ワイヤ1235gの他端がランド1233から独立したゲートリード1232gに接続されている。そして、ゲートリード1232gの一部、ドレインリード1232dの一部及びソースリード1232sの一部が突出するようにして、ランド1233及びHEMTチップ1210等がモールド樹脂1231によりパッケージングされている。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 8, the back surface of the HEMT chip 1210 of the HEMT of the first, second, or third embodiment is formed on a land (die pad) 1233 using a die attach agent 1234 such as solder. It is fixed. A
このようなディスクリートパッケージは、例えば、次のようにして製造することができる。先ず、HEMTチップ1210をはんだ等のダイアタッチ剤1234を用いてリードフレームのランド1233に固定する。次いで、ワイヤ1235g、1235d及び1235sを用いたボンディングにより、ゲートパッド1226gをリードフレームのゲートリード1232gに接続し、ドレインパッド1226dをリードフレームのドレインリード1232dに接続し、ソースパッド1226sをリードフレームのソースリード1232sに接続する。その後、トランスファーモールド法にてモールド樹脂1231を用いた封止を行う。続いて、リードフレームを切り離す。
Such a discrete package can be manufactured as follows, for example. First, the HEMT chip 1210 is fixed to the land 1233 of the lead frame using a die attach agent 1234 such as solder. Next, by bonding using
(第5の実施形態)
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、HEMTを備えたPFC(Power Factor Correction)回路に関する。図9は、第5の実施形態に係るPFC回路を示す結線図である。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described. The fifth embodiment relates to a PFC (Power Factor Correction) circuit including a HEMT. FIG. 9 is a connection diagram illustrating a PFC circuit according to the fifth embodiment.
PFC回路1250には、スイッチ素子(トランジスタ)1251、ダイオード1252、チョークコイル1253、コンデンサ1254及び1255、ダイオードブリッジ1256、並びに交流電源(AC)1257が設けられている。そして、スイッチ素子1251のドレイン電極と、ダイオード1252のアノード端子及びチョークコイル1253の一端子とが接続されている。スイッチ素子1251のソース電極と、コンデンサ1254の一端子及びコンデンサ1255の一端子とが接続されている。コンデンサ1254の他端子とチョークコイル1253の他端子とが接続されている。コンデンサ1255の他端子とダイオード1252のカソード端子とが接続されている。また、スイッチ素子1251のゲート電極にはゲートドライバが接続されている。コンデンサ1254の両端子間には、ダイオードブリッジ1256を介してAC1257が接続される。コンデンサ1255の両端子間には、直流電源(DC)が接続される。そして、本実施形態では、スイッチ素子1251に、第1、第2又は第3の実施形態のHEMTが用いられている。
The PFC circuit 1250 is provided with a switch element (transistor) 1251, a diode 1252, a choke coil 1253,
PFC回路1250の製造に際しては、例えば、はんだ等を用いて、スイッチ素子1251をダイオード1252及びチョークコイル1253等に接続する。
In manufacturing the PFC circuit 1250, the
(第6の実施形態)
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、HEMTを備えた電源装置に関する。図10は、第6の実施形態に係る電源装置を示す結線図である。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described. The sixth embodiment relates to a power supply device including a HEMT. FIG. 10 is a connection diagram illustrating the power supply device according to the sixth embodiment.
電源装置には、高圧の一次側回路1261及び低圧の二次側回路1262、並びに一次側回路1261と二次側回路1262との間に配設されるトランス1263が設けられている。
The power supply device is provided with a high-voltage primary circuit 1261 and a low-voltage secondary circuit 1262, and a
一次側回路1261には、第5の実施形態に係るPFC回路1250、及びPFC回路1250のコンデンサ1255の両端子間に接続されたインバータ回路、例えばフルブリッジインバータ回路1260が設けられている。フルブリッジインバータ回路1260には、複数(ここでは4つ)のスイッチ素子1264a、1264b、1264c及び1264dが設けられている。
The primary circuit 1261 is provided with an inverter circuit connected between both terminals of the PFC circuit 1250 according to the fifth embodiment and the
二次側回路1262には、複数(ここでは3つ)のスイッチ素子1265a、1265b及び1265cが設けられている。 The secondary side circuit 1262 is provided with a plurality (three in this case) of switch elements 1265a, 1265b, and 1265c.
本実施形態では、一次側回路1261を構成するPFC回路1250のスイッチ素子1251、並びにフルブリッジインバータ回路1260のスイッチ素子1264a、1264b、1264c及び1264dに、第1、第2又は第3の実施形態のHEMTが用いられている。一方、二次側回路1262のスイッチ素子1265a、1265b及び1265cには、シリコンを用いた通常のMIS型FET(電界効果トランジスタ)が用いられている。
In the present embodiment, the
(第7の実施形態)
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、HEMTを備えた増幅器に関する。図11は、第7の実施形態に係る増幅器を示す結線図である。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment will be described. The seventh embodiment relates to an amplifier including a HEMT. FIG. 11 is a connection diagram illustrating an amplifier according to the seventh embodiment.
増幅器には、ディジタル・プレディストーション回路1271、ミキサー1272a及び1272b、並びにパワーアンプ1273が設けられている。
The amplifier is provided with a
ディジタル・プレディストーション回路1271は、入力信号の非線形歪みを補償する。ミキサー1272aは、非線形歪みが補償された入力信号と交流信号とをミキシングする。パワーアンプ1273は、第1、第2又は第3の実施形態のHEMTを備えており、交流信号とミキシングされた入力信号を増幅する。なお、本実施形態では、例えば、スイッチの切り替えにより、出力側の信号をミキサー1272bで交流信号とミキシングしてディジタル・プレディストーション回路1271に送出できる。この増幅器は、高周波増幅器、高出力増幅器として使用することができる。高周波増幅器は、例えば、携帯電話基地局用送受信装置、レーダー装置及びマイクロ波発生装置に用いることができる。
The
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
(付記1)
GaN系のキャリア走行層と、
前記キャリア走行層中に二次元電子ガスを生じさせる、前記キャリア走行層上方のInxAlyGa1-x-yN(0<x<1、0<y<1、0<x+y≦1)のキャリア供給層と、
前記キャリア供給層上方のオーミック電極と、
を有し、
前記キャリア供給層の平面視で前記オーミック電極と重なり合う領域にピットが形成されており、
前記ピット内に前記オーミック電極の一部が入り込んでいることを特徴とする化合物半導体装置。
(Appendix 1)
A GaN-based carrier traveling layer;
Producing a two-dimensional electron gas in the carrier transit layer, the carrier of the carrier transit layer above In x Al y Ga 1-xy N (0 <x <1,0 <y <1,0 <x + y ≦ 1) A supply layer,
An ohmic electrode above the carrier supply layer;
Have
Pits are formed in a region overlapping the ohmic electrode in plan view of the carrier supply layer,
A compound semiconductor device, wherein a part of the ohmic electrode enters the pit.
(付記2)
前記ピットの下端と前記二次元電子ガスとの間の距離は、電子がトンネル可能な距離以下であることを特徴とする付記1に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 2)
The compound semiconductor device according to
(付記3)
前記ピットは前記キャリア供給層を貫通していることを特徴とする付記1又は2に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 3)
3. The compound semiconductor device according to
(付記4)
前記ピットは、前記領域内に5.0×108個/cm2以上の密度で形成されていることを特徴とする付記1乃至3のいずれか1項に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 4)
4. The compound semiconductor device according to
(付記5)
前記領域内における、1辺の長さが1μmの任意の2つの正方形領域間での前記ピットの密度の差が20個/μm2以下であることを特徴とする付記1乃至4のいずれか1項に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 5)
Any one of
(付記6)
前記キャリア供給層の組成はInAlNで表されることを特徴とする付記1乃至5のいずれか1項に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 6)
The compound semiconductor device according to any one of
(付記7)
付記1乃至6のいずれか1項に記載の化合物半導体装置を有することを特徴とする電源装置。
(Appendix 7)
A power supply device comprising the compound semiconductor device according to any one of
(付記8)
付記1乃至6のいずれか1項に記載の化合物半導体装置を有することを特徴とする増幅器。
(Appendix 8)
An amplifier comprising the compound semiconductor device according to any one of
(付記9)
GaN系のキャリア走行層上方に、前記キャリア走行層中に二次元電子ガスを生じさせるInxAlyGa1-x-yN(0<x<1、0<y<1、0<x+y≦1)のキャリア供給層を形成する工程と、
前記キャリア供給層にピットを形成する工程と、
前記キャリア供給層上方に、前記キャリア供給層の前記ピットが形成された領域と平面視で重なり合うオーミック電極をその一部が前記ピット内に入り込むように形成する工程と、
を有することを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 9)
The carrier transit layer above the GaN-based, causing the two-dimensional electron gas in the carrier transit layer in In x Al y Ga 1-xy N (0 <x <1,0 <y <1,0 <x + y ≦ 1) Forming a carrier supply layer of
Forming pits in the carrier supply layer;
Forming a ohmic electrode that overlaps the carrier supply layer in a plan view with a region where the pits are formed in the carrier supply layer so as to partially enter the pits;
A method for producing a compound semiconductor device, comprising:
(付記10)
前記ピットを形成する工程は、前記キャリア供給層に塩素系ガスのプラズマ処理を行う工程を有することを特徴とする付記9に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 10)
10. The method of manufacturing a compound semiconductor device according to appendix 9, wherein the step of forming the pit includes a step of performing a plasma treatment of a chlorine-based gas on the carrier supply layer.
(付記11)
前記ピットを形成する工程は、前記キャリア供給層にトラメチルアンモニウムヒドロキシド、硫酸及び過酸化水素水の混合溶液、フッ酸、塩酸若しくは水酸化カリウム又はこれらの任意の組み合わせを用いたウェット処理を行う工程を有することを特徴とする付記9に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 11)
In the step of forming the pits, wet treatment using a mixed solution of tramethylammonium hydroxide, sulfuric acid and hydrogen peroxide water, hydrofluoric acid, hydrochloric acid, potassium hydroxide, or any combination thereof is performed on the carrier supply layer. The method for manufacturing a compound semiconductor device according to appendix 9, wherein the method includes a step.
100、200、300:化合物半導体装置
103:キャリア走行層
104:スペーサ層
105:キャリア供給層
112:ソース電極
113:ドレイン電極
100, 200, 300: Compound semiconductor device 103: Carrier traveling layer 104: Spacer layer 105: Carrier supply layer 112: Source electrode 113: Drain electrode
Claims (8)
前記キャリア走行層中に二次元電子ガスを生じさせる、前記キャリア走行層上方のInxAlyGa1-x-yN(0<x<1、0<y<1、0<x+y≦1)のキャリア供給層と、
前記キャリア供給層上方のオーミック電極と、
を有し、
前記キャリア供給層の平面視で前記オーミック電極と重なり合う領域にピットが形成されており、
前記ピット内に前記オーミック電極の一部が入り込んでいることを特徴とする化合物半導体装置。 A GaN-based carrier traveling layer;
Producing a two-dimensional electron gas in the carrier transit layer, the carrier of the carrier transit layer above In x Al y Ga 1-xy N (0 <x <1,0 <y <1,0 <x + y ≦ 1) A supply layer,
An ohmic electrode above the carrier supply layer;
Have
Pits are formed in a region overlapping the ohmic electrode in plan view of the carrier supply layer,
A compound semiconductor device, wherein a part of the ohmic electrode enters the pit.
前記キャリア供給層にピットを形成する工程と、
前記キャリア供給層上方に、前記キャリア供給層の前記ピットが形成された領域と平面視で重なり合うオーミック電極をその一部が前記ピット内に入り込むように形成する工程と、
を有することを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。 The carrier transit layer above the GaN-based, causing the two-dimensional electron gas in the carrier transit layer in In x Al y Ga 1-xy N (0 <x <1,0 <y <1,0 <x + y ≦ 1) Forming a carrier supply layer of
Forming pits in the carrier supply layer;
Forming a ohmic electrode that overlaps the carrier supply layer in a plan view with a region where the pits are formed in the carrier supply layer so as to partially enter the pits;
A method for producing a compound semiconductor device, comprising:
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