JP7103145B2 - Semiconductor devices, manufacturing methods for semiconductor devices, power supplies and amplifiers - Google Patents
Semiconductor devices, manufacturing methods for semiconductor devices, power supplies and amplifiers Download PDFInfo
- Publication number
- JP7103145B2 JP7103145B2 JP2018193661A JP2018193661A JP7103145B2 JP 7103145 B2 JP7103145 B2 JP 7103145B2 JP 2018193661 A JP2018193661 A JP 2018193661A JP 2018193661 A JP2018193661 A JP 2018193661A JP 7103145 B2 JP7103145 B2 JP 7103145B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor
- semiconductor device
- gate electrode
- semiconductor 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
本発明は、半導体装置、半導体装置の製造方法、電源装置及び増幅器に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device, a method for manufacturing a semiconductor device, a power supply device, and an amplifier.
窒化物半導体は、高い飽和電子速度及びワイドバンドギャップ等の特徴を利用し、高耐圧及び高出力の半導体デバイスへの適用が検討されている。例えば、窒化物半導体であるGaNのバンドギャップは3.4eVであり、Siのバンドギャップ(1.1eV)及びGaAsのバンドギャップ(1.4eV)よりも大きく、高い破壊電界強度を有する。そのため、GaN等の窒化物半導体は、高電圧動作かつ高出力を得る電源用の半導体デバイスの材料として極めて有望である。 Nitride semiconductors are being studied for application to semiconductor devices with high withstand voltage and high output by utilizing features such as high saturated electron velocity and wide band gap. For example, the bandgap of GaN, which is a nitride semiconductor, is 3.4 eV, which is larger than the bandgap of Si (1.1 eV) and the bandgap of GaAs (1.4 eV), and has a high fracture electric field strength. Therefore, nitride semiconductors such as GaN are extremely promising as materials for semiconductor devices for power supplies that obtain high voltage operation and high output.
窒化物半導体を用いた半導体デバイスとしては、電界効果トランジスタ、特に高電子移動度トランジスタ(High Electron Mobility Transistor:HEMT)についての報告が数多くなされている。例えば、GaN系のHEMT(GaN-HEMT)では、GaNを電子走行層として、AlGaNを電子供給層として用いたAlGaN/GaNからなるHEMTが注目されている。AlGaN/GaNからなるHEMTでは、GaNとAlGaNとの格子定数差に起因した歪みがAlGaNに生じる。これにより発生したピエゾ分極及びAlGaNの自発分極差により、高濃度の2DEG(Two-Dimensional Electron Gas:2次元電子ガス)が得られる。そのため、高効率のスイッチ素子、電気自動車用等の高耐圧電力デバイスとして期待されている。 As a semiconductor device using a nitride semiconductor, many reports have been made on field effect transistors, particularly high electron mobility transistors (HEMTs). For example, in a GaN-based HEMT (GaN-HEMT), a HEMT made of AlGaN / GaN using GaN as an electron traveling layer and AlGaN as an electron supply layer is drawing attention. In HEMT made of AlGaN / GaN, distortion due to the difference in lattice constant between GaN and AlGaN occurs in AlGaN. A high concentration of 2DEG (Two-Dimensional Electron Gas) can be obtained by the piezo polarization and the spontaneous polarization difference of AlGaN generated thereby. Therefore, it is expected as a high-efficiency switch element, a high-voltage power device for electric vehicles, and the like.
上述した窒化物半導体を用いた半導体装置においては、高周波特性が良好であって、ピンチオフ時におけるリーク電流の低い半導体装置が求められている。 In the semiconductor device using the nitride semiconductor described above, there is a demand for a semiconductor device having good high frequency characteristics and a low leakage current at the time of pinch-off.
本実施の形態の一観点によれば、半導体装置は、基板の上に、窒化物半導体により形成された第1の半導体層と、前記第1の半導体層の上に、窒化物半導体により形成された第2の半導体層と、前記第2の半導体層の上に形成されたゲート電極、ソース電極及びドレイン電極と、を有し、前記ゲート電極は、Au層とNi層とを有しており、前記ゲート電極における前記Au層及び前記Ni層は、ともに前記第2の半導体層に接触しており、前記ゲート電極のゲート長における前記Ni層と前記第2の半導体層と接する領域の長さは、前記Au層と前記第2の半導体層と接する領域の長さよりも長いことを特徴とする。
According to one aspect of the present embodiment, the semiconductor device is formed of a first semiconductor layer formed of a nitride semiconductor on a substrate and a nitride semiconductor on the first semiconductor layer. It also has a second semiconductor layer, a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode formed on the second semiconductor layer, and the gate electrode has an Au layer and a Ni layer. The Au layer and the Ni layer in the gate electrode are both in contact with the second semiconductor layer, and the length of the region in the gate length of the gate electrode where the Ni layer and the second semiconductor layer are in contact with each other. Is longer than the length of the region in contact with the Au layer and the second semiconductor layer .
開示の半導体装置によれば、窒化物半導体を用いた半導体装置において、高周波特性が良好であって、ピンチオフ時におけるリーク電流を低くすることができる。 According to the disclosed semiconductor device, in the semiconductor device using the nitride semiconductor, the high frequency characteristics are good, and the leakage current at the time of pinch-off can be lowered.
実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。 The embodiment for carrying out will be described below. The same members and the like are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
〔第1の実施の形態〕
最初に、窒化物半導体を用いた半導体装置として、窒化物半導体を用いた電界効果トランジスタについて図1に基づき説明する。図1に示される電界効果トランジスタは、HEMTであり、基板910の上に、不図示の核形成層、バッファ層911、電子走行層921、電子供給層922が順に積層して形成されている。電子供給層922の上には、ゲート電極941、ソース電極942、ドレイン電極943が形成されており、露出している電子供給層922を覆うように、保護膜となる絶縁膜930が形成されている。
[First Embodiment]
First, as a semiconductor device using a nitride semiconductor, a field effect transistor using a nitride semiconductor will be described with reference to FIG. The field-effect transistor shown in FIG. 1 is a HEMT, and a nucleation layer (not shown), a
図1に示される半導体装置である電界効果トランジスタにおいては、基板910は、SiC基板が用いられており、不図示の核形成層は、AlN等により形成されている。バッファ層911は、AlGaN等により形成されている。電子走行層921は、GaNにより形成されており、電子供給層922は、AlGaNにより形成されており、これにより、電子走行層921と電子供給層922との界面近傍における電子走行層921には、2DEG921aが生成される。絶縁膜930は、SiN等により形成されている。ゲート電極941は、下層のNi(ニッケル)層941aと上層のAu(金)層941bとの金属積層膜により形成されており、Ni層941aが電子供給層922と接触している。
In the field effect transistor which is the semiconductor device shown in FIG. 1, a SiC substrate is used for the
このような図1に示される構造の電界効果トランジスタにおいては、ソース-ドレイン間におけるゲート電極941の長さとなるゲート長Lgを短くすることにより、良好な高周波特性を得ることができる。ところで、図1に示される半導体装置である電界効果トランジスタにおいて、ゲート電極941にオフとなるゲート電圧を印加した場合には、図2に示されるように、ゲート電極941との界面より電子供給層922及び電子走行層921の一部に空乏層が広がる。しかしながら、ゲート電極941のゲート長Lgを短くすると、このような空乏層の広がりも小さくなるため、破線矢印で示されるピンチオフ時に流れるリーク電流が大きくなるため好ましくない。
In such a field-effect transistor having the structure shown in FIG. 1, good high-frequency characteristics can be obtained by shortening the gate length Lg, which is the length of the
図3は、図1に示される構造の電界効果トランジスタにおける特性であり、ゲート電圧Vgが-3V、ドレイン電圧Vdが20Vにおけるゲート電極941のゲート長Lgとピンチオフ時のリーク電流との関係を示す。図3に示されるように、ゲート電極941のゲート長Lgが0.50μmから0.25μmに短くなると、ピンチオフ時のリーク電流が増加する。これは、ゲート電極941のゲート長Lgを短くすると、ゲート電極941にオフとなるゲート電圧を印加した場合における空乏層925の広がりが小さくなるため、空乏層925を迂回して流れるリーク電流が増加するためと考えられる。
FIG. 3 shows the characteristics of the field-effect transistor having the structure shown in FIG. 1 and shows the relationship between the gate length Lg of the
このため、窒化物半導体を用いた半導体装置において、良好な高周波特性を得ることができ、ピンチオフ時に流れるリーク電流の小さなものが求められている。 Therefore, in a semiconductor device using a nitride semiconductor, it is required that a good high frequency characteristic can be obtained and a leakage current flowing at the time of pinch-off is small.
(半導体装置)
次に、第1の実施の形態における半導体装置について説明する。本実施の形態における半導体装置は、図4に示されるように、HEMTであり、基板10の上に、不図示の核形成層、バッファ層11、電子走行層21、電子供給層22が順に積層して形成されている。電子供給層22の上には、ゲート電極41、ソース電極42、ドレイン電極43が形成されており、露出している電子供給層22を覆うように、保護膜となる絶縁膜30が形成されている。尚、本願においては、電子走行層21を第1の半導体層と記載し、電子供給層22を第2の半導体層と記載する場合がある。
(Semiconductor device)
Next, the semiconductor device according to the first embodiment will be described. As shown in FIG. 4, the semiconductor device according to the present embodiment is HEMT, and a nucleation layer (not shown), a
本実施の形態における半導体装置においては、基板10は、SiC基板が用いられており、不図示の核形成層は、AlN等により形成されている。バッファ層11は、AlGaN等により形成されている。電子走行層21は、GaNにより形成されており、電子供給層22は、AlGaNにより形成されており、これにより、電子走行層21と電子供給層22との界面近傍における電子走行層21には、2DEG21aが生成される。絶縁膜30は、SiN等により形成されている。ゲート電極41は、電子供給層22の上のドレイン電極43側に形成されたAu層41a、ソース電極42側に形成されたNi層41bとを有しており、更に、この上にはAu層41cが形成されている。従って、ゲート電極41におけるAu層41aはドレイン電極43側、Ni層41bはソース電極42側において電子供給層22と接触している。
In the semiconductor device of the present embodiment, a SiC substrate is used as the
図5は、本実施の形態における半導体装置において、ゲート電極41及びゲート電極41の近傍におけるゲートしきい値電圧Vthを示す。ゲート電極41と電子供給層22とはショットキー接続されており、ゲートしきい値電圧Vthは、電子供給層22と接触している材料の仕事関数の値により変化する。このため、ゲート電極41のAu層41aと接触している領域では、ゲートしきい値Vthは-1.3Vであるのに対し、ゲート電極41のNi層41bと接触している領域では、ゲートしきい値Vthは-1.1Vとなる。尚、Auの仕事関数は4.70eVであるのに対し、Niの仕事関数は5.2eVであり、この仕事関数の値の違いにより、ゲートしきい値Vthが異なってくる。
FIG. 5 shows the gate threshold voltage Vth in the vicinity of the
このため、図6に示されるように、空乏層25は、Au層41a側よりも、Ni層41b側の方が深くまで広がる。図6の破線で示される領域25aは、図1に示す構造の半導体装置における空乏層の広がりを示す。ゲート電極に印加されている電圧が同じである場合には、空乏層の広がる面積は同じとなるため、本実施の形態における半導体装置においては、空乏層25は、破線で示される領域25aよりも深くまで広がる。これにより、ピンチオフ時におけるリーク電流を減らすことが可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 6, the
これにより、本実施の形態における半導体装置は、図7の7Aに示されるように、ゲート長Lgを0.25μmと短くしても、ピンチオフ時におけるリーク電流が増えることを抑制することができる。尚、図7における7B、7Cは、図1に示す構造の半導体装置におけるゲート長Lgとピンチオフ時におけるリーク電流との関係を示し、7Bはゲート長Lgが0.25μm、7Cはゲート長Lgが0.50μmの場合であり、図3に示されるものと同じである。 As a result, in the semiconductor device of the present embodiment, as shown in 7A of FIG. 7, even if the gate length Lg is shortened to 0.25 μm, it is possible to suppress an increase in the leakage current at the time of pinch-off. 7B and 7C in FIG. 7 show the relationship between the gate length Lg in the semiconductor device having the structure shown in FIG. 1 and the leak current at the time of pinch-off. This is the case of 0.50 μm, which is the same as that shown in FIG.
本実施の形態における半導体装置においては、図5に示されるように、ゲート電極41のゲート長Lgにおける電子供給層22と接しているAu層41aの領域の長さLgaよりも、Ni層41bの領域の長さLgbが長い方が好ましい。電子供給層22とAu層とが接する領域では、電子供給層22とNi層とが接する領域よりもリーク電流が多くなるため、Au層41aの領域の長さLgaが短い方がリーク電流を減らすことができるからである。尚、本実施の形態における半導体装置においては、ゲート電極41は、Au層41aに代えてPd層により形成してもよい。
In the semiconductor device of the present embodiment, as shown in FIG. 5, the length Lga of the region of the
また、本実施の形態における半導体装置は、図8に示されるように、ゲート電極41は、Au層41aとNi層41bとにより形成されたものであってもよい。この場合においても、Au層41aはドレイン電極43側に、Ni層41bはソース電極42側に形成する。ドレイン電極43側の電圧が高く、ドレイン電極43側に高い電界が加わりやすいからである。尚、Au層41aとNi層41bとの位置を逆にした構造のものや、ゲート電極41の中央にNi層を設け、ソース電極42側及びドレイン電極43側の双方にAu層を設けた構造のものも考えられる。
Further, in the semiconductor device of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
また、本実施の形態における半導体装置は、図9に示されるように、電子供給層22の上にキャップ層23が形成されたものであってもよい。この場合、キャップ層23は、膜厚が5nmのGaNにより形成されており、キャップ層23の上に、絶縁膜30及びゲート電極41が形成されており、ソース電極42及びドレイン電極43はキャップ層23が取り除かれた電子供給層22の上に形成されている。
Further, as shown in FIG. 9, the semiconductor device according to the present embodiment may have a cap layer 23 formed on the
また、本実施の形態における半導体装置は、電子供給層22は、InAlN、InAlGaNにより形成したものであってもよい。
Further, in the semiconductor device of the present embodiment, the
(半導体装置の製造方法)
次に、本実施の形態における半導体装置の製造方法について、図10Aから図13Bに基づき説明する。尚、基板10の上に形成される窒化物半導体層は、MOVPE(Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy)によるエピタキシャル成長により形成されている。窒化物半導体層をMOVPEにより成長する際には、Alの原料ガスにはTMA(トリメチルアルミニウム)が用いられ、Gaの原料ガスにはTMG(トリメチルガリウム)が用いられ、Nの原料ガスにはNH3(アンモニア)が用いられる。また、Siをドープする際には、原料ガスとしてシラン(SiH4)を供給する。尚、窒化物半導体層は、MBE(Molecular Beam Epitaxy:分子線エピタキシー)により形成してもよい。
(Manufacturing method of semiconductor devices)
Next, the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 10A to 13B. The nitride semiconductor layer formed on the
最初に、図10Aに示すように、基板10の上に、MOVPEにより、不図示の核形成層、バッファ層11、電子走行層21、電子供給層22を順次形成する。本実施の形態においては、基板10には、SiC基板が用いられており、不図示の核形成層は、膜厚が1nmから300nm、例えば、160nmのAlN膜により形成されている。バッファ層11は、膜厚が1nmから1000nm、例えば、600nmのAlGaN膜により形成されている。電子走行層21は、膜厚が約3.0μmのi-GaN膜により形成されている。電子供給層22は、膜厚が約30nmのn-AlGaNにより形成されており、n型となる不純物元素としてSiが、不純物濃度が5×1018cm-3となるようにドープされている。これにより、電子走行層21と電子供給層22との界面近傍における電子走行層21には、2DEG21aが生成される。尚、電子走行層21と電子供給層22との間には、不図示のスペーサ層として膜厚が5nmのi-AlGaN膜を形成してもよい。
First, as shown in FIG. 10A, a nucleation layer (not shown), a
次に、図10Bに示すように、電子供給層22の上に、ソース電極42及びドレイン電極43を形成する。具体的には、電子供給層22の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、ソース電極42及びドレイン電極43が形成される領域に開口を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着によりTa膜とAl膜を順に成膜することにより金属積層膜を形成した後、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターンの上の金属積層膜をレジストパターンとともにリフトオフにより除去する。これにより、残存する金属積層膜によりソース電極42及びドレイン電極43が形成される。金属積層膜におけるTa膜の膜厚は、例えば、7nmであり、Al膜の膜厚は、例えば、100nmである。この後、更に、窒素雰囲気中において、400℃~900℃、例えば、580℃の温度で熱処理を行い、ソース電極42及びドレイン電極43におけるオーミックコンタクトを確立させる。
Next, as shown in FIG. 10B, the
次に、図11Aに示すように、露出している電子供給層22の上に、保護膜となる絶縁膜30を形成する。具体的には、電子供給層22の上に、CVD(chemical vapor deposition)により、膜厚が100nmのSiN膜を成膜することにより絶縁膜30を形成する。
Next, as shown in FIG. 11A, an insulating
次に、図11Bに示すように、絶縁膜30においてゲート電極41が形成される領域に、開口部30aを形成する。具体的には、絶縁膜30の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、開口部30aが形成される領域に開口を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域の絶縁膜30をRIE(Reactive Ion Etching)等のドライエッチングにより除去することにより、開口部30aを形成する。尚、絶縁膜30の開口部30aは、ドライエッチング以外にも、ウェットエッチングやイオンミリング等により形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 11B, an
次に、図12Aに示すように、絶縁膜30、ソース電極42及びドレイン電極43の上に、レジストパターン61を形成し、更に、Au層41aを成膜する。レジストパターン61は、絶縁膜30、ソース電極42及びドレイン電極43の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことを繰り返すことにより形成する。形成されるレジストパターン61は、ゲート電極41のAu層41aが形成される領域に開口部61aを有している。この後、レジストパターン61の開口部61aの電子供給層22の上及び絶縁膜30の上、レジストパターン61の上に、真空蒸着によりAu層41aを成膜する。
Next, as shown in FIG. 12A, a resist
次に、図12Bに示すように、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターン61の上のAu層41aをレジストパターン61とともにリフトオフにより除去する。このように残存するAu層41aが、ゲート電極41のAu層41aとなる。
Next, as shown in FIG. 12B, the
次に、図13Aに示すように、絶縁膜30、ソース電極42及びドレイン電極43の上に、レジストパターン62を形成し、更に、Ni層41b、Au層41cを順に成膜する。レジストパターン62は、絶縁膜30、ソース電極42及びドレイン電極43の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことを繰り返すことにより形成する。形成されるレジストパターン62は、ゲート電極41のNi層41b及びAu層41cが形成される領域に開口部62aを有している。この後、レジストパターン62の開口部62aのAu層41aの上、電子供給層22の上及び絶縁膜30の上、レジストパターン62の上に、真空蒸着によりNi層41b、Au層41cを順に成膜する。
Next, as shown in FIG. 13A, a resist
次に、図13Bに示すように、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターン62の上のNi層41b及びAu層41cをレジストパターン62とともにリフトオフにより除去する。これにより、残存するNi層41b及びAu層41cと、Au層41aによりゲート電極41が形成される。
Next, as shown in FIG. 13B, the
以上の工程により、本実施の形態における半導体装置を製造することができる。 By the above steps, the semiconductor device according to the present embodiment can be manufactured.
〔第2の実施の形態〕
次に、第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、半導体デバイス、電源装置及び高出力増幅器である。
[Second Embodiment]
Next, the second embodiment will be described. The present embodiment is a semiconductor device, a power supply device, and a high-power amplifier.
本実施の形態における半導体デバイスは、第1の実施の形態における半導体装置をディスクリートパッケージしたものであり、このようにディスクリートパッケージされた半導体デバイスについて、図14に基づき説明する。尚、図14は、ディスクリートパッケージされた半導体装置の内部を模式的に示すものであり、電極の配置等については、第1の実施の形態に示されているものとは、異なっている。 The semiconductor device according to the present embodiment is a discrete package of the semiconductor device according to the first embodiment, and the semiconductor device discretely packaged in this way will be described with reference to FIG. Note that FIG. 14 schematically shows the inside of the discretely packaged semiconductor device, and the arrangement of the electrodes and the like are different from those shown in the first embodiment.
最初に、第1の実施の形態において製造された半導体装置をダイシング等により切断することにより、GaN系の半導体材料のHEMTの半導体チップ410を形成する。この半導体チップ410をリードフレーム420上に、ハンダ等のダイアタッチ剤430により固定する。尚、この半導体チップ410は、第1の実施の形態における半導体装置に相当するものである。
First, the semiconductor device manufactured in the first embodiment is cut by dicing or the like to form a
次に、ゲート電極411をゲートリード421にボンディングワイヤ431により接続し、ソース電極412をソースリード422にボンディングワイヤ432により接続し、ドレイン電極413をドレインリード423にボンディングワイヤ433により接続する。尚、ボンディングワイヤ431、432、433はAl等の金属材料により形成されている。また、本実施の形態においては、ゲート電極411はゲート電極パッドであり、第1の実施の形態における半導体装置のゲート電極41と接続されている。また、ソース電極412はソース電極パッドであり、第1の実施の形態における半導体装置のソース電極42と接続されている。また、ドレイン電極413はドレイン電極パッドであり、第1の実施の形態における半導体装置のドレイン電極43と接続されている。
Next, the
次に、トランスファーモールド法によりモールド樹脂440による樹脂封止を行なう。このようにして、GaN系の半導体材料を用いたHEMTのディスクリートパッケージされている半導体デバイスを作製することができる。
Next, the resin is sealed with the
次に、本実施の形態における電源装置及び高出力増幅器について説明する。本実施の形態における電源装置及び高出力増幅器は、第1の実施の形態における半導体装置を用いた電源装置及び高出力増幅器である。 Next, the power supply device and the high output amplifier in the present embodiment will be described. The power supply device and the high-power amplifier in the present embodiment are the power supply device and the high-power amplifier using the semiconductor device in the first embodiment.
最初に、図15に基づき、本実施の形態における電源装置について説明する。本実施の形態における電源装置460は、高圧の一次側回路461、低圧の二次側回路462及び一次側回路461と二次側回路462との間に配設されるトランス463を備えている。一次側回路461は、交流電源464、いわゆるブリッジ整流回路465、複数のスイッチング素子(図15に示す例では4つ)466及び一つのスイッチング素子467等を備えている。二次側回路462は、複数のスイッチング素子(図15に示す例では3つ)468を備えている。図15に示す例では、第1の実施の形態における半導体装置を一次側回路461のスイッチング素子466及び467として用いられている。尚、一次側回路461のスイッチング素子466及び467は、ノーマリーオフの半導体装置であることが好ましい。また、二次側回路462において用いられているスイッチング素子468はシリコンにより形成される通常のMISFET(metal insulator semiconductor field effect transistor)を用いている。
First, the power supply device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The
次に、図16に基づき、本実施の形態における高出力増幅器について説明する。本実施の形態における高出力増幅器470は、高周波増幅器であり、例えば、携帯電話の基地局用パワーアンプに適用してもよい。この高出力増幅器470は、ディジタル・プレディストーション回路471、ミキサー472、パワーアンプ473及び方向性結合器474を備えている。ディジタル・プレディストーション回路471は、入力信号の非線形歪みを補償する。ミキサー472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473は、交流信号とミキシングされた入力信号を増幅する。図16に示す例では、パワーアンプ473は、第1の実施の形態における半導体装置を有している。方向性結合器474は、入力信号や出力信号のモニタリング等を行なう。図16に示す回路では、例えば、スイッチの切り替えにより、ミキサー472により出力信号を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471に送出することが可能である。
Next, the high output amplifier according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The high-
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。 Although the embodiments have been described in detail above, the embodiments are not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims.
上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
基板の上に、窒化物半導体により形成された第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上に、窒化物半導体により形成された第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上に形成されたゲート電極、ソース電極及びドレイン電極と、
を有し、
前記ゲート電極は、Au層とNi層とを有しており、
前記ゲート電極における前記Au層及び前記Ni層は、ともに前記第2の半導体層に接触していることを特徴とする半導体装置。
(付記2)
前記Au層は、前記Ni層よりも、前記ドレイン電極側に形成されていることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
(付記3)
前記ゲート電極のゲート長における前記Ni層と前記第2の半導体層と接する領域の長さは、前記Au層と前記第2の半導体層と接する領域の長さよりも長いことを特徴とする付記1または2に記載の半導体装置。
(付記4)
前記第2の半導体層の上には、開口部を有する絶縁膜が形成されており、
前記開口部において、前記ゲート電極の前記Au層及び前記Ni層が、前記第2の半導体層と接触していることを特徴とする付記1から3のいずれかに記載の半導体装置。
(付記5)
前記ゲート電極は、前記Au層に代えてPd層により形成されていることを特徴とする付記1から4のいずれかに記載の半導体装置。
(付記6)
前記第1の半導体層は、GaNを含む材料により形成されており、
前記第2の半導体層は、AlGaNまたはInAlNを含む材料により形成されていることを特徴とする付記1から5のいずれかに記載の半導体装置。
(付記7)
基板の上に、窒化物半導体により第1の半導体層を形成する工程と、
前記第1の半導体層の上に、第2の半導体層を形成する工程と、
前記第2の半導体層の上に、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記第2の半導体層の上に、開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、
前記開口部における前記第2の半導体層の上の前記ドレイン電極側に、ゲート電極のAu層を形成する工程と、
前記開口部における前記第2の半導体層の上の前記Au層よりも前記ソース電極側に、ゲート電極のNi層を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記8)
前記第1の半導体層は、GaNを含む材料により形成されており、
前記第2の半導体層は、AlGaNまたはInAlNを含む材料により形成されていることを特徴とする付記7に記載の半導体装置の製造方法。
(付記9)
付記1から6のいずれかに記載の半導体装置を有することを特徴とする電源装置。
(付記10)
付記1から6のいずれかに記載の半導体装置を有することを特徴とする増幅器。
Regarding the above explanation, the following additional notes will be further disclosed.
(Appendix 1)
A first semiconductor layer formed of a nitride semiconductor on a substrate,
A second semiconductor layer formed of a nitride semiconductor on the first semiconductor layer,
A gate electrode, a source electrode, and a drain electrode formed on the second semiconductor layer,
Have,
The gate electrode has an Au layer and a Ni layer, and has an Au layer and a Ni layer.
A semiconductor device characterized in that both the Au layer and the Ni layer in the gate electrode are in contact with the second semiconductor layer.
(Appendix 2)
The semiconductor device according to
(Appendix 3)
The length of the region in contact between the Ni layer and the second semiconductor layer in the gate length of the gate electrode is longer than the length of the region in contact with the Au layer and the second semiconductor layer. Or the semiconductor device according to 2.
(Appendix 4)
An insulating film having an opening is formed on the second semiconductor layer.
The semiconductor device according to any one of
(Appendix 5)
The semiconductor device according to any one of
(Appendix 6)
The first semiconductor layer is formed of a material containing GaN, and is formed of a material containing GaN.
The semiconductor device according to any one of
(Appendix 7)
A process of forming a first semiconductor layer from a nitride semiconductor on a substrate, and
A step of forming a second semiconductor layer on the first semiconductor layer and
A step of forming a source electrode and a drain electrode on the second semiconductor layer, and
A step of forming an insulating film having an opening on the second semiconductor layer, and
A step of forming an Au layer of a gate electrode on the drain electrode side on the second semiconductor layer in the opening, and a step of forming the Au layer of the gate electrode.
A step of forming a Ni layer of a gate electrode on the source electrode side of the Au layer on the second semiconductor layer in the opening.
A method for manufacturing a semiconductor device.
(Appendix 8)
The first semiconductor layer is formed of a material containing GaN, and is formed of a material containing GaN.
The method for manufacturing a semiconductor device according to Appendix 7, wherein the second semiconductor layer is formed of a material containing AlGaN or InAlN.
(Appendix 9)
A power supply device comprising the semiconductor device according to any one of
(Appendix 10)
An amplifier comprising the semiconductor device according to any one of
10 基板
11 バッファ層
21 電子走行層
21a 2DEG
22 電子供給層
30 絶縁膜
41 ゲート電極
41a Au層
41b Ni層
41c Au層
42 ソース電極
43 ドレイン電極
10
22
Claims (7)
前記第1の半導体層の上に、窒化物半導体により形成された第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上に形成されたゲート電極、ソース電極及びドレイン電極と、
を有し、
前記ゲート電極は、Au層とNi層とを有しており、
前記ゲート電極における前記Au層及び前記Ni層は、ともに前記第2の半導体層に接触しており、
前記ゲート電極のゲート長における前記Ni層と前記第2の半導体層と接する領域の長さは、前記Au層と前記第2の半導体層と接する領域の長さよりも長いことを特徴とする半導体装置。 A first semiconductor layer formed of a nitride semiconductor on a substrate,
A second semiconductor layer formed of a nitride semiconductor on the first semiconductor layer,
A gate electrode, a source electrode, and a drain electrode formed on the second semiconductor layer,
Have,
The gate electrode has an Au layer and a Ni layer, and has an Au layer and a Ni layer.
Both the Au layer and the Ni layer in the gate electrode are in contact with the second semiconductor layer .
A semiconductor device characterized in that the length of the region in contact between the Ni layer and the second semiconductor layer in the gate length of the gate electrode is longer than the length of the region in contact with the Au layer and the second semiconductor layer. ..
前記開口部において、前記ゲート電極の前記Au層及び前記Ni層が、前記第2の半導体層と接触していることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 An insulating film having an opening is formed on the second semiconductor layer.
The semiconductor device according to claim 1 or 2 , wherein the Au layer and the Ni layer of the gate electrode are in contact with the second semiconductor layer at the opening.
前記第2の半導体層は、AlGaNまたはInAlNを含む材料により形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置。 The first semiconductor layer is formed of a material containing GaN, and is formed of a material containing GaN.
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the second semiconductor layer is formed of a material containing AlGaN or InAlN.
前記第1の半導体層の上に、第2の半導体層を形成する工程と、
前記第2の半導体層の上に、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記第2の半導体層の上に、開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、
前記開口部における前記第2の半導体層の上の前記ドレイン電極側に、ゲート電極のAu層を形成する工程と、
前記開口部における前記第2の半導体層の上の前記Au層よりも前記ソース電極側に、ゲート電極のNi層を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A process of forming a first semiconductor layer from a nitride semiconductor on a substrate, and
A step of forming a second semiconductor layer on the first semiconductor layer and
A step of forming a source electrode and a drain electrode on the second semiconductor layer, and
A step of forming an insulating film having an opening on the second semiconductor layer, and
A step of forming an Au layer of a gate electrode on the drain electrode side on the second semiconductor layer in the opening, and a step of forming the Au layer of the gate electrode.
A step of forming a Ni layer of a gate electrode on the source electrode side of the Au layer on the second semiconductor layer in the opening.
A method for manufacturing a semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018193661A JP7103145B2 (en) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | Semiconductor devices, manufacturing methods for semiconductor devices, power supplies and amplifiers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018193661A JP7103145B2 (en) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | Semiconductor devices, manufacturing methods for semiconductor devices, power supplies and amplifiers |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020061531A JP2020061531A (en) | 2020-04-16 |
JP7103145B2 true JP7103145B2 (en) | 2022-07-20 |
Family
ID=70220335
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018193661A Active JP7103145B2 (en) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | Semiconductor devices, manufacturing methods for semiconductor devices, power supplies and amplifiers |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7103145B2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008016682A (en) | 2006-07-06 | 2008-01-24 | Sharp Corp | Semiconductor switching element, and semiconductor circuit device |
JP2009516391A (en) | 2005-11-15 | 2009-04-16 | ヴェロックス セミコンダクター コーポレーション | Second Schottky contact metal layer to improve Schottky diode performance |
JP2013077629A (en) | 2011-09-29 | 2013-04-25 | Fujitsu Ltd | Compound semiconductor device and manufacturing method of the same |
JP2014209508A (en) | 2013-04-16 | 2014-11-06 | 住友電気工業株式会社 | Semiconductor device with solder, mounted semiconductor device with solder, and methods of manufacturing and mounting semiconductor device with solder |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11204544A (en) * | 1998-01-19 | 1999-07-30 | Mitsubishi Electric Corp | Compound semiconductor field-effect transistor and manufacture thereof |
-
2018
- 2018-10-12 JP JP2018193661A patent/JP7103145B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009516391A (en) | 2005-11-15 | 2009-04-16 | ヴェロックス セミコンダクター コーポレーション | Second Schottky contact metal layer to improve Schottky diode performance |
JP2008016682A (en) | 2006-07-06 | 2008-01-24 | Sharp Corp | Semiconductor switching element, and semiconductor circuit device |
JP2013077629A (en) | 2011-09-29 | 2013-04-25 | Fujitsu Ltd | Compound semiconductor device and manufacturing method of the same |
JP2014209508A (en) | 2013-04-16 | 2014-11-06 | 住友電気工業株式会社 | Semiconductor device with solder, mounted semiconductor device with solder, and methods of manufacturing and mounting semiconductor device with solder |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020061531A (en) | 2020-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9818840B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
JP5784440B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device | |
US8633494B2 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
KR101502662B1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
US20140264364A1 (en) | Semiconductor device | |
US9142638B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
JP6575304B2 (en) | Semiconductor device, power supply device, amplifier, and semiconductor device manufacturing method | |
JP6658253B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
US10964805B2 (en) | Compound semiconductor device | |
JP6252122B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
JP6398678B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
JP2014072428A (en) | Process of manufacturing semiconductor crystal substrate, process of manufacturing semiconductor device, semiconductor crystal substrate, and semiconductor device | |
JP6642200B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
US11201235B2 (en) | Semiconductor device, method for producing semiconductor device, power supply device, and amplifier | |
JP6515633B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
JP7103145B2 (en) | Semiconductor devices, manufacturing methods for semiconductor devices, power supplies and amplifiers | |
JP7102796B2 (en) | Semiconductor devices and manufacturing methods for semiconductor devices | |
JP6729207B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
JP7439536B2 (en) | semiconductor equipment | |
JP2018056320A (en) | Semiconductor device and amplifier | |
JP2021027151A (en) | Semiconductor device, manufacturing method of semiconductor device, and amplifier | |
JP2021118198A (en) | Semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210709 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220222 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220224 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220405 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220607 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220620 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7103145 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |