JP2009170746A - Semiconductor apparatus and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
高電子移動度トランジスタ(HEMT:High Electron Mobility Transistor)は、例えば、AlGaN/GaNヘテロ界面における高分極効果による2次元電子ガスの高移動度特性を利用することから、超高周波数、高速特性、低雑音性の特長を有する。しかし、通常のHEMTは、ゲート電圧が無い場合でも電流が流れるノーマリオン型であり、消費電力や回路設計上などの観点から、ノーマリオフ型のHEMTの実現が望まれている。 A high electron mobility transistor (HEMT) uses, for example, a high mobility characteristic of a two-dimensional electron gas due to a high polarization effect at an AlGaN / GaN hetero interface, so that it has a very high frequency, a high speed characteristic, a low Has noise characteristics. However, a normal HEMT is a normally-on type in which a current flows even when there is no gate voltage. From the viewpoints of power consumption and circuit design, it is desired to realize a normally-off HEMT.
ノーマリオフ型のHEMTを作製する方法の1つとして、ゲート電極下のAlGaN層の層厚をリセスにより薄くする手法が提案されている。しかし、この方法では、数nmオーダーの層厚でAlGaN層を残す必要があり、そして、この残し量が動作特性に大変敏感なため、製造が困難であり、実用的ではなかった。
また、特許文献1には、結晶のc軸方向を基板の主面に平行とした基板を用いたプレーナ構造によりノーマリオフ型のHEMTを得る技術が提案されている。しかし、プレーナ構造を有するこの方法では、AlGaN/GaNヘテロ接合の高移動度特性を十分に活用できず、不純物をドーピングする必要もあり、超高周波数、高速特性、低雑音性の特長を享受できなかった。
As one of the methods for manufacturing a normally-off type HEMT, a method of reducing the thickness of the AlGaN layer under the gate electrode by a recess has been proposed. However, in this method, it is necessary to leave the AlGaN layer with a layer thickness on the order of several nanometers, and since the remaining amount is very sensitive to the operating characteristics, it is difficult to manufacture and is not practical.
また、従来の構造では、AlGaN/GaNのエピタキシャル膜の膜応力により、ウェーハの反りが大きくなり、製造が困難となる問題もあった。
本発明の目的は、製造が容易で、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMT半導体装置及びその製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a normally-off HEMT semiconductor device that is easy to manufacture, has ultra-high frequency, high-speed characteristics, and low noise, and a method for manufacturing the same.
本発明の一態様によれば、第1の窒化物半導体からなる第1の層と、前記第1の層の上に設けられ、前記第1の窒化物半導体よりもバンドギャップが大なる第2の窒化物半導体からなる第2の層と、前記第1の層と前記第2の層との界面のうち、前記第1の層のc軸に対して実質的に平行な第1の領域において、前記第2の層の上に設けられたゲート電極と、前記第1の層と前記第2の層との前記界面のうち、前記c軸に対して実質的に非平行な第2の領域における前記第2の層の上、及び、前記第2の領域の端部、の少なくともいずれかに設けられたソース電極と、前記第1の層と前記第2の層との前記界面のうち、前記c軸に対して実質的に非平行であり前記第2の領域との間に前記第1の領域を介在させる第3の領域における前記第2の層の上、及び、前記第3の領域の端部、の少なくともいずれかに設けられたドレイン電極と、を備えたことを特徴とする半導体装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a first layer made of a first nitride semiconductor and a second layer that is provided on the first layer and has a larger band gap than the first nitride semiconductor. In a first region substantially parallel to the c-axis of the first layer, of the second layer made of the nitride semiconductor and the interface between the first layer and the second layer A second region substantially non-parallel to the c-axis among the interface between the gate electrode provided on the second layer and the first layer and the second layer. A source electrode provided on at least one of the second layer and an end of the second region, and the interface between the first layer and the second layer, The second region in a third region that is substantially non-parallel to the c-axis and interposes the first region with the second region. On the layer, and, the end of the third region, the semiconductor device being characterized in that and a drain electrode provided on at least one of is provided.
本発明の別の一態様によれば、第1の窒化物半導体からなり、前記第1の窒化物半導体のc軸と実質的に平行な第1の面と、前記c軸と実質的に非平行な第2の面と、前記c軸と実質的に非平行で前記第2の面との間に前記第1の面を介在させる第3の面と、を有する第1の層を形成し、前記第1の窒化物半導体よりもバンドギャップが大なる第2の窒化物半導体からなり、前記第1の面と、前記第2の面と、前記第3の面と、を覆う第2の層を形成し、前記第1の面の前記第2の層の上にゲート電極を形成し、前記第2の面の前記第2の層の上、及び、前記第2の面における前記第1の層と前記第2の層との界面の端部、の少なくともいずれかにソース電極を形成し、前記第3の面の前記第2の層の上、及び、前記第3の面における前記第1の層と前記第2の層との界面の端部、の少なくともいずれかにドレイン電極を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, the first surface is made of a first nitride semiconductor, is substantially parallel to the c-axis of the first nitride semiconductor, and is substantially non-existent with the c-axis. Forming a first layer having a parallel second surface and a third surface that is substantially non-parallel to the c-axis and interposes the first surface between the second surface. A second nitride semiconductor having a band gap larger than that of the first nitride semiconductor, and covering the first surface, the second surface, and the third surface. Forming a layer, forming a gate electrode on the second layer of the first surface, forming the gate electrode on the second layer of the second surface, and the first surface on the second surface. A source electrode is formed on at least one of the end portions of the interface between the second layer and the second layer, the second electrode on the third surface, and the second electrode on the third surface. End of the interface between the layer and the second layer of the method of manufacturing a semiconductor device and forming a drain electrode on at least one is provided for.
本発明によれば、製造が容易で、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMT半導体装置及びその製造方法が提供される。 According to the present invention, there are provided a normally-off HEMT semiconductor device that is easy to manufacture, has ultra-high frequency, high-speed characteristics, and low noise, and a method for manufacturing the same.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、本願明細書及び各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式断面図である。
図1に表したように、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置10は、第1の窒化物半導体からなる第1の層130と、第1の層130の上に設けられ、第1の窒化物半導体よりもバンドギャップが大なる第2の窒化物半導体からなる第2の層140と、を備える。第1の窒化物半導体は、例えば、GaNとすることができ、また、第2の窒化物半導体は、例えば、AlGaNとすることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of a semiconductor device according to the first embodiment of the invention.
As shown in FIG. 1, the
また、第1の層130は、基板110の上にバッファ層120を介して設けることができる。基板110は、例えばサファイアとすることができ、またバッファ層120には、例えば、窒化アルミニウム(AlN)膜を用いることができる。
Further, the
そして、図1に例示したように、半導体装置10の場合は、第1の層130(GaN層)のc軸210は、基板110の主面114に対して垂直方向とされている。なお、第2の層140(AlGaN層)の結晶軸と、第1の層130(GaN層)の結晶軸と、は互いに実質的に平行になるので、第2の層140(AlGaN層)のc軸は、第1の層130(GaN層)のc軸210に対して実質的に平行となる。
As illustrated in FIG. 1, in the case of the
そして、半導体装置10は、ゲート電極150をさらに備える。ゲート電極150は、第1の層130と第2の層140の界面のうち、第1の層130のc軸210と実質的に平行な第1の界面251を有する第1の領域250の、第2の層140の上に設けられる。なお、ゲート電極150と第2の層140との間に、図示しない絶縁膜を設けても良い。
The
また、半導体装置10は、ソース電極160をさらに備える。ソース電極160は、第1の層130と第2の層140の界面のうちの第2の領域260の、第2の層140の上に設けられている。第2の領域260は、第1の層130と第2の層140の界面のうち、第1の層130のc軸210と実質的に非平行な第2の界面261を有する領域である。なお、後述するように、ソース電極160は、第2の領域260の第2の界面261に接して、すなわち、第2の界面261の端部の上、すなわち、第2の領域260の端部に設けても良い。
The
また、半導体装置10は、ドレイン電極170をさらに備える。ドレイン電極170は、第1の層130と第2の層140の界面のうちの第3の領域270の第2の層140の上に設けられている。第3の領域270は、第1の層130と第2の層140の界面のうちの第1の層130のc軸210と実質的に非平行で、第2の界面261と異なる第3の界面271を有しており、第1の領域250を介して、第2の領域260と対向する領域である。すなわち、第3の領域270は、第2の領域260との間に、第1の領域250を介在させる。なお、後述するように、ドレイン電極170は、第3の領域270の第3の界面271に接して、すなわち、第3の界面271の端部の上、すなわち、第3の領域270の端部に設けても良い。
The
すなわち、図1に例示した半導体装置10には、第1の層130に段差部131が設けられている。なお、この段差部131の部分において、第2の層140にも段差部141が設けられる。そして、この段差部131、141の部分が、第1の領域250であり、この第1の領域250では、第1の層130と第2の層140の第1の界面251はc軸210と平行になる。結果として、ゲート電極150が、c軸210と平行な第2の層140の上に設けられている。
なお、第1の界面251が、第1の層130のc軸210に対して平行である時、第1の界面251は、第1の層130のm面のいずれかに対して実質的に平行とすることができる。しかし、本発明はそれには限定されず、第1の界面251は、第1の層130のm面に対して実質的に非平行でも良い。
In other words, in the
Note that when the
また、図1に例示した半導体装置10においては、段差部131、141に対応する第1の領域250以外の部分、すなわち、第1の層130と第2の層140の第2の界面261と第3の界面271は、第1の層130のc軸210と実質的に垂直となっている。ただし、これは一例であり、第2の界面261と第3の界面271は、c軸210と実質的に垂直でなくても良く、実質的に非平行とされる。
Further, in the
なお、このような構造は、例えば、以下のようにして形成できる。すなわち、まず、基板110に用いられる例えばサファイアの結晶のc軸を基板110の主面114に対して垂直になるように設定し、その上にバッファ層120を介して第1の層130となる第1の窒化物半導体の層をエピタキシャル成長によって形成する。そして、その上に所定のレジストマスクを設けた後に、第1の窒化物半導体の層をエッチングして段差部131を形成する。その後、その上に第2の層140を形成することによって段差部141が形成される。その上に、ゲート電極150、ソース電極160、ドレイン電極170を形成することで、図1に例示した半導体装置10の構造が得られる。ただし、本発明はこれには限定されず、他の手法を用いても良い。
Such a structure can be formed as follows, for example. That is, first, the c-axis of, for example, a sapphire crystal used for the
これにより、第1の領域250では、第1の層130と第2の層140の界面251に2次元電子ガスが形成されず、キャリアが無い状態となる。また、第2の領域260と第3の領域270では、第1の層130と第2の層140の界面261、271に2次元電子ガスが形成され、高移動度のキャリアを有することができる。
これにより、半導体装置10は、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMT半導体装置を実現できる。
Thereby, in the
As a result, the
図2は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置に用いられる窒化物半導体の結晶構造を例示する模式図である。
図2(a)は、窒化物半導体の結晶構造を例示する模式図である。
図2(a)に表したように、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置に用いられる窒化物半導体は、六方晶の結晶構造を有しており、c面212、a面213、m面214を有する。そして、[0001]、[1000]、[0100]及び[0010]の結晶軸を有する。このとき、c面212に垂直な[0001]の軸方向がc軸である。
そして、図2(a)に表したように、本実施形態において用いられる第1の窒化物系半導体(例えばGaN)と第2の窒化物半導体(例えばAlGaN)との界面においては、ピエゾ分極410が誘起され、ピエゾ分極410に起因する電界411が発生する。
FIG. 2 is a schematic view illustrating the crystal structure of a nitride semiconductor used in the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.
FIG. 2A is a schematic view illustrating the crystal structure of a nitride semiconductor.
As shown in FIG. 2A, the nitride semiconductor used in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention has a hexagonal crystal structure, and includes a c-
2A, at the interface between the first nitride semiconductor (for example, GaN) and the second nitride semiconductor (for example, AlGaN) used in this embodiment,
図2(b)は、窒化物半導体のウェーハ上の結晶方位を例示する平面図である。
図2(b)に表したように、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置に用いられる窒化物半導体(第1の窒化物半導体113)は、基板110となるウェーハ117の面内(紙面対して平行)に、結晶軸[1000]、[0100]、[0010]が配置され、紙面に対して垂直方向に[0001]の結晶軸を有する例である。これにより、第1の層130のc軸210は基板110(ウェーハ117)の主面114に対して、垂直とすることができる。なお、図2(b)の基板110はオリエンテーションフラット118を有しており、これにより、基板110の面内での結晶軸の方向を特定することができる。
なお、第1の層130のc軸210の方向は、用いられる基板110(例えばサファイア)の主面114に対する基板110の結晶軸の方向の設定により、任意に設定することができる。すなわち、図1に例示した半導体装置10においては、c軸210は、基板110の主面114に対して垂直であったが、この他、水平とすることもでき、その他任意の角度とすることができる。
FIG. 2B is a plan view illustrating the crystal orientation on the nitride semiconductor wafer.
As shown in FIG. 2B, the nitride semiconductor (first nitride semiconductor 113) used in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is within the plane of the
Note that the direction of the c-
図3は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置に用いられる窒化物半導体のバンド構造を例示するバンド模式図である。
図3に表したように、第2の層140に電界411が発生し、第1の層130と第2の層140との界面412に2次元電子ガス413が発生する。この2次元電子ガス413は、第1の層130中の不純物が少ない場合に、電子が移動する際の不純物散乱が小さいため、高移動度となる。これにより、本実施形態に係る半導体装置10は、超高周波数、高速特性、低雑音性の特長を有する。
そして、本実施形態に係る半導体装置10においては、ゲート電極150に対向する第1の領域250における、第1の層130と第2の層140との第1の界面251は、c軸210に対して実質的に平行なので、ピエゾ分極410に起因する電界411が発生しない。従って、2次元電子ガス413は発生しない。このため、半導体装置10は、ノーマリオフの動作が可能となる。
FIG. 3 is a band schematic view illustrating the band structure of a nitride semiconductor used in the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.
As shown in FIG. 3, an
In the
さらに、ソース電極160とドレイン電極170にそれぞれ対応する、第2の領域260と第3の領域270においては、第1の層130と第2の層140との第2の界面261と第3の界面271は、c軸210と非平行(図1の例ではc軸に対して垂直)となっている。これにより、第2の界面261と第3の界面271は、ピエゾ分極410に起因する電界411と非平行(図1の例では垂直)となる。このため、第2の界面261と第3の界面271において、2次元電子ガス413が発生し、これにより、ソース電極160とドレイン電極170のコンタクト抵抗を下げることができる。
なお、第1の界面251が、第1の層130のc軸210に対して平行である時、第1の界面251は、第1の層130のm面に対して平行でも、非平行でも良いが、第1の層130のm面に対して実質的に平行である場合、ピエゾ分極410に起因する電界411を最も効率的に発生させることができるので、より望ましい。ただし、本発明はこれには限定されない。
Further, in the
Note that when the
以下、比較例について説明する。
図4は、第1〜第3の比較例の半導体装置の構成を例示する模式断面図である。
(第1の比較例)
図4(a)に表したように、第1の比較例の半導体装置91は、基板110、バッファ層120、第1の層130、第2の層140を有し、その上に設けられたゲート電極150と、ゲート電極150の両側のソース電極160とドレイン電極170を有している。そして、第1の層130のc軸210は基板110の主面114に対して垂直である例である。そして、第1の層130、第2の層140には段差部が設けられておらず、ゲート電極150、ソース電極160、ドレイン電極170は、同じ平面内に設けられている。この時、ゲート電極150に対応する第4の領域350の、第1の層130と第2の層140との界面は、c軸210に対して垂直となっている。また、ソース電極160とドレイン電極170とにそれぞれ対応する、第5の領域360と第6の領域370の、第1の層130と第2の層140の界面もc軸210に対して垂直となっている。
Hereinafter, a comparative example will be described.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the semiconductor devices of the first to third comparative examples.
(First comparative example)
As shown in FIG. 4A, the
このため、第5の領域360と第6の領域370においては2次元電子ガス413が発生し、高移動度が得られる。しかしながら、ゲート電極150に対応する第4の領域350の界面もc軸210に対して垂直であるので、2次元電子ガスが発生し、ゲート電圧に印加される電圧が閾値電圧以下の場合も電流が流れてしまい、ノーマリオンの動作となってしまう。
For this reason, the two-
(第2の比較例)
図4(b)に表したように、第2の比較例の半導体装置92では、同様に基板110、バッファ層120、第1の層130、第2の層140が設けられ、その上において、ゲート電極150とソース電極160とドレイン電極170とが同一平面上に設けられている。ただし、第1の層130のc軸210は基板110の主面114に対して平行とされている。この時、ゲート電極150に対応する第4の領域350の、第1の層130と第2の層140の界面は、c軸210に対して平行で、ソース電極160とドレイン電極170とにそれぞれ対応する、第5の領域360と第6の領域370の、第1の層130と第2の層140の界面もc軸210に対して平行となっている。
(Second comparative example)
As shown in FIG. 4B, in the
本比較例の場合、ゲート電極150に対応する第4の領域350の界面には2次元電子ガスが発生せず、ノーマリオフの動作が可能となる。しかしながら、第5の領域360と第6の領域370においても、第1の層130と第2の層140の界面にも2次元電子ガス413が発生せず、ソース領域とドレイン領域においてコンタクトが十分に得られず、またはコンタクト抵抗が高くなってしまう。すなわち、第2の比較例の半導体装置92では、ノーマリオフの動作は実現できるが、FETの素子抵抗が高くなってしまう。
In the case of this comparative example, two-dimensional electron gas is not generated at the interface of the
なお、この構造において、ソース領域とドレイン領域におけるコンタクト抵抗を下げるために、半導体層に不純物を注入する方法も考えられるが、もし、第4〜第6の領域350、360、370の全面に不純物を注入するとオフ特性が劣化する。また、ソース電極160とドレイン電極170にそれぞれ対応する第5、第6の領域360、370のみに不純物を注入する方法は、製造工程数が増加する点で不利となる。
In this structure, in order to lower the contact resistance in the source region and the drain region, a method of injecting an impurity into the semiconductor layer is also conceivable. However, if the fourth to
(第3の比較例)
図4(c)に表したように、第3の比較例の半導体装置93は、同様に基板110、バッファ層120、第1の層130、第2の層140、ゲート電極150、ソース電極160、ドレイン電極170を有するが、第1の層130に斜面132(段差部)が設けられた例である。そして、第1の層130のc軸210は、基板110の主面114に対して垂直とされている。そして、斜面132は、例えば、(1−101)の結晶面方位とされている。これにより、ソース電極160とドレイン電極170とにそれぞれ対応する、第5の領域360と第6の領域370の、第1の層130と第2の層140の界面はc軸210に対して垂直となっている。
そして、ゲート電極150に対応する第4の領域350の、第1の層130と第2の層140の界面は、(1−101)の面方位の角度となっており、c軸210に対して、非平行である。この構造では、斜面132が、(1−101)の結晶面方位とされているため、第1の層130の上に第2の層140を結晶成長させる際に、成長の速度が遅くなり、結果として、斜面132の部分の第2の層140の層厚が、他の領域(第5の領域360や第6の領域370)より薄くできる。これにより、ノーマリオフ動作の特性が得られる。しかしながら、斜面132の部分(第4の領域350)において、第1の層130と第2の層140との界面は、c軸210に対して非平行であるため、やはり2次元電子ガス413が発生する。このため、第3の比較例では、一応のノーマリオフの動作が可能であるが、オフ抵抗が低く、消費電力や回路設計上などの観点から改善の余地がある。
(Third comparative example)
As shown in FIG. 4C, the
In addition, the interface between the
これに対し、本実施形態に係る半導体装置10のように、ゲート電極150に対応する第1の領域250において、第1の層130と第2の層140との界面が、c軸210に対して実質的に平行となっているので、第3の比較例に比べて、オフ抵抗が高い。このため、低消費電力で回路設計上も有利なノーマリオフ型のHEMT半導体装置が得られる。
On the other hand, as in the
以下、本実施形態に係る半導体装置の別の例について説明する。
図5は、本発明の第1の実施形態に係る別の半導体装置の構成を例示する模式断面図である。
図5に表したように、本発明の第1の実施形態に係る別の半導体装置11は、基板110とバッファ層120に段差部が設けられている。すなわち、図1に例示した半導体装置10においては、第1の層130に段差部131が、第2の層140に段差部141が設けられ、基板110とバッファ層120には段差部が設けられていなかったが、図5に例示する半導体装置11においては、第1の層130の段差部131や、第2の層140の段差部141に対応して、基板110に段差部111が、バッファ層120に段差部121が設けられている。
この半導体装置11は、以下のようにして形成できる。まず、例えばサファイアの結晶のc軸を適切に設定して基板110を準備し、基板110の上に所定のレジストマスクを設けた後に、基板110をエッチングすることにより基板110に段差部111を設ける。その後、その上にバッファ層120を設け段差部121が形成された後、さらにその上に、第1の層130、第2の層140を形成する。これにより、段差部131、141が形成できる。そして、第2の層140の上に、ゲート電極150、ソース電極160、ドレイン電極170を形成することによって図5に例示した半導体装置11の構造が得られる。ただし、これに限らず他の手法を用いても良い。また、ゲート電極150と第2の層140の間に、図示しない絶縁膜を設けても良い。
Hereinafter, another example of the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of another semiconductor device according to the first embodiment of the invention.
As shown in FIG. 5, in another
The
半導体装置11においても、ゲート電極150は、第1の層130と第2の層140の界面のうち、第1の層130のc軸210と実質的に平行な第1の界面251を有する第1の領域250の、第2の層140の上に設けられている。そして、ソース電極160とドレイン電極170は、第1の層130と第2の層140の界面がc軸210と垂直である、それぞれ第2の領域260と第3の領域370に対応して設けられている。
Also in the
これにより、ゲート電極150に対応する第1の領域250では2次元電子ガスが形成されず、また、ソース電極160とドレイン電極170にそれぞれ対応するそれぞれ第2の領域260と第3の領域270では2次元電子ガスが形成される。これにより、製造が容易で、ソース・ドレイン領域におけるコンタクト抵抗が低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMT半導体装置が実現できる。
As a result, the two-dimensional electron gas is not formed in the
なお、図1と図5に例示した本実施形態に係る半導体装置10、11において、第1の領域250における第1の層130と第2の層140の第1の界面251は、第1の層130のc軸210と実質的に平行とされた。これは、c軸210が、基板110の主面114に対して実質的に垂直で、第1の層130の段差部131及び第2の層140の段差部141を基板110の主面114に対して垂直に設けることによって実現された。しかし、本発明はこれには限定されず、種々の変形が可能である。
In the
また、半導体装置10、11において、段差部131と段差部141とが、基板110の主面114に対して傾斜を持った斜面であっても、第1の界面251とc軸210とが実質的に平行であれば良い。すなわち、製造条件等からの要請等によって、段差部131、141が、基板110の主面114に対してテーパを持っていて(傾斜していて)も、第1の界面251とc軸210とが実質的に平行で、第2の界面261と第3の界面がc軸210と非平行であれば良い。また、これは、以下説明する種々の実施形態についても同様である。
In the
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、ソース電極160とドレイン電極170とが、それぞれ、第2の領域260の第2の界面261と、第3の領域270の第3の界面271に接して設けられた例である。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, the
図6は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式断面図である。
図6(a)、(b)に例示した半導体装置20、21は、それぞれ、図1、図5に例示した半導体装置10、11に類似した構造を有している。しかし、図6(a)、(b)に例示した第2の実施形態に係る半導体装置20、21では、ソース電極160とドレイン電極170とが、それぞれ、第2の領域260の第2の界面261と、第3の領域270の第3の界面271に接して、すなわち、第2の界面261の端部(第2の領域260の端部)、第3の界面271の端部(第3の領域270の端部)に、設けられている。これにより、これら界面に存在する2次元電子ガスによるキャリアに対して、ソース電極160とドレイン電極170が直接接触でき、2次元電子ガスを取り出しや易くなる。
これらの構造においても、ゲート電極150に対応する第1の領域250では2次元電子ガスが形成されず、また、ソース電極160とドレイン電極170に対応する第2の領域260、第3の領域270では2次元電子ガスが形成されるので、半導体装置20、21により、製造が容易で、コンタクト抵抗が低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMT半導体装置が実現できる。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of a semiconductor device according to the second embodiment of the invention.
The
Also in these structures, the two-dimensional electron gas is not formed in the
なお、ソース電極160とドレイン電極170のどちらか一方を、第2の層140の上に設け、他方が第1の層130と第2の層140の界面に接して、すなわち、第1の層130と第2の層140の界面の端部の上に、設けても良い。すなわち、図1と図6(a)、または、図5と図6(b)を混成した構造でも良い。
Note that one of the
さらに、図1、図5、図6に例示した半導体装置においては、ソース電極160とドレイン電極170にそれぞれ対応する第2の領域260と第3の領域270における、第1の層130と第2の層140の界面261、271は、c軸に対して実質的に垂直であったが、これに限らず、c軸に対して実質的に非平行であれば良い。
Further, in the semiconductor device illustrated in FIGS. 1, 5, and 6, the
図7は、本発明の第2の実施形態に係る別の半導体装置の構成を例示する模式断面図である。
図7(a)に表したように、本実施形態に係る別の半導体装置21aは、ソース電極160とドレイン電極170にそれぞれ対応する第2の領域260と第3の領域270における、第1の層130と第2の層の界面261、271が、c軸に対して斜めである例である。そして、ゲート電極150に対応する第1の領域250における第1の層130と第2の層の界面251は、c軸210に対して実質的に平行とされている。この構造においても、第2の界面261、第3の界面271において2次元電子ガスが形成されるので、半導体装置21aによって、製造が容易で、コンタクト抵抗が低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMT半導体装置が実現できる。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of another semiconductor device according to the second embodiment of the invention.
As shown in FIG. 7A, another
図7(b)、(c)に表したように、本実施形態に係る別の半導体装置21b、21cでは、第2の界面261と第3の界面271のどちらか一方が、c軸210に対して実質的に垂直で、他方がc軸に対して斜めになっている。この場合も、第2の界面261、第3の界面271において2次元電子ガスが形成されるので、半導体装置21b、21cによって、製造が容易で、コンタクト抵抗が低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMT半導体装置が実現できる。
As shown in FIGS. 7B and 7C, in another
図7(d)に表したように、本実施形態に係る別の半導体装置21dでは、ソース電極160、ドレイン電極170が、それぞれ、c軸210に対して実質的に非平行な第2の界面261及び第3の界面271に接している。すなわち、ソース電極160とドレイン電極170が、第1の層130と第2の層140の界面の端部の上(すなわち、第2の領域260の端部、第3の領域270の端部)に設けられている。この構造でも、ソース電極160とドレイン電極170は、それぞれ、第2の界面261及び第3の界面271と導通できる。半導体装置21dによって、製造が容易で、コンタクト抵抗がさらに低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMTが実現できる。
また、図7(b)、(c)に例示した構造において、ソース電極160とドレイン電極170のどちらか一方を第2の層140の上に設け、他方を、第2の界面261または第3の界面271に接して設けても良い。
As illustrated in FIG. 7D, in another
In the structure illustrated in FIGS. 7B and 7C, either the
また、上に説明した実施形態に係る半導体装置の例では、第1の層130のc軸210が基板110の主面114に対して実質的に垂直であったが、これに限らず、第1の層130のc軸210と、基板110の主面114と、の角度は、任意の角度とすることができる。
Further, in the example of the semiconductor device according to the embodiment described above, the c-
図8は、本発明の第2の実施形態に係る別の半導体装置の構成を例示する模式断面図である。
図8(a)に表したように、本発明の第2の実施形態に係る別の半導体装置22aにおいては、第1の層130のc軸210は、基板110の主面114に対して斜めとなっている。ゲート電極150は、第1の領域250の第2の層140の上に設けられている。そして、第1の領域250においては、第1の層130と第2の層140の第1の界面251は、基板110の主面114に対して斜めであり、c軸210に対して実質的に平行とされている。また、c軸210に対して実質的に非平行である第2の界面261と第3の界面271とを有する、それぞれ、第2の領域260と第3の領域270において、ソース電極160とドレイン電極170が第2の層140の上に設けられている。この構造の半導体装置22aによっても、製造が容易で、コンタクト抵抗が低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMT半導体装置が実現できる。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of another semiconductor device according to the second embodiment of the invention.
As shown in FIG. 8A, in another
また、図8(b)に表したように、本発明の第2の実施形態に係る別の半導体装置22bにおいては、ソース電極160とドレイン電極170は、それぞれ、第2の界面261と第3の界面271に接して、すなわち、第1の層130と第2の層140の界面の端部の上に、設けられている。この構造の半導体装置22bによっても、製造が容易で、コンタクト抵抗が低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMT半導体装置が実現できる。
なお、ソース電極160とドレイン電極170のどちらか一方を第2の層140の上に設け、他方を、第2の界面261または第2の界面271に接して設けても良い。
In addition, as illustrated in FIG. 8B, in another
Note that one of the
また、第1の層130のc軸210は、基板110の主面114に対して平行としても良い。以下、第3の実施形態によって説明する。
(第3の実施形態)
図9は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式断面図である。
図9に表したように、本発明の第9の実施形態に係る別の半導体装置30においては、基板110にトレンチ180が設けられており、そのトレンチ180の内部に第1の層130と第2の層140が設けられている。なお、基板110と第1の層130の間にバッファ層120を設けても良い。
In addition, the c-
(Third embodiment)
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of a semiconductor device according to the third embodiment of the invention.
As shown in FIG. 9, in another
そして、第1の層130のc軸210は、トレンチ180の底面に対して実質的に平行とされている。そして、図9に表した例では、トレンチ180の側面は、トレンチ180の底面に対して実質的に垂直とされている例である。このため、第1の層130のc軸210は、トレンチ180の側面に対して実質的に垂直となっている。
The c-
そして、トレンチ180の底面に対応する部分が、第1の領域250であり、第1の領域250では、第1の層130と第2の層140の界面(第1の界面251)とc軸210とが実質的に平行となっている。そして、この第1の領域250(トレンチ180の底面の部分)において、第2の層140の上にゲート電極150が設けられている。
また、第1の領域250を介して、互いに対向する、トレンチ180の側面部分が、第2の領域260と第3の領域270となる。すなわち、第1の層130と第2の層140との界面がc軸210と垂直(非平行)な、第2の領域250と第3の領域における、第2の界面261と第3の界面271に、それぞれ接して、ソース電極160とドレイン電極170が設けられている。この場合、第2の界面261の端部、第3の界面271の端部の上(すなわち、第2の領域260の端部、第3の領域270の端部)に、それぞれ、ソース電極160とドレイン電極170が設けられている。
The portion corresponding to the bottom surface of the
In addition, the side portions of the
このような構造の半導体装置30においても、ゲート電極150に対応する第1の領域250では2次元電子ガスが形成されず、また、ソース電極160とドレイン電極170にそれぞれ対応する第2の領域260と第3の領域270では2次元電子ガスが形成される。これにより、半導体装置30によって、製造が容易で、コンタクト抵抗が低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMT半導体装置が実現できる。
Also in the
また、図9に例示した半導体装置30では、第1の層130及び第2の層140が、トレンチ180の内部に設けられている。これにより、第1の層130及び第2の層140に発生する膜応力が緩和される。これにより、基板110の反りが低減でき、安定して製造でき、性能の安定した半導体装置が得られる。また、トレンチ構造にすることで、チップ面積の縮小が可能になる利点を併せ持つ。
In the
また、図9に例示した第3の実施形態に係る半導体装置30は、種々の変形が可能である。
図10は、本発明の第3の実施形態に係る別の半導体装置の構成を例示する模式断面図である。
図10(a)に表したように、本実施形態に係る別の半導体装置31aでは、ソース電極160、ドレイン電極170は、トレンチ180の内側に設けられている。すなわち、第1の層130と第2の層140との界面がc軸210と非平行(垂直)な第2の領域260と第3の領域270の第2の層140の上に、それぞれソース電極160とドレイン電極170が設けられている。なお、基板110と第1の層130の間に、バッファ層120を設けることができる。以下の図10(b)〜(e)においても同様である。
Further, the
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of another semiconductor device according to the third embodiment of the invention.
As shown in FIG. 10A, in another
また、図10(b)に表したように、本実施形態に係る別の半導体装置31bでは、ソース電極160は、第1の層130と第2の層140との界面に接して設けられ、ドレイン電極170は、第3の領域270の第2の層140の上に設けられている。
Further, as illustrated in FIG. 10B, in another
また、図10(c)に表したように、本実施形態に係る別の半導体装置31cでは、トレンチ180の側面が、トレンチ180の底面に対して斜めであり、テーパ形状となっている。そして、第2の領域260、第3の領域270における第1の層130と第2の層140との界面、すなわち、第2の界面261と第3の界面271は、c軸210に対して実質的に非平行である。そして、この第2の界面261と第3の界面271にそれぞれ接して、ソース電極160、ドレイン電極170が設けられている。
In addition, as illustrated in FIG. 10C, in another
また、図10(d)に表したように、本実施形態に係る別の半導体装置31dでは、トレンチ180の側面がテーパ形状であり、第2の領域260、第3の領域270における第1の層130と第2の層140との界面、すなわち、第2の界面261と第3の界面271は、c軸210に対して実質的に非平行である。そして、第2の界面261に接してソース電極160が設けられ、また、第3の領域270の第2の層140の上(トレンチの内側)にドレイン電極170が設けられている。
なお、同図において、ソース電極160とドレイン電極170とを互いに入れ替えた構造としても良い。
In addition, as illustrated in FIG. 10D, in another
In the figure, the
また、図10(e)に表したように、本実施形態に係る別の半導体装置31eでは、トレンチ180の側面がテーパ形状であり、第2の領域260、第3の領域270における第1の層130と第2の層140の界面、すなわち、第2の界面261と第3の界面271は、c軸210に対して実質的に非平行である。そして、第2の界面261に接し、そして、第2の領域260の第2の層140の上にも、ソース電極160が設けられている。そして、第3の領域270の第2の層140の上(トレンチの内側)にドレイン電極170が設けられている。
なお、同図において、ソース電極160とドレイン電極170とを互いに入れ替えた構造としても良い。
In addition, as illustrated in FIG. 10E, in another
In the figure, the
これら、半導体装置31a〜eにおいても、ゲート電極150に対応する第1の領域250では2次元電子ガスが形成されず、また、ソース電極160とドレイン電極170にそれぞれ対応する第2の領域260と第3の領域270では2次元電子ガスが形成される。これにより、半導体装置31a〜eによって、製造が容易で、コンタクト抵抗が低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMT半導体装置が実現できる。
Also in these
図11は、本発明の第3の実施形態に係る別の半導体装置の構成を例示する模式断面図である。
図11(a)に表したように、本実施形態に係る別の半導体装置32aでは、基板110に凸部181が設けられている。そして、凸部181の上面の部分が第1の領域250であり、第1の領域250における第1の層130と第2の層140との界面、すなわち、第1の界面251は、第1の層130のc軸210に対して実質的に平行となっている。そして、この第1の領域250の第2の層140の上にゲート電極150が設けられている。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of another semiconductor device according to the third embodiment of the invention.
As shown in FIG. 11A, in another
また、図11(a)の例では、凸部181の互いに対向する2つの側面が、凸部181の上面に対して実質的に垂直である。そして、これら側面の部分が、第2の領域260と第3の領域270に相当する。すなわち、第2の領域260と第3の領域270における第1の層130と第2の層140との界面、すなわち、第2の界面261、第3の界面271は、c軸210に対して垂直(非平行)である。そして、これら第2の領域260と第3の領域270の第2の層140の上に、それぞれ、ソース電極160とドレイン電極170が設けられている。
この構造により、半導体装置32aでは、ゲート電極150に対応する第1の領域250では2次元電子ガスが形成されず、また、ソース電極160とドレイン電極170にそれぞれ対応する第2の領域260と第3の領域270では2次元電子ガスが形成される。これにより、半導体装置32aによって、製造が容易で、コンタクト抵抗が低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMT半導体装置が実現できる。
In the example of FIG. 11A, the two opposite side surfaces of the
With this structure, in the
図11(a)に例示した半導体装置32aの構造は、種々の変形が可能である。以下説明する。
例えば、図11(b)に表したように、本実施形態に係る別の半導体装置32bでは、図11(a)に例示した半導体装置32aに対して、ソース電極160とドレイン電極170の構造が変えられている。すなわち、ソース電極160とドレイン電極170が、それぞれ第2の領域260の第2の界面261と、第3の領域270の第3の界面271と接して設けられている。
Various modifications can be made to the structure of the
For example, as shown in FIG. 11B, in another
また、図11(c)に表したように、本実施形態に係る別の半導体装置32cでは、ソース電極160は、第2の領域260の第2の界面261と接して設けられており、ドレイン電極170は、第3の領域270の第2の層140の上に設けられている。
なお、同図において、ソース電極160とドレイン電極170とを互いに入れ替えた構造としても良い。
In addition, as illustrated in FIG. 11C, in another
In the figure, the
また、図11(d)に表したように、本実施形態に係る別の半導体装置32dでは、凸部181の側面がテーパ形状である。この場合も、第2の界面261と第3の界面271は、c軸210と非平行(斜め)である。そして、ソース電極160とドレイン電極170は、それぞれ第2の領域260と第3の領域270において、第2の層140の上に設けられている。
In addition, as illustrated in FIG. 11D, in another
また、図11(e)に表したように、本実施形態に係る別の半導体装置32eでは、凸部181の側面がテーパ形状で、ソース電極160とドレイン電極170は、それぞれ第2の界面261と第3の界面271と接して設けられている。
As shown in FIG. 11E, in another
また、図11(f)に表したように、本実施形態に係る別の半導体装置32fでは、凸部181の側面がテーパ形状で、ソース電極160は、第2の領域260の第2の層140の上に設けられ、また、ドレイン電極170は、第3の界面271と接して設けられている。
なお、同図において、ソース電極160とドレイン電極170とを互いに入れ替えた構造としても良い。
In addition, as illustrated in FIG. 11F, in another
In the figure, the
これら半導体装置32b〜fにおいても、ゲート電極150に対応する第1の領域250では2次元電子ガスが形成されず、また、ソース電極160とドレイン電極170にそれぞれ対応する第2の領域260と第3の領域270では2次元電子ガスが形成される。これにより、半導体装置32b〜fによって、製造が容易で、コンタクト抵抗が低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMT半導体装置が実現できる。
Also in these
(第4の実施の形態)
図12は、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。 図12(a)は、第4の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式平面図であり、図12(b)は、図12(a)のA−A線断面図である。
図12(a)に表したように、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置40は、櫛形のゲート電極150、櫛形のソース電極160、櫛形のドレイン電極170を有する。そして、図12(b)に表したように、第1の層130は、凸部181と凹部182とを有している。そして、その上に第2の層140が設けられている。なお、凸部181と凹部182とは、互いに相対的なものなので、どちらか一方を設けても良い。
(Fourth embodiment)
FIG. 12 is a schematic view illustrating the configuration of a semiconductor device according to the fourth embodiment of the invention. FIG. 12A is a schematic plan view illustrating the configuration of the semiconductor device according to the fourth embodiment, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
As illustrated in FIG. 12A, the
そして、図12(b)に表したように、半導体装置40では、第1の層130のc軸210は、凸部181の上面、及び、凹部182の底面に対して垂直となっている。そして、ゲート電極150は、凸部181と凹部182の側面部の第2の層140の上に設けられている。そして、これら凸部181と凹部182の側面部が第1の領域250であり、第1の領域250の第1の界面251は、c軸210と実質的に平行となっている。
As illustrated in FIG. 12B, in the
また、凹部182の底面である第2の領域260の第2の層140の上に、ソース電極160が設けられている。そして、第2の領域260の第2の界面261は、c軸210に対して垂直(非平行)となっている。そして、凸部181の上面である第3の領域270の第2の層140の上に、ドレイン電極170が設けられている。そして、第3の領域270の第3の界面271は、c軸210に対して垂直(非平行)となっている。
A
このような構造においても、ゲート電極150に対応する第1の領域250では2次元電子ガスが形成されず、また、ソース電極160とドレイン電極170にそれぞれ対応する第2の領域260と第3の領域270では2次元電子ガスが形成される。これにより、半導体装置40によって、製造が容易で、コンタクト抵抗が低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMT半導体装置が実現できる。
Even in such a structure, the two-dimensional electron gas is not formed in the
また、このような櫛形電極を有する場合も、種々の変形が可能である。一例を説明する。
図13は、本発明の第4の実施形態に係る別の半導体装置の構成を例示する模式図である。
図13(a)は、第4の実施形態に係る別の半導体装置の構成を例示する模式平面図であり、図13(b)は、図13(a)のA−A線断面図である。
図13(a)に表したように、本発明の第4の実施形態に係る別の半導体装置41は、櫛形のゲート電極150、櫛形のソース電極160、櫛形のドレイン電極170を有し、第1の層130は、凸部181と凹部182とを有している。そして、その上に第2の層140が設けられている。
Various modifications are also possible when such a comb-shaped electrode is provided. An example will be described.
FIG. 13 is a schematic view illustrating the configuration of another semiconductor device according to the fourth embodiment of the invention.
FIG. 13A is a schematic plan view illustrating the configuration of another semiconductor device according to the fourth embodiment, and FIG. 13B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. .
As shown in FIG. 13A, another
そして、図13(b)に表したように、第1の層130のc軸210は、凸部181の上面、凹部182の底面に対して平行となっている。そして、ゲート電極150は、凸部181の上面部と凹部182の底面部の第2の層140の上に設けられている。すなわち、これら凸部181の上面の部分と凹部182の底面の部分が第1の領域であり、この第1の領域250の第1の界面251は、c軸210と実質的に平行となっている。
As shown in FIG. 13B, the c-
また、凸部181と凹部182の側面における第2の層140の上に、ソース電極160とドレイン電極170が設けられている。そして、第2の領域260の第2の界面261は、c軸210に対して垂直(非平行)となっている。そして、第3の領域270の第3の界面271も、c軸210に対して垂直(非平行)となっている。
A
このような構造においても、ゲート電極150に対応する第1の領域250では2次元電子ガスが形成されず、また、ソース電極160とドレイン電極170にそれぞれ対応する第2の領域260と第3の領域270では2次元電子ガスが形成される。これにより、半導体装置40によって、製造が容易で、コンタクト抵抗が低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMT半導体装置が実現できる。
Even in such a structure, the two-dimensional electron gas is not formed in the
なお、図13(b)において、凸部181と凹部182の側面は、凸部181の上面、凹部182の底面に対して垂直の側面となっているが、これに限らず、凸部181の上面、凹部182の底面に対して斜めのテーパ形状の側面となっていても良い。
In FIG. 13B, the side surfaces of the
(第5の実施の形態)
図14は、本発明の第5の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。 図14(a)は、第5の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式平面図であり、図14(b)は、図14(a)のA−A線断面図である。
図14(a)に表したように、本発明の第5の実施形態に係る半導体装置50は、六角形の環状のゲート電極150、六角形のソース電極160、及び、六角形の環状のドレイン電極170を有する。そして、図14(b)に表したように、第1の層130は、平面視で六角形の凹部182を有している。そして、凹部182の深さ方向が、c軸210に対して実質的に平行とされている。また、図14(a)、(b)に示した例では、六角形の凹部182において、それぞれ実質的に平行でない3つの側面219a、219b、219cは、第1の層130の結晶の3つのm面214に対して、それぞれ実質的に平行とされている。
(Fifth embodiment)
FIG. 14 is a schematic view illustrating the configuration of a semiconductor device according to the fifth embodiment of the invention. FIG. 14A is a schematic plan view illustrating the configuration of the semiconductor device according to the fifth embodiment, and FIG. 14B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
As shown in FIG. 14A, the
そして、この凹部182の内側に第2の層140が設けられている。そして、凹部182の内側の側面の部分が第1の領域250であり、そして、凹部182の側面における第1の層130と第2の層140との界面が、第1の界面251となる。すなわち、第1の界面251は、c軸210と実質的に平行であり、かつ、六角形の凹部182のそれぞれの側面は、第1の層130のm面214に対して、それぞれ平行である。
A
一方、凹部182の底面の部分が、第2の領域260であり、第2の領域260における第1の層130と第2の層140との界面、すなわち、第2の界面261は、c軸210に対して垂直(非平行)である。そして、この第2の領域260の第2の層140の上にソース電極160が設けられている。
また、凹部182以外の第1の層130の上の面の部分が、第3の領域270となる。そして、第3の領域270における第1の層130と第2の層140との界面、すなわち、第3の界面271は、c軸に対して垂直(非平行)である。そして、この第3の領域270の第2の層140の上に六角形の環状のドレイン電極170が設けられている。
なお、本実施形態の半導体装置50において、ソース電極160とドレイン電極170とを互いに入れ替えても良い。
On the other hand, the bottom portion of the
Further, a portion of the surface on the
In the
このような構成の半導体装置50でも、ゲート電極150に対応する第1の領域250では2次元電子ガスが形成されず、また、ソース電極160とドレイン電極170にそれぞれ対応する第2の領域260と第3の領域270では2次元電子ガスが形成される。これにより、半導体装置50によって、製造が容易で、コンタクト抵抗が低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMT半導体装置が実現できる。
Even in the
なお、上記の半導体装置図50において、凹部182の代わりに凸部181を形成してもよい。以下説明する。
図15は、本発明の第5の実施形態に係る別の半導体装置の構成を例示する模式断面図である。
図15に例示される第5の実施形態に係る別の半導体装置51の平面構造は図14(a)と同様なので省略する。そして、図15は、図14(a)のA−A線断面図である。
図15に表したように、本発明の第5の実施形態に係る別の半導体装置51においては、第1の層130は、平面視で六角形の凸部181を有している。そして、凸部181の高さ方向が、c軸210に対して実質的に平行とされている。そして、図15に示した例では、六角形柱状の凸部181において、それぞれ実質的に平行でない3つの側面219a、219b、219cは、第1の層130の結晶の3つのm面214に対して、それぞれ実質的に平行である。
In the above semiconductor device FIG. 50, a
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of another semiconductor device according to the fifth embodiment of the invention.
The planar structure of another
As shown in FIG. 15, in another
そして、この凸部181の上面及び側面、並びに凸部181の周囲の、第1の層130の上に第2の層140が設けられている。そして、凸部181の側面の部分が第1の領域250であり、そして、凸部181の側面における第1の層130と第2の層140との界面が、第1の界面251となる。すなわち、第1の界面251は、c軸210に対して実質的に平行であり、かつ、六角形の凸部181のそれぞれの側面は、第1の層130のm面214に対して、それぞれ平行である。
Then, the
一方、凸部181の上面の部分が、第2の領域260であり、第2の領域260における第1の層130と第2の層140との界面、すなわち、第2の界面261は、c軸210に対して垂直(非平行)である。そして、この第2の領域260の第2の層140の上にソース電極160が設けられている。
また、凸部181の上面でなく、かつ側面でもない部分、すなわち、凸部181の周囲の部分が、第3の領域270となる。そして、第3の領域270における第1の層130と第2の層140との界面、すなわち、第3の界面271は、c軸210に対して垂直(非平行)である。そして、この第3の領域270の第2の層140の上に六角形の環状のドレイン電極170が設けられている。
なお、本実施形態の半導体装置51において、ソース電極160とドレイン電極170とを互いに入れ替えても良い。
On the other hand, the upper surface portion of the
In addition, a portion that is not the upper surface and the side surface of the
In the
このような構成の半導体装置51も、ゲート電極150に対応する第1の領域250では2次元電子ガスが形成されず、また、ソース電極160とドレイン電極170にそれぞれ対応する第2の領域260と第3の領域270では2次元電子ガスが形成される。これにより、半導体装置51によって、製造が容易で、コンタクト抵抗が低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型のHEMT半導体装置が実現できる。
Also in the
(第6の実施の形態)
図16は、本発明の第6の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図16に表したように、本発明の第6の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、まず、第1の窒化物半導体113からなり、第1の窒化物半導体113のc軸210と実質的に平行な第1の面と、c軸210と実質的に非平行な第2の面と、c軸210と実質的に非平行で第2の面との間に第1の面を介在させる第3の面と、を有する第1の層130を形成する(ステップS110)。ここで、第1の窒化物半導体113には、例えばGaNを用いることができる。
(Sixth embodiment)
FIG. 16 is a flowchart illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment of the invention.
As shown in FIG. 16, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention, first, the
これは、以下のようにして行う。例えば、まず、基板110に用いられる例えばサファイアの結晶のc軸を基板110の主面114に対して適切に設定し、第1の層130となる第1の窒化物半導体113の層をエピタキシャル成長によって形成する。そして、その上に所定のレジストマスクを設けた後に、第1の窒化物半導体113の層をエッチングして段差部131を形成することによって実現できる。
あるいは、例えばサファイアの結晶のc軸を適切に設定した基板110を準備し、基板110の上に所定のレジストマスクを設けた後に、基板110をエッチングすることにより、まず、基板110に段差部111を設ける。そして、その段差部111を覆うように、第1の層130を形成することによって実現できる。
なお上記において、基板110の主面114の上にバッファ層120を形成し、その上に第1の層130を形成することができる。
This is done as follows. For example, first, the c-axis of, for example, a sapphire crystal used for the
Alternatively, for example, by preparing the
In the above, the
そして、第1の窒化物半導体113よりもバンドギャップが大なる第2の窒化物半導体からなり、第1の面と、第2の面と、第3の面とを覆う第2の層140を形成する(ステップS120)。なお、第1の面、第2の面、第3の面は、それぞれ、既に説明した第1の界面251、第2の界面261、第3の界面271と同義である。
The
そして、第1の領域250の第2の層140の上にゲート電極150を形成する(ステップS130)。
Then, the
そして、第2の領域260の第2の層140の上、及び、第2の面における第1の層130と第2の層140との界面(第2の界面261)の端部、の少なくともいずれかの上にソース電極160を形成する(ステップS140)。
And at least on the
そして、第3の領域270の第2の層140の上、及び、第3の面における第1の層130と第2の層140との界面(第3の界面271)の端部、の少なくともいずれかの上にドレイン電極170を形成する(ステップS150)。
And at least on the
これにより製造された半導体装置は、ゲート電極150に対応する第1の領域250では2次元電子ガスが形成されず、また、ソース電極160とドレイン電極170にそれぞれ対応する第2の領域260と第3の領域270では2次元電子ガスが形成される。これにより、本半導体装置は、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型の動作が可能である。すなわち、本実施形態の製造方法により、コンタクト抵抗が低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型HEMT半導体装置を容易に製造できる。
In the manufactured semiconductor device, the two-dimensional electron gas is not formed in the
なお、図16に例示したステップS110〜S150の順序は、技術的に可能な範囲で入れ替えても良く、また、ステップS110〜S150を同時に行っても良い。例えば、ゲート電極150を形成するステップS130は、ステップS140やステップS150の後に行っても良く、また、ソース電極160を形成するステップS140とドレイン電極170を形成するステップS150は、同時に実施しても良い。この他、種々の変形が可能である。
Note that the order of steps S110 to S150 illustrated in FIG. 16 may be changed within a technically feasible range, and steps S110 to S150 may be performed simultaneously. For example, step S130 for forming the
(第1の実施例)
以下、本実施形態の第1の実施例として、図9に例示した半導体装置30の製造方法について説明する。
図17は、本発明の第1の実施例の半導体装置の製造方法を例示する工程順の模式断面図である。
まず、サファイアからなる基板110を準備する。この時、サファイアの結晶のc軸211が、基板110の主面114と実質的に平行になるようにする。例えば、後述するトレンチ180の側面が、(0001)(000−1)となるようなウェーハ117を用いれば良い。そして、図17(a)に表したように、基板110の主面114の上に、例えば、酸化膜からなるマスク材190を、所定の形状で形成する。
次に、図17(b)に表したように、マスク材190をマスクにして、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)法により、基板110をエッチングし、トレンチ180を形成する。
そして、図17(c)に表したように、トレンチ180の内部に、バッファ層120として例えばAlNを形成した後、第1の層130としてGaNを例えば3μm、第2の層としてAlGaNを例えば20nmの厚さで、順次エピタキシャル成長する。これによりステップS110及びステップS120が実施される。なお、第1の層130のc軸210は、サファイアからなる基板110のc軸211に対して平行となる。
(First embodiment)
Hereinafter, as a first example of the present embodiment, a method for manufacturing the
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view in order of the processes, illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first example of this invention.
First, a
Next, as illustrated in FIG. 17B, the
Then, as shown in FIG. 17C, after AlN is formed as the
そして、マスク材190を除去した後、図17(d)に表したように、基板110の主面114及びトレンチ180の内部にレジスト191を、所定の形状で形成する。
そして、この上に、例えばTi/Al膜を成膜し、そして、レジスト191を剥離することにより、図17(e)に表したように、ソース電極160及びドレイン電極170を形成する。この時、ソース電極160とドレイン電極170は、第1の層130と第2の層140の界面と接するように、すなわち、界面の端部の上に形成する。これにより、2次元電子ガスが取り出しやすくなる。
Then, after removing the
Then, for example, a Ti / Al film is formed thereon, and the resist 191 is peeled off to form the
そして、図示しない適当なレジストを設けた後、例えば、ゲート電極150となるPt/Au膜を成膜し、レジストを剥離することにより、図17(f)に表すように、ゲート電極150を形成する。
Then, after providing an appropriate resist (not shown), for example, a Pt / Au film to be the
このようにして、第1の層130と第2の層140との界面を、ゲート電極150の部分(第1の領域250)ではc軸に対して平行で、ソース電極160とドレイン電極170の部分(第2の領域260と第3の領域270)ではc軸に対して垂直(非平行)にできる。これにより、ゲート電極150に対応する第1の領域250では2次元電子ガスが形成されず、また、ソース電極160とドレイン電極170にそれぞれ対応する第2の領域260と第3の領域270では2次元電子ガスが形成され、本実施形態に係る本半導体装置は、コンタクト抵抗が低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型の動作が可能となる。
In this way, the interface between the
(第2の実施例)
図18は、本実施形態の第2の実施例の半導体装置の製造方法を例示する工程順の模式断面図である。
第2の実施例において、基板110にトレンチ180を形成し、その内部に、バッファ層120、第1の層130、第2の層140を形成する工程は、図17(a)〜(c)で説明した第1の実施例と同様とすることができるので説明を省略する。
マスク材190を除去した後、図18(a)に表したように、基板110の主面114及びトレンチ180の内部に、絶縁膜192として、例えば、窒化シリコンを例えば10nmの厚さで形成する。なお、絶縁膜192としては、上記に限らず、例えば、酸化シリコン等各種の材料を用いることができる。
(Second embodiment)
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view in order of the process, illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the second example of this embodiment.
In the second embodiment, the steps of forming the
After removing the
そして、絶縁膜192の上に、図示しない所定形状のレジストを形成した後、絶縁膜192にウエットエッチングまたはドライエッチングを施し、ソース・ドレイン電極形成部の絶縁膜192を除去する。その後、第1の実施例と同様に、例えばTi/Al膜を成膜し、リフトオフ法によって、図18(b)に表したように、ソース電極160及びドレイン電極170を形成する。
Then, after a resist having a predetermined shape (not shown) is formed on the insulating
そして、図示しない適当なレジストを設けた後、例えば、ゲート電極150となるPt/Au膜を成膜し、レジストを剥離することにより、図18(c)に表すように、ゲート電極150を形成する。
Then, after providing an appropriate resist (not shown), for example, a Pt / Au film to be the
このようにして、第2の実施例によっても、第1の層130と第2の層140との界面を、ゲート電極150の部分(第1の領域250)ではc軸に対して平行で、ソース電極160とドレイン電極170の部分(第2の領域260と第3の領域270)ではc軸に対して垂直(非平行)にできる。これにより、ゲート電極150に対応する第1の領域250では2次元電子ガスが形成されず、また、ソース電極160とドレイン電極170にそれぞれ対応する第2の領域260と第3の領域270では2次元電子ガスが形成され、本実施形態に係る本半導体装置は、コンタクト抵抗が低く、超高周波数、高速特性、低雑音性のノーマリオフ型の動作が可能となる。また、本実施例では、ゲート電極150と第2の層140の間に絶縁膜192を設けているので、動作安定性が高く、また信頼性の高い半導体装置が得られる。
Thus, also in the second embodiment, the interface between the
なお、上記の第1、第2の実施例では、基板110として、サファイアを用いた例を示したが、基板110はこれに限定されない。すなわち、例えばシリコンのような立方晶を基板とした時、トレンチ側面が(111)(−1−1−1)となる(011)ウェーハを用いれば良い。また、サファイアやGaNのような六方晶を用いた時は、トレンチ180の側面が(0001)(000−1)となるウェーハを用いれば良い。
また、本発明の実施形態に用いられる基板110は、作製する半導体装置の第1〜第3の界面251、261、271と、c軸210とのなす角が適切に設定されるように、準備されれば良く、用いる材料は任意である。
In the first and second embodiments described above, an example in which sapphire is used as the
In addition, the
なお、本願明細書を通じて「平行」には、製造工程のばらつき等による厳密な平行からのずれが含まれ、実質的に平行であれば良い。また、同様に、本願明細書を通じて、「垂直」には、厳密な垂直からのずれが含まれ、実質的に垂直であれば良い。 Throughout the present specification, “parallel” includes a strict deviation from parallel due to variations in manufacturing processes and the like, and may be substantially parallel. Similarly, throughout the present specification, “vertical” includes a deviation from strict vertical and may be substantially vertical.
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体装置及びその製造方法を構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, with regard to the specific configuration of each element constituting the semiconductor device and the method for manufacturing the same, the present invention can be similarly implemented by appropriately selecting from a known range and a similar effect can be obtained. Are included within the scope of the present invention.
Moreover, what combined any two or more elements of each specific example in the technically possible range is also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included.
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体装置及びその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体装置及びその製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。 In addition, all semiconductor devices and manufacturing methods that can be implemented by those skilled in the art based on the above-described semiconductor device and manufacturing method described above as embodiments of the present invention include the gist of the present invention. As long as it belongs to the scope of the present invention.
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。 In addition, in the category of the idea of the present invention, those skilled in the art can conceive various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the present invention. .
10、11、20、21、21a〜d、22a〜b、30、31a〜e、32a〜f、40、41、50、51、91〜93 半導体装置
110 基板
111、121、131、141 段差部
113 第1の窒化物半導体
114 主面
117 ウェーハ
118 オリエンテーションフラット
120 バッファ層
130 第1の層
132 斜面
140 第2の層
150 ゲート電極
160 ソース電極
170 ドレイン電極
180 トレンチ
181 凸部
182 凹部
190 マスク材
191 レジスト
192 絶縁膜
210、211 c軸
212 c面
213 a面
214 m面
219a〜c 側面
250 第1の領域
251 第1の界面
260 第2の領域
261 第2の界面
270 第3の領域
271 第3の界面
350 第4の領域
360 第5の領域
370 第6の領域
410 ピエゾ分極
411 電界
412 界面
413 2次元電子ガス
414 フェルミ準位
10, 11, 20, 21, 21a-d, 22a-b, 30, 31a-e, 32a-f, 40, 41, 50, 51, 91-93
Claims (5)
前記第1の層の上に設けられ、前記第1の窒化物半導体よりもバンドギャップが大なる第2の窒化物半導体からなる第2の層と、
前記第1の層と前記第2の層との界面のうち、前記第1の層のc軸に対して実質的に平行な第1の領域において、前記第2の層の上に設けられたゲート電極と、
前記第1の層と前記第2の層との前記界面のうち、前記c軸に対して実質的に非平行な第2の領域における前記第2の層の上、及び、前記第2の領域の端部、の少なくともいずれかに設けられたソース電極と、
前記第1の層と前記第2の層との前記界面のうち、前記c軸に対して実質的に非平行であり前記第2の領域との間に前記第1の領域を介在させる第3の領域における前記第2の層の上、及び、前記第3の領域の端部、の少なくともいずれかに設けられたドレイン電極と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。 A first layer made of a first nitride semiconductor;
A second layer made of a second nitride semiconductor provided on the first layer and having a band gap larger than that of the first nitride semiconductor;
Of the interface between the first layer and the second layer, the first region substantially parallel to the c-axis of the first layer is provided on the second layer. A gate electrode;
Of the interface between the first layer and the second layer, on the second layer in the second region substantially non-parallel to the c-axis, and the second region A source electrode provided on at least one of the end portions of
Of the interface between the first layer and the second layer, the third region is substantially non-parallel to the c-axis and interposes the first region with the second region. A drain electrode provided on at least one of the second layer in the region and an end of the third region;
A semiconductor device comprising:
前記第1の領域は、前記段差部と、前記段差部に隣接する領域と、のいずれか一方に設けられ、
前記第2及び第3の領域は、前記段差部と、前記段差部に隣接する領域と、のいずれか他方に設けられたことを特徴とする請求項1また2に記載の半導体装置。 The first layer has a stepped portion,
The first region is provided in any one of the stepped portion and a region adjacent to the stepped portion,
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second and third regions are provided in any one of the stepped portion and a region adjacent to the stepped portion.
前記第1の領域は、前記トレンチの底面部に設けられ、
前記第2の領域と前記第3の領域は、前記トレンチの前記側面部に設けられたことを特徴とする請求項3記載の半導体装置。 The step portion is a side surface portion of the trench,
The first region is provided on a bottom surface of the trench;
The semiconductor device according to claim 3, wherein the second region and the third region are provided in the side surface portion of the trench.
前記第1の窒化物半導体よりもバンドギャップが大なる第2の窒化物半導体からなり、前記第1の面と、前記第2の面と、前記第3の面と、を覆う第2の層を形成し、
前記第1の面の前記第2の層の上にゲート電極を形成し、
前記第2の面の前記第2の層の上、及び、前記第2の面における前記第1の層と前記第2の層との界面の端部、の少なくともいずれかにソース電極を形成し、
前記第3の面の前記第2の層の上、及び、前記第3の面における前記第1の層と前記第2の層との界面の端部、の少なくともいずれかにドレイン電極を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A first surface made of a first nitride semiconductor, substantially parallel to the c-axis of the first nitride semiconductor, a second surface substantially non-parallel to the c-axis, and the c-axis And a third surface that is substantially non-parallel to the second surface and interposes the first surface,
A second layer made of a second nitride semiconductor having a band gap larger than that of the first nitride semiconductor, and covering the first surface, the second surface, and the third surface. Form the
Forming a gate electrode on the second layer of the first surface;
A source electrode is formed on at least one of the second layer on the second surface and an end portion of the interface between the first layer and the second layer on the second surface. ,
A drain electrode is formed on at least one of the second layer on the third surface and an end of the interface between the first layer and the second layer on the third surface. A method for manufacturing a semiconductor device.
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Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011049521A (en) * | 2009-07-30 | 2011-03-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2012204577A (en) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Nitride semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2012230991A (en) * | 2011-04-26 | 2012-11-22 | Advanced Power Device Research Association | Semiconductor device |
JP2014003146A (en) * | 2012-06-18 | 2014-01-09 | Fujitsu Ltd | Compound semiconductor device and manufacturing method of the same |
WO2015009576A1 (en) * | 2013-07-15 | 2015-01-22 | Hrl Laboratories, Llc | Hemt device and method |
WO2015056745A1 (en) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | ローム株式会社 | Nitride semiconductor device, and manufacturing method for same |
US9601610B1 (en) | 2015-06-18 | 2017-03-21 | Hrl Laboratories, Llc | Vertical super junction III/nitride HEMT with vertically formed two dimensional electron gas |
WO2017126428A1 (en) * | 2016-01-21 | 2017-07-27 | Sony Corporation | Semiconductor device, electronic part, electronic apparatus, and method for fabricating semiconductor device |
EP2779247A3 (en) * | 2013-03-15 | 2017-11-22 | Semiconductor Components Industries, LLC | High electron mobility semiconductor device and manufacturing method therefor |
JP2019160966A (en) * | 2018-03-12 | 2019-09-19 | 富士通株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
WO2019188767A1 (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing same |
-
2008
- 2008-01-18 JP JP2008008773A patent/JP2009170746A/en active Pending
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011049521A (en) * | 2009-07-30 | 2011-03-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2012204577A (en) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Nitride semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2012230991A (en) * | 2011-04-26 | 2012-11-22 | Advanced Power Device Research Association | Semiconductor device |
JP2014003146A (en) * | 2012-06-18 | 2014-01-09 | Fujitsu Ltd | Compound semiconductor device and manufacturing method of the same |
US9595594B2 (en) | 2012-06-18 | 2017-03-14 | Fujitsu Limited | Compound semiconductor device and method for manufacturing the same |
EP2779247A3 (en) * | 2013-03-15 | 2017-11-22 | Semiconductor Components Industries, LLC | High electron mobility semiconductor device and manufacturing method therefor |
WO2015009576A1 (en) * | 2013-07-15 | 2015-01-22 | Hrl Laboratories, Llc | Hemt device and method |
CN105393359A (en) * | 2013-07-15 | 2016-03-09 | Hrl实验室有限责任公司 | HEMT device and method |
US9490357B2 (en) | 2013-07-15 | 2016-11-08 | Hrl Laboratories, Llc | Vertical III-nitride semiconductor device with a vertically formed two dimensional electron gas |
US10325997B2 (en) | 2013-07-15 | 2019-06-18 | Hrl Laboratories, Llc | Vertical III-nitride semiconductor device with a vertically formed two dimensional electron gas |
CN105393359B (en) * | 2013-07-15 | 2018-12-14 | Hrl实验室有限责任公司 | HEMT device and method |
WO2015056745A1 (en) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | ローム株式会社 | Nitride semiconductor device, and manufacturing method for same |
US9799726B1 (en) | 2015-06-18 | 2017-10-24 | Hrl Laboratories, Llc | Vertical super junction III/nitride HEMT with vertically formed two dimensional electron gas |
US9601610B1 (en) | 2015-06-18 | 2017-03-21 | Hrl Laboratories, Llc | Vertical super junction III/nitride HEMT with vertically formed two dimensional electron gas |
JP2017130579A (en) * | 2016-01-21 | 2017-07-27 | ソニー株式会社 | Semiconductor device, electronic component, electronic equipment, and method of manufacturing semiconductor device |
CN108352408A (en) * | 2016-01-21 | 2018-07-31 | 索尼公司 | The manufacturing method of semiconductor device, electronic unit, electronic equipment and semiconductor device |
WO2017126428A1 (en) * | 2016-01-21 | 2017-07-27 | Sony Corporation | Semiconductor device, electronic part, electronic apparatus, and method for fabricating semiconductor device |
TWI732813B (en) * | 2016-01-21 | 2021-07-11 | 日商新力股份有限公司 | Semiconductor device, electronic part, electronic apparatus, and method for fabricating semiconductor device |
CN108352408B (en) * | 2016-01-21 | 2021-09-17 | 索尼公司 | Semiconductor device, electronic component, electronic apparatus, and method for manufacturing semiconductor device |
JP2019160966A (en) * | 2018-03-12 | 2019-09-19 | 富士通株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
JP7102796B2 (en) | 2018-03-12 | 2022-07-20 | 富士通株式会社 | Semiconductor devices and manufacturing methods for semiconductor devices |
WO2019188767A1 (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing same |
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