JP2011040676A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このHEMT素子10においては、基板11としてn−GaN(n型のGaNウェハ)が用いられる。この上に、リーク電流の低減及び電流コラプス抑制等のためにp型GaN層(導電性半導体層)12が形成される。p型GaN層12の上に、ノンドープAlN層(半絶縁性半導体層)13が形成され、その上に、半絶縁性GaNからなる電子走行層(能動層)14、n−AlGaNからなる電子供給層(能動層)15が、MBE法、MOVPE法等によって順次形成される。
【選択図】図1
Description
本発明の半導体装置は、基板上に、化学式AlxMyGa1−x−yN(0≦x<1、0≦y<1、0≦x+y<1、ここで、MはIn、Bのうちの1種を少なくとも含む)で表される組成をもつ能動層が形成された構成を具備し、前記基板と前記能動層との間に、化学式AlpMqGa1−p−qN(0≦p<1、0≦q<1、0≦p+q<1)で表される組成をもつ導電性半導体層が形成された構成を具備する半導体装置であって、前記能動層と前記導電性半導体層との間に、化学式AlrMsGa1−r−sN(p<r<1、x<r、0≦s<1、0≦r+s<1)で表される組成をもつ半絶縁性半導体層が形成されたことを特徴とする。
本発明の半導体装置において、前記導電性半導体層における導電率は、前記基板側で高く、前記半絶縁性半導体層側で低く設定されたことを特徴とする。
本発明の半導体装置において、前記半絶縁性半導体層の組成は厚さ方向において変動し、前記導電性半導体層側で、r=p、s=q、前記能動層側で、r=x、s=yであり、前記導電性半導体層側と前記能動層側の中間において、p<r、x<rとなる領域を具備することを特徴とする。
本発明の半導体装置において、前記導電性半導体層の組成は厚さ方向において変動し、前記半絶縁性半導体層側で、p=r、q=sであることを特徴とする。
本発明の半導体装置は、基板上に、化学式AlxMyGa1−x−yN(0≦x<1、0≦y<1、0≦x+y<1、ここで、MはIn、Bのうちの1種を少なくとも含む)で表される組成をもつ能動層が形成された構成を具備する半導体装置であって、前記基板と前記能動層との間に、化学式AlpMqGa1−p−qN(0≦p<1、0≦q<1、0≦p+q<1)で表される組成をもつ導電性半導体層と、化学式AlrMsGa1−r−sN(p<r<1、x<r、0≦s<1、0≦r+s<1)で表される組成をもつ半絶縁性半導体層とが、前記導電性半導体層が前記基板側に、前記半絶縁性半導体層が前記能動層側にそれぞれくるように、交互にそれぞれ2層以上が形成されたことを特徴とする。
本発明の半導体装置において、前記基板側に設けられた前記導電性半導体層の導電率は、前記能動層側に設けられた前記導電性半導体層の導電率よりも高いことを特徴とする。
本発明の半導体装置において、前記基板はn型導電性をもち、前記導電性半導体層はp型導電性をもつことを特徴とする。
本発明の半導体装置において、前記基板は半絶縁性であることを特徴とする。
本発明の半導体装置において、前記基板は窒化ガリウムであることを特徴とする。
本発明の半導体装置において、前記基板はサファイアであることを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造方法は、前記半導体装置の製造方法であって、前記基板上に、前記導電性半導体層、前記半絶縁性半導体層、及び前記能動層を、同一の結晶成長装置内で順次形成することを特徴とする。
図1に、第1の実施の形態に係るHEMT素子の断面構造を示す。このHEMT素子10においては、基板11としてn−GaN(n型のGaNウェハ)が用いられる。この上に、リーク電流の低減及び電流コラプス抑制等のためにp型GaN層(導電性半導体層)12が形成される。p型GaN層12におけるp型ドーパントとしては、MgやZnが用いられ、この層の形成は、MBE法やMOVPE法によって行うことができる。
第2の実施の形態のHEMT素子においては、第1の実施の形態のHEMT素子におけるp型GaN層(導電性半導体層)12とノンドープAlN層(半絶縁性半導体層)13とのなす構造を、別の構成とすることにより、同様の効果を奏する。
11、91 基板
12、22、92 p型GaN層(導電性半導体層)
13、23 ノンドープAlN層(半絶縁性半導体層)
14、93 電子走行層(能動層)
15 94 電子供給層(能動層)
16、95 ソース電極
17、96 ドレイン電極
18、97 ゲート電極
Claims (11)
- 基板上に、化学式AlxMyGa1−x−yN(0≦x<1、0≦y<1、0≦x+y<1、ここで、MはIn、Bのうちの1種を少なくとも含む)で表される組成をもつ能動層が形成された構成を具備し、前記基板と前記能動層との間に、化学式AlpMqGa1−p−qN(0≦p<1、0≦q<1、0≦p+q<1)で表される組成をもつ導電性半導体層が形成された構成を具備する半導体装置であって、
前記能動層と前記導電性半導体層との間に、化学式AlrMsGa1−r−sN(p<r<1、x<r、0≦s<1、0≦r+s<1)で表される組成をもつ半絶縁性半導体層が形成されたことを特徴とする半導体装置。 - 前記導電性半導体層における導電率は、前記基板側で高く、前記半絶縁性半導体層側で低く設定されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記半絶縁性半導体層の組成は厚さ方向において変動し、
前記導電性半導体層側で、r=p、s=q、
前記能動層側で、r=x、s=yであり、
前記導電性半導体層側と前記能動層側の中間において、p<r、x<rとなる領域を具備することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。 - 前記導電性半導体層の組成は厚さ方向において変動し、
前記半絶縁性半導体層側で、p=r、q=sであることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の半導体装置。 - 基板上に、化学式AlxMyGa1−x−yN(0≦x<1、0≦y<1、0≦x+y<1、ここで、MはIn、Bのうちの1種を少なくとも含む)で表される組成をもつ能動層が形成された構成を具備する半導体装置であって、
前記基板と前記能動層との間に、化学式AlpMqGa1−p−qN(0≦p<1、0≦q<1、0≦p+q<1)で表される組成をもつ導電性半導体層と、
化学式AlrMsGa1−r−sN(p<r<1、x<r、0≦s<1、0≦r+s<1)で表される組成をもつ半絶縁性半導体層とが、
前記導電性半導体層が前記基板側に、前記半絶縁性半導体層が前記能動層側にそれぞれくるように、交互にそれぞれ2層以上が形成されたことを特徴とする半導体装置。 - 前記基板側に設けられた前記導電性半導体層の導電率は、前記能動層側に設けられた前記導電性半導体層の導電率よりも高いことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
- 前記基板はn型導電性をもち、前記導電性半導体層はp型導電性をもつことを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記基板は半絶縁性であることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記基板は窒化ガリウムであることを特徴とする請求項7または8に記載の半導体装置。
- 前記基板はサファイアであることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記基板上に、前記導電性半導体層、前記半絶縁性半導体層、及び前記能動層を、同一の結晶成長装置内で順次形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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