JP2015060896A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置は、第1のGaN系半導体の第1の半導体層14と、第1のGaN系半導体よりバンドギャップの小さい第2のGaN系半導体の第2の半導体層16と、第2のGaN系半導体よりバンドギャップの大きい第3のGaN系半導体の第3の半導体層18と、第3のGaN系半導体よりバンドギャップの小さい第4のGaN系半導体の第4の半導体層20と、第4のGaN系半導体よりバンドギャップの大きい第5のGaN系半導体の第5の半導体層22と、一端が第5の半導体層22に位置し、他端が第3の半導体層18に位置するトレンチ24と、トレンチ24内壁上に設けられるゲート絶縁膜26と、ゲート絶縁膜26上に設けられるゲート電極28と、第5の半導体層22上に設けられるソース電極30とドレイン電極32と、を備える。
【選択図】図1
Description
本実施形態の半導体装置は、第1のGaN系半導体の第1の半導体層と、第1の半導体層の上方に設けられ、第1のGaN系半導体よりバンドギャップの小さい第2のGaN系半導体の第2の半導体層と、第2の半導体層の上方に設けられ、第2のGaN系半導体よりバンドギャップの大きい第3のGaN系半導体の第3の半導体層と、第3の半導体層の上方に設けられ、第3のGaN系半導体よりバンドギャップの小さい第4のGaN系半導体の第4の半導体層と、第4の半導体層の上方に設けられ、第4のGaN系半導体よりバンドギャップの大きい第5のGaN系半導体の第5の半導体層と、第3の半導体層、第4の半導体層、および、第5の半導体層上に設けられるゲート絶縁膜と、第3の半導体層、第4の半導体層、および、第5の半導体層との間にゲート絶縁膜を介して設けられるゲート電極と、第5の半導体層上に設けられるソース電極と、第5の半導体層上に、ソース電極に対し、ゲート電極の反対側に設けられるドレイン電極と、を備える。
本実施形態の半導体装置は、第3の半導体層と第4の半導体層との間に、窒化アルミニウム(AlN)層が設けられること以外は、第1の実施形態と同様である。したがって、第1の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
本実施形態の半導体装置は、第1のGaN系半導体の第1の半導体層と、第1の半導体層の上方に設けられ、第1のGaN系半導体よりバンドギャップの小さい第2のGaN系半導体の第2の半導体層と、第2の半導体層の上方に設けられ、第2のGaN系半導体よりバンドギャップの大きい第3のGaN系半導体の第3の半導体層と、第3の半導体層の上方に設けられ、第3のGaN系半導体よりバンドギャップの小さい第4のGaN系半導体の第4の半導体層と、第4の半導体層の上方に設けられ、第4のGaN系半導体よりバンドギャップの大きい第5のGaN系半導体の第5の半導体層と、第3の半導体層と第4の半導体層との間に設けられるAlN層と、AlN層、第4の半導体層、および、第5の半導体層上に設けられるゲート絶縁膜と、AlN層、第4の半導体層、および、第5の半導体層との間にゲート絶縁膜を介して設けられるゲート電極と、第5の半導体層上に設けられるソース電極と、第5の半導体層上に、ソース電極に対し、ゲート電極の反対側に設けられるドレイン電極と、を備える。
本実施形態の半導体装置は、第1のGaN系半導体の第1の半導体層と、第1の半導体層の上方に設けられ、第1のGaN系半導体よりバンドギャップの小さい第2のGaN系半導体の第2の半導体層と、第2の半導体層の上方に設けられ、第2のGaN系半導体よりバンドギャップの大きい第3のGaN系半導体の第3の半導体層と、第3の半導体層の上方に設けられ、第3のGaN系半導体よりバンドギャップの小さい第4のGaN系半導体の第4の半導体層と、第4の半導体層の上方に設けられ、第4のGaN系半導体よりバンドギャップの大きい第5のGaN系半導体の第5の半導体層と、第2の半導体層と第3の半導体層との間に設けられるAlN層と、AlN層、第3の半導体層、第4の半導体層、および、第5の半導体層上に設けられるゲート絶縁膜と、AlN層、第3の半導体層、第4の半導体層、および、第5の半導体層との間にゲート絶縁膜を介して設けられるゲート電極と、第5の半導体層上に設けられるソース電極と、第5の半導体層上に、ソース電極に対し、ゲート電極の反対側に設けられるドレイン電極と、を備える。
12 バッファ層
14 第1の半導体層
16 第2の半導体層
18 第3の半導体層
20 第4の半導体層
22 第5の半導体層
24 トレンチ
26 ゲート絶縁膜
28 ゲート電極
30 ソース電極
32 ドレイン電極
40 AlN層
42 AlN層
100 トランジスタ
200 トランジスタ
300 トランジスタ
Claims (20)
- 第1のGaN系半導体の第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上方に設けられ、前記第1のGaN系半導体よりバンドギャップの小さい第2のGaN系半導体の第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上方に設けられ、前記第2のGaN系半導体よりバンドギャップの大きい第3のGaN系半導体の第3の半導体層と、
前記第3の半導体層の上方に設けられ、前記第3のGaN系半導体よりバンドギャップの小さい第4のGaN系半導体の第4の半導体層と、
前記第4の半導体層の上方に設けられ、前記第4のGaN系半導体よりバンドギャップの大きい第5のGaN系半導体の第5の半導体層と、
前記第3の半導体層、前記第4の半導体層、および、前記第5の半導体層上に設けられるゲート絶縁膜と、
前記第3の半導体層、前記第4の半導体層、および、前記第5の半導体層との間に前記ゲート絶縁膜を介して設けられるゲート電極と、
前記第5の半導体層上に設けられるソース電極と、
前記第5の半導体層上に、前記ソース電極に対し、前記ゲート電極の反対側に設けられるドレイン電極と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1の半導体層の膜厚が、前記第2の半導体層の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 前記第1のGaN系半導体がAlX1InY1Ga1−(X1+Y1)N(0≦X1≦1、0≦Y1≦1、0≦X1+Y1<1)であり、
前記第2のGaN系半導体がAlX2InY2Ga1−(X2+Y2)N(0≦X2≦1、0≦Y2≦1、0≦X2+Y2<1)であり、
前記第3のGaN系半導体がAlX3InY3Ga1−(X3+Y3)N(0≦X3≦1、0≦Y3≦1、0≦X3+Y3<1)であり、
前記第4のGaN系半導体がAlX4InY4Ga1−(X4+Y4)N(0≦X4≦1、0≦Y4≦1、0≦X4+Y4<1)であり、
前記第5のGaN系半導体がAlX5InY5Ga1−(X5+Y5)N(0≦X5≦1、0≦Y5≦1、0≦X5+Y5<1)であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の半導体装置。 - 前記X1+Y1、X2+Y2、X3+Y3、X4+Y4、X5+Y5が、
X1+Y1>X2+Y2、X3+Y3>X2+Y2、かつ、X5+Y5>X4+Y4の関係を充足することを特徴とする請求項3記載の半導体装置。 - 前記X1、X3、X5が、X5>X3≧X1の関係を充足することを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
- 前記第2の半導体層の膜厚が300nm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項5いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記第3の半導体層の膜厚が5nm以上30nm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項6いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記第5の半導体層がSi(シリコン)を含有することを特徴とする請求項1ないし請求項7いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記Y3、Y5が、Y5>Y3の関係を充足することを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
- 前記第3の半導体層と前記第4の半導体層との間に設けられるAlN層を、さらに備えることを特徴とする請求項1ないし請求項9いずれか一項記載の半導体装置。
- 第1のGaN系半導体の第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上方に設けられ、前記第1のGaN系半導体よりバンドギャップの小さい第2のGaN系半導体の第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上方に設けられ、前記第2のGaN系半導体よりバンドギャップの大きい第3のGaN系半導体の第3の半導体層と、
前記第3の半導体層の上方に設けられ、前記第3のGaN系半導体よりバンドギャップの小さい第4のGaN系半導体の第4の半導体層と、
前記第4の半導体層の上方に設けられ、前記第4のGaN系半導体よりバンドギャップの大きい第5のGaN系半導体の第5の半導体層と、
前記第2の半導体層と前記第3の半導体層との間に設けられるAlN層と、
前記AlN層、前記第3の半導体層、前記第4の半導体層、および、前記第5の半導体層上に設けられるゲート絶縁膜と、
前記AlN層、前記第3の半導体層、前記第4の半導体層、および、前記第5の半導体層との間に前記ゲート絶縁膜を介して設けられるゲート電極と、
前記第5の半導体層上に設けられるソース電極と、
前記第5の半導体層上に、前記ソース電極に対し、前記ゲート電極の反対側に設けられるドレイン電極と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1の半導体層の膜厚が、前記第2の半導体層の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項11記載の半導体装置。
- 前記第1のGaN系半導体がAlX1InY1Ga1−(X1+Y1)N(0≦X1≦1、0≦Y1≦1、0≦X1+Y1<1)であり、
前記第2のGaN系半導体がAlX2InY2Ga1−(X2+Y2)N(0≦X2≦1、0≦Y2≦1、0≦X2+Y2<1)であり、
前記第3のGaN系半導体がAlX3InY3Ga1−(X3+Y3)N(0≦X3≦1、0≦Y3≦1、0≦X3+Y3<1)であり、
前記第4のGaN系半導体がAlX4InY4Ga1−(X4+Y4)N(0≦X4≦1、0≦Y4≦1、0≦X4+Y4<1)であり、
前記第5のGaN系半導体がAlX5InY5Ga1−(X5+Y5)N(0≦X5≦1、0≦Y5≦1、0≦X5+Y5<1)であることを特徴とする請求項11または請求項12記載の半導体装置。 - 前記X1+Y1、X2+Y2、X3+Y3、X4+Y4、X5+Y5が、
X1+Y1>X2+Y2、X3+Y3>X2+Y2、かつ、X5+Y5>X4+Y4の関係を充足することを特徴とする請求項13記載の半導体装置。 - 前記X1、X3、X5が、X5>X3≧X1の関係を充足することを特徴とする請求項13記載の半導体装置。
- 前記第2の半導体層の膜厚が300nm以下であることを特徴とする請求項11ないし請求項15いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記第5の半導体層がSi(シリコン)を含有することを特徴とする請求項11ないし請求項16いずれか一項記載の半導体装置。
- 前記Y3、Y5が、Y5>Y3の関係を充足することを特徴とする請求項13記載の半導体装置。
- 前記AlN層の膜厚が1nm以上10nm以下であることを特徴とする請求項11ないし請求項18いずれか一項記載の半導体装置。
- 第1のGaN系半導体の第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上方に設けられ、前記第1のGaN系半導体よりバンドギャップの小さい第2のGaN系半導体の第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上方に設けられ、前記第2のGaN系半導体よりバンドギャップの大きい第3のGaN系半導体の第3の半導体層と、
前記第3の半導体層の上方に設けられ、前記第3のGaN系半導体よりバンドギャップの小さい第4のGaN系半導体の第4の半導体層と、
前記第4の半導体層の上方に設けられ、前記第4のGaN系半導体よりバンドギャップの大きい第5のGaN系半導体の第5の半導体層と、
前記第3の半導体層と前記第4の半導体層との間に設けられるAlN層と、
前記AlN層、前記第4の半導体層、および、前記第5の半導体層上に設けられるゲート絶縁膜と、
前記AlN層、前記第4の半導体層、および、前記第5の半導体層との間に前記ゲート絶縁膜を介して設けられるゲート電極と、
前記第5の半導体層上に設けられるソース電極と、
前記第5の半導体層上に、前記ソース電極に対し、前記ゲート電極の反対側に設けられるドレイン電極と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
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