JP7170940B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
図1および図2のそれぞれは、本実施の形態1におけるトランジスタ100(半導体装置)の構成を概略的に示す断面斜視図および上面図である。図3および図4のそれぞれは、図2の線III-IIIおよび線IV-IVに沿う断面図である。
図12および図13のそれぞれは、本実施の形態1の変形例におけるトランジスタ100V(半導体装置)の構成を概略的に示す断面斜視図および上面図である。図14および図15のそれぞれは、図13の線XIV-XIVおよび線XV-XVに沿う断面図である。
図16および図17のそれぞれは、本実施の形態2におけるトランジスタ200(半導体装置)の構成を概略的に示す断面斜視図および上面図である。図18は、図17の線XVIII-XVIIIに沿う断面図である。
図19および図20のそれぞれは、本実施の形態3におけるトランジスタ300(半導体装置)の構成を概略的に示す断面斜視図および上面図である。図21は、図20の線XXI-XXIに沿う断面図である。
図22は、本実施の形態4におけるトランジスタ400(半導体装置)の構成を概略的に示す断面斜視図である。図23は、図22の上面図である。図24は、図23の線XXIV-XXIVに沿う断面図である。
図25および図26のそれぞれは、本実施の形態5におけるトランジスタ500(半導体装置)の構成を概略的に示す断面斜視図および上面図である。図27および図28のそれぞれは、図26の線XXVII-XXVIIおよび線XXVIII-XXVIIIに沿う断面図である。
図29および図30のそれぞれは、本実施の形態6におけるトランジスタ600(半導体装置)の構成を概略的に示す断面斜視図および上面図である。図31および図32のそれぞれは、図30の線XXXI-XXXIおよび線XXXII-XXXIIに沿う断面図である。
Claims (19)
- 厚み方向に垂直な面内方向において互いに直交する第1の方向および第2の方向を有し、マイクロ波帯において動作可能な半導体装置であって、
窒化物系半導体からなる第1のp型層と、
前記第1のp型層上に設けられ、キャリアとして電子を有する半導体領域を含むソース層と、
前記ソース層上に設けられたソース電極と、
前記第1のp型層上において前記ソース層から間隔を空けて前記第1の方向において対向して設けられ、キャリアとして電子を有する半導体領域を含むドレイン層と、
前記ドレイン層上に設けられたドレイン電極と、
前記ソース電極および前記ドレイン電極から離されて、前記第1の方向において前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられたゲート電極と、
前記第1のp型層上において前記ソース層と前記ドレイン層との間に設けられ、前記第2の方向において交互にチャネル領域およびゲート領域が配置されたチャネル構造と、
を備え、前記チャネル構造は、
前記チャネル領域の少なくとも一部を構成し、窒化物系半導体からなるチャネル層と、
前記ゲート領域の少なくとも一部を構成し、前記ゲート電極と前記第1のp型層とを電気的に接続するゲート層と、
を含む、半導体装置。 - 前記ゲート層がp型の窒化物系半導体からなることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記ゲート層が多結晶構造を有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。
- 前記チャネル層がn型またはアンドープの単層によって構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1項に記載の半導体装置。
- 前記チャネル層が、第1チャネル膜と前記第1チャネル膜上に設けられ前記第1チャネル膜よりも禁制帯幅が広い第2チャネル膜とによって構成されるヘテロ接合層であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記チャネル層は、互いに積層された複数のヘテロ接合層を含み、前記複数のヘテロ接合層の各々が、第1チャネル膜と前記第1チャネル膜上に設けられ前記第1チャネル膜よりも禁制帯幅が広い第2チャネル膜とによって構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1項に記載の半導体装置。
- 前記ソース層が、第1ソース膜と、前記第1ソース膜上に設けられ前記第1ソース膜よりも禁制帯幅が広い第2ソース膜とを有していることを特徴とする、請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記ドレイン層が、第1ドレイン膜と、前記第1ドレイン膜上に設けられ前記第1ドレイン膜よりも禁制帯幅が広い第2ドレイン膜とを有していることを特徴とする、請求項1から7のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記チャネル領域上に、前記ゲート電極と電気的に接続され窒化物系半導体からなる第2のp型層をさらに備える、請求項1から8のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記ソース層と前記第1のp型層との間に、前記第1のp型層よりも禁制帯幅が広い窒化物系半導体からなる層間膜をさらに備える、請求項1から9のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記ドレイン層と前記第1のp型層との間に、前記第1のp型層よりも禁制帯幅が広い窒化物系半導体からなる層間膜をさらに備える、請求項1から10のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記チャネル層が、前記ゲート層の不純物濃度と等しいかまたはより低い不純物濃度を有することを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記チャネル層は、互いに積層された複数のヘテロ接合層を含み、前記複数のヘテロ接合層の各々は、第1チャネル膜と前記第1チャネル膜上に設けられ前記第1チャネル膜よりも禁制帯幅が広い第2チャネル膜とによって構成されており、
前記複数のヘテロ接合層は第1のヘテロ接合層および第2のヘテロ接合層を含み、前記第1のヘテロ接合層は前記第2のヘテロ接合層と前記第1のp型層との間に配置されており、前記厚み方向における前記第2のヘテロ接合層の平均的Al組成が、前記厚み方向における前記第1のヘテロ接合層の平均的Al組成よりも低いことを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記チャネル層は、互いに積層された複数のヘテロ接合層を含み、前記複数のヘテロ接合層の各々は、第1チャネル膜と前記第1チャネル膜上に設けられ前記第1チャネル膜よりも禁制帯幅が広い第2チャネル膜とによって構成されており、
前記複数のヘテロ接合層は第1のヘテロ接合層および第2のヘテロ接合層を含み、前記第1のヘテロ接合層は前記第2のヘテロ接合層と前記第1のp型層との間に配置されており、前記厚み方向における前記第2のヘテロ接合層の平均的Al組成が、前記厚み方向における前記第1のヘテロ接合層の平均的Al組成よりも高いことを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記チャネル層は、第1チャネル膜と前記第1チャネル膜上に設けられ前記第1チャネル膜よりも禁制帯幅が広い第2チャネル膜とによって構成されるヘテロ接合層を含み、前記第2チャネル膜がn型を有していることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記チャネル層は、互いに積層された複数のヘテロ接合層を含み、前記複数のヘテロ接合層の各々は、第1チャネル膜と前記第1チャネル膜上に設けられ前記第1チャネル膜よりも禁制帯幅が広い第2チャネル膜とによって構成されており、
前記複数のヘテロ接合層は第1のヘテロ接合層および第2のヘテロ接合層を含み、前記第1のヘテロ接合層は前記第2のヘテロ接合層と前記第1のp型層との間に配置されており、前記厚み方向における前記第2のヘテロ接合層の平均的ドーピング濃度が、前記厚み方向における前記第1のヘテロ接合層の平均的ドーピング濃度よりも低いことを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記チャネル層は、互いに積層された複数のヘテロ接合層を含み、前記複数のヘテロ接合層の各々は、第1チャネル膜と前記第1チャネル膜上に設けられ前記第1チャネル膜よりも禁制帯幅が広い第2チャネル膜とによって構成されており、
前記複数のヘテロ接合層は第1のヘテロ接合層および第2のヘテロ接合層を含み、前記第1のヘテロ接合層は前記第2のヘテロ接合層と前記第1のp型層との間に配置されており、前記厚み方向における前記第2のヘテロ接合層の平均的ドーピング濃度が、前記厚み方向における前記第1のヘテロ接合層の平均的ドーピング濃度よりも高いことを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記第1のp型層を支持する基板をさらに備え、前記ソース層および前記ドレイン層の各々と前記基板との間に前記第1のp型層が配置されている、請求項1から17のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1のp型層と前記基板との間に核生成層をさらに備える、請求項18に記載の半導体装置。
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