JP7345464B2 - 半導体装置及び高周波モジュール - Google Patents
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Description
1.概要
2.構造例
3.製造方法
4.変形例
5.適用例
まず、図1~図2Bを参照して、本開示の一実施形態に係る半導体装置の概要について説明する。図1は、本実施形態に係る半導体装置の概要を示す縦断面図である。
続いて、図3を参照して、本実施形態に係る半導体装置に備えられる第1のトランジスタ11の具体的な構造例について説明する。図3は、第1のトランジスタ11の具体的な断面構造及び平面構造を示す縦断面図及び平面図である。図3の上段の断面図は、図3の下段の平面図のA-AA線で切断した断面を示す。
次に、図4A~図4Hを参照して、本実施形態に係る半導体装置に備えられる第1のトランジスタ11の製造方法について説明する。図4A~図4Hは、本実施形態に係る半導体装置に備えられる第1のトランジスタ11の製造方法の各工程を説明する縦断面図である。
続いて、図5~図9を参照して、本実施形態に係る半導体装置に備えられる第1のトランジスタ11の構造の変形例について説明する。図5~図9は、第1~第5の変形例に係る第1のトランジスタの断面構造及び平面構造を示す縦断面図及び平面図である。図5~図9の上段の断面図は、それぞれ図5~図9の下段の平面図のA-AA線で切断した断面を示す。
図5に示すように、第1のトランジスタ11Aでは、ソース又はドレイン電極141がコンタクト層130と同様にパターニングされており、ソース又はドレイン電極141は、コンタクト層130と対応する平面形状にて設けられ得る。すなわち、第1のトランジスタ11Aは、ソース又はドレイン電極141がコンタクト層130の上にだけ形成される点が図3で示す第1のトランジスタ11と異なる。
図6に示すように、第1のトランジスタ11Bでは、コンタクト層131は、ソース又はドレイン電極140の下の一部領域に、チャネル方向と直交する方向に延伸する複数の矩形の平面形状にて設けられ得る。すなわち、第1のトランジスタ11Bは、コンタクト層131の平面形状が異なる点が図3で示す第1のトランジスタ11と異なる。
図7に示すように、第1のトランジスタ11Cでは、ソース又はドレイン電極142がコンタクト層131と同様にパターニングされており、ソース又はドレイン電極142は、コンタクト層131と対応する平面形状にて設けられ得る。すなわち、第1のトランジスタ11Cは、ソース又はドレイン電極142がコンタクト層131の上にだけ形成される点が図6で示す第1のトランジスタ11Bと異なる。
図8に示すように、第1のトランジスタ11Dでは、コンタクト層132は、ソース又はドレイン電極140の下の一部領域に、チャネル方向と直交する方向に延伸する複数の矩形の平面形状にて設けられ得る。すなわち、第1のトランジスタ11Dは、コンタクト層132の平面形状が異なる点が図3で示す第1のトランジスタ11と異なる。
図9に示すように、第1のトランジスタ11Eでは、ソース又はドレイン電極143がコンタクト層132と同様にパターニングされており、ソース又はドレイン電極143は、コンタクト層132と対応する平面形状にて設けられ得る。すなわち、第1のトランジスタ11Eは、ソース又はドレイン電極143がコンタクト層132の上にだけ形成される点が図8で示す第1のトランジスタ11Dと異なる。
次に、図10を参照して、本実施形態に係る半導体装置が適用される高周波モジュールについて説明する。図10は、本実施形態に係る半導体装置が適用される高周波モジュールを説明する模試的な斜視図である。
(1)
第1の化合物半導体にて形成されたチャネル層と、
前記第1の化合物半導体と異なる第2の化合物半導体にて前記チャネル層の上に形成されたバリア層と、
前記バリア層の上に設けられたゲート電極と、
前記バリア層の上に前記ゲート電極を挟んで両側に設けられたソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の下にそれぞれ前記バリア層を貫通して設けられたコンタクト層と、
をそれぞれ有する第1及び第2のトランジスタを備え、
前記第1のトランジスタの前記ソース電極又は前記ドレイン電極の平面面積は、前記第2のトランジスタの前記ソース電極又は前記ドレイン電極の平面面積よりも大きく、
前記第1のトランジスタの前記ソース電極と前記ドレイン電極とを結ぶ直線で切断した断面における前記コンタクト層の幅は、前記第2のトランジスタの前記ソース電極と前記ドレイン電極とを結ぶ直線で切断した断面における前記コンタクト層の幅に対応する大きさである、半導体装置。
(2)
前記第1のトランジスタの前記コンタクト層の幅は、前記第2のトランジスタの前記コンタクト層の幅と略同じである、前記(1)に記載の半導体装置。
(3)
前記第2のトランジスタの前記ソース電極又は前記ドレイン電極は、単一の矩形形状で設けられる、前記(1)又は(2)に記載の半導体装置。
(4)
前記第1のトランジスタの前記コンタクト層は、前記ソース電極又は前記ドレイン電極が設けられた平面領域の一部領域に設けられる、前記(1)~(3)のいずれか一項に記載の半導体装置。
(5)
前記第1のトランジスタの前記コンタクト層は、前記ソース電極又は前記ドレイン電極の前記ゲート電極に対向する一部領域に設けられる、前記(4)に記載の半導体装置。
(6)
前記第1のトランジスタの前記コンタクト層の平面形状は、前記ソース電極又は前記ドレイン電極が設けられた平面領域の外周に沿って設けられた中空の矩形形状である、前記(4)又は(5)に記載の半導体装置。
(7)
前記第1のトランジスタの前記コンタクト層の平面形状は、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を結ぶ直線と直交する方向に延伸する複数の長方形形状である、前記(4)又は(5)に記載の半導体装置。
(8)
前記第1のトランジスタの前記コンタクト層は、前記ソース電極又は前記ドレイン電極が設けられた平面領域に設けられる、前記(1)~(3)のいずれか一項に記載の半導体装置。
(9)
前記第1のトランジスタの前記ソース電極又は前記ドレイン電極の平面形状は、中空の矩形形状である、前記(8)に記載の半導体装置。
(10)
前記第1のトランジスタの前記ソース電極又は前記ドレイン電極の平面形状は、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を結ぶ直線と直交する方向に延伸する複数の長方形形状である、前記(8)に記載の半導体装置。
(11)
前記第1の化合物半導体、及び前記第2の化合物半導体は、窒化物半導体である、前記(1)~(10)のいずれか一項に記載の半導体装置。
(12)
前記第1及び第2のトランジスタの前記コンタクト層は、導電型不純物が導入された化合物半導体にて形成される、前記(1)~(11)のいずれか一項に記載の半導体装置。
(13)
前記第1及び第2のトランジスタの前記コンタクト層は、前記チャネル層の前記バリア層が設けられた面上に設けられる、前記(1)~(12)のいずれか一項に記載の半導体装置。
(14)
前記第1及び第2のトランジスタの前記コンタクト層は、前記チャネル層の前記バリア層が設けられた面に形成された凹部を埋め込むように設けられる、前記(1)~(12)のいずれか一項に記載の半導体装置。
(15)
前記第1及び第2のトランジスタの前記コンタクト層は、側面で前記バリア層及び前記チャネル層の界面に接触するように設けられる、前記(1)~(14)のいずれか一項に記載の半導体装置。
(16)
前記ゲート電極は、前記バリア層の上にゲート絶縁膜を介して設けられる、前記(1)に記載の半導体装置。
(17)
第1の化合物半導体にて形成されたチャネル層と、
前記第1の化合物半導体と異なる第2の化合物半導体にて前記チャネル層の上に形成されたバリア層と、
前記バリア層の上に設けられたゲート電極と、
前記バリア層の上に前記ゲート電極を挟んで両側に設けられたソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の下にそれぞれ前記バリア層を貫通して設けられたコンタクト層と、
をそれぞれ有する第1及び第2のトランジスタを備え、
前記第1のトランジスタの前記ソース電極又は前記ドレイン電極の平面面積は、前記第2のトランジスタの前記ソース電極又は前記ドレイン電極の平面面積よりも大きく、
前記第1のトランジスタの前記ソース電極と前記ドレイン電極とを結ぶ直線で切断した断面における前記コンタクト層の幅は、前記第2のトランジスタの前記ソース電極と前記ドレイン電極とを結ぶ直線で切断した断面における前記コンタクト層の幅に対応する大きさである、高周波モジュール。
11 第1のトランジスタ
12 第2のトランジスタ
110 基板
111 チャネル層
113 バリア層
115 バッファ層
117 素子分離領域
120、220 ゲート電極
121 ゲート絶縁膜
130、230 コンタクト層
140、240 ドレイン電極
150 二次元電子ガス
Claims (11)
- 第1の化合物半導体にて形成されたチャネル層と、
前記第1の化合物半導体と異なる第2の化合物半導体にて前記チャネル層の上に形成されたバリア層と、
前記バリア層の上に設けられたゲート電極と、
前記バリア層の上に前記ゲート電極を挟んで両側に設けられたソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の下にそれぞれ前記バリア層を貫通して設けられたコンタクト層と、
をそれぞれ有する第1及び第2のトランジスタを備え、
前記第1のトランジスタの前記ソース電極又は前記ドレイン電極の平面面積は、前記第2のトランジスタの前記ソース電極又は前記ドレイン電極の平面面積よりも大きく、
前記第1のトランジスタの前記ソース電極と前記ドレイン電極とを結ぶ直線で切断した断面における前記コンタクト層の幅は、前記第2のトランジスタの前記ソース電極と前記ドレイン電極とを結ぶ直線で切断した断面における前記コンタクト層の幅に対応する大きさであり、
前記第1のトランジスタの前記コンタクト層は、前記ソース電極又は前記ドレイン電極が設けられた平面領域の一部領域に設けられ、
前記第1のトランジスタの前記コンタクト層の平面形状は、前記ソース電極又は前記ドレイン電極が設けられた平面領域の外周に沿って設けられた中空の矩形形状である、
半導体装置。 - 前記第1のトランジスタの前記コンタクト層の幅は、前記第2のトランジスタの前記コンタクト層の幅と同じである、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第2のトランジスタの前記ソース電極又は前記ドレイン電極は、単一の矩形形状で設けられる、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第1のトランジスタの前記コンタクト層は、前記ソース電極又は前記ドレイン電極の前記ゲート電極に対向する一部領域に設けられる、請求項1に記載の半導体装置。
- 第1の化合物半導体にて形成されたチャネル層と、
前記第1の化合物半導体と異なる第2の化合物半導体にて前記チャネル層の上に形成されたバリア層と、
前記バリア層の上に設けられたゲート電極と、
前記バリア層の上に前記ゲート電極を挟んで両側に設けられたソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の下にそれぞれ前記バリア層を貫通して設けられたコンタクト層と、
をそれぞれ有する第1及び第2のトランジスタを備え、
前記第1のトランジスタの前記ソース電極又は前記ドレイン電極の平面面積は、前記第2のトランジスタの前記ソース電極又は前記ドレイン電極の平面面積よりも大きく、
前記第1のトランジスタの前記ソース電極と前記ドレイン電極とを結ぶ直線で切断した断面における前記コンタクト層の幅は、前記第2のトランジスタの前記ソース電極と前記ドレイン電極とを結ぶ直線で切断した断面における前記コンタクト層の幅に対応する大きさであり、
前記第1のトランジスタの前記コンタクト層は、前記ソース電極又は前記ドレイン電極が設けられた平面領域に設けられ、
前記第1のトランジスタの前記ソース電極又は前記ドレイン電極の平面形状は、中空の矩形形状である、
半導体装置。 - 前記第1の化合物半導体、及び前記第2の化合物半導体は、窒化物半導体である、請求項1~5のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1及び第2のトランジスタの前記コンタクト層は、導電型不純物が導入された化合物半導体にて形成される、請求項1~6のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1及び第2のトランジスタの前記コンタクト層は、前記チャネル層の前記バリア層が設けられた面上に設けられる、請求項1~7のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1及び第2のトランジスタの前記コンタクト層は、前記チャネル層の前記バリア層が設けられた面に形成された凹部を埋め込むように設けられる、請求項1~7のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1及び第2のトランジスタの前記コンタクト層は、側面で前記バリア層及び前記チャネル層の界面に接触するように設けられる、請求項1~9のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 第1の化合物半導体にて形成されたチャネル層と、
前記第1の化合物半導体と異なる第2の化合物半導体にて前記チャネル層の上に形成されたバリア層と、
前記バリア層の上に設けられたゲート電極と、
前記バリア層の上に前記ゲート電極を挟んで両側に設けられたソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の下にそれぞれ前記バリア層を貫通して設けられたコンタクト層と、
をそれぞれ有する第1及び第2のトランジスタを備え、
前記第1のトランジスタの前記ソース電極又は前記ドレイン電極の平面面積は、前記第2のトランジスタの前記ソース電極又は前記ドレイン電極の平面面積よりも大きく、
前記第1のトランジスタの前記ソース電極と前記ドレイン電極とを結ぶ直線で切断した断面における前記コンタクト層の幅は、前記第2のトランジスタの前記ソース電極と前記ドレイン電極とを結ぶ直線で切断した断面における前記コンタクト層の幅に対応する大きさであり、
前記第1のトランジスタの前記コンタクト層は、前記ソース電極又は前記ドレイン電極が設けられた平面領域の一部領域に設けられ、
前記第1のトランジスタの前記コンタクト層の平面形状は、前記ソース電極又は前記ドレイン電極が設けられた平面領域の外周に沿って設けられた中空の矩形形状である、
高周波モジュール。
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