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公開番号2024138781
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-09
出願番号2023049455
出願日2023-03-27
発明の名称化合物半導体装置
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人弁理士法人iX
主分類H01L 21/338 20060101AFI20241002BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】貫通転位の形成密度を制御することによって性能を向上した化合物半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態は、第1凹凸部を有する第1面と前記第1面の反対側に位置する第2面とを有する半導体基板と、前記第1面上に設けられ、前記第1面に対向して配置された第3面と前記第3面の反対側に位置する第4面とを有し、前記第3面と前記第4面との間にヘテロ接合を有する半導体部と、前記第4面上に設けられた第1電極と、前記第4面上に設けられた第2電極と、前記第4面上で前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた制御電極と、を備える。前記半導体部は、前記第3面と前記第4面との間で、前記第1電極下の領域である第1領域と、前記第3面と前記第4面との間で、前記第2電極下の領域である第2領域と、を含む。前記第1凹凸部は、前記第1領域に対応する位置に設けられる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１凹凸部を有する第１面と前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する半導体基板と、
前記第１面上に設けられ、前記第１面に対向して配置された第３面と前記第３面の反対側に位置する第４面とを有し、前記第３面と前記第４面との間にヘテロ接合を有する半導体部と、
前記第４面上に設けられた第１電極と、
前記第４面上に設けられた第２電極と、
を備え、
前記半導体部は、
前記第３面と前記第４面との間で、前記第１電極下の領域である第１領域と、
前記第３面と前記第４面との間で、前記第２電極下の領域である第２領域と、
を含み、
前記第１凹凸部は、前記第１領域に対応する位置に設けられた化合物半導体装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第４面上で前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた制御電極をさらに備えた請求項１記載の化合物半導体装置。
【請求項３】
前記半導体基板は、第２凹凸部を有し、
前記第２凹凸部は、前記第２領域に対応する位置に設けられた請求項１記載の化合物半導体装置。
【請求項４】
前記半導体部は、前記ヘテロ接合よりも下方に設けられ、前記半導体層内の貫通転位の形成を阻害するマスク層を有し、
前記マスク層は、前記第１領域に対応する位置に第１開口を有し、
前記半導体層は、前記第１開口を介して連続して設けられた請求項１記載の化合物半導体装置。
【請求項５】
前記半導体基板は、第２凹凸部を有し、
前記第２凹凸部は、前記第２領域に対応する位置に設けられ、
前記マスク層は、前記第２領域に対応する位置に第２開口を有し、
前記半導体層は、前記第２開口を介して連続して設けられた請求項４記載の化合物半導体装置。
【請求項６】
前記第２面に設けられた導電層をさらに備えた請求項４記載の化合物半導体装置。
【請求項７】
前記第２電極と前記導電層との間に設けられた貫通電極をさらに備えた請求項６記載の化合物半導体装置。
【請求項８】
第１面と前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する半導体基板と、
前記第１面上に設けられ、前記第１面に対向して配置された第３面と前記第３面の反対側に位置する第４面とを有し、前記第３面と前記第４面との間にヘテロ接合を有する半導体部と、
前記第４面上に設けられた第１電極と、
前記第４面上に設けられた第２電極と、
を備え、
前記半導体部は、
前記第３面と前記第４面との間で、前記第１電極下の領域である第１領域と、
前記第３面と前記第４面との間で、前記第２電極下の領域である第２領域と、
を含み、
前記半導体部は、前記ヘテロ接合よりも下方に設けられ、前記半導体層内の貫通転位の形成を阻害するマスク層を有し、
前記マスク層は、前記第１領域に対応する位置に第１開口を有し、
前記半導体層は、前記第１開口を介して連続して設けられた化合物半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
実施形態は、化合物半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
ヘテロ界面を有する化合物半導体装置では、化合物半導体の積層構造を成膜する際に、構成元素や格子定数の相違によりヘテロ界面から化合物半導体の表面に到達する貫通転位が発生する。貫通転位が電流経路に存在すると、抵抗値の増大やリーク電流の増大等を生ずることが知られている。
【０００３】
貫通転位をゼロにすることは困難なため、貫通転位の形成密度を制御して、化合物半導体装置の性能を向上させたいとの要求がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０００－１６４９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態の化合物半導体装置は、貫通転位の形成密度を制御することによって性能を向上した化合物半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、第１凹凸部を有する第１面と前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する半導体基板と、前記第１面上に設けられ、前記第１面に対向して配置された第３面と前記第３面の反対側に位置する第４面とを有し、前記第３面と前記第４面との間にヘテロ接合を有する半導体部と、前記第４面上に設けられた第１電極と、前記第４面上に設けられた第２電極と、を備える。前記半導体部は、前記第３面と前記第４面との間で、前記第１電極下の領域である第１領域と、前記第３面と前記第４面との間で、前記第２電極下の領域である第２領域と、を含む。前記第１凹凸部は、前記第１領域に対応する位置に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１の実施形態に係る化合物半導体装置を例示する模式的な断面図である。
第１の実施形態に係る化合物半導体装置の一部を例示する模式的な平面図である。
図２のＡ－Ａ線における模式的な断面図である。
図２のＢ－Ｂ線における模式的な断面図である。
第１の実施形態に係る化合物半導体装置の一部を例示する模式的な平面図である。
第１の実施形態に係る化合物半導体装置の一部を例示する模式的な平面図である。
図６のＣ－Ｃ線における模式的な断面図である。
図６のＤ－Ｄ線における模式的な断面図である。
第１の実施形態に係る化合物半導体装置の特性と比較例の化合物半導体装置の特性とを比較したグラフ図である。
第２の実施形態に係る化合物半導体装置を例示する模式的な断面図である。
第２の実施形態に係る化合物半導体装置の特性と比較例の化合物半導体装置の特性とを比較したグラフ図である。
第１の実施形態に係る化合物半導体装置の特性と第２の実施形態に係る化合物半導体装置の特性とを比較したグラフ図である。
第２の実施形態の変形例に係る化合物半導体装置を例示する模式的な断面図である。
第２の実施形態の他の変形例に係る化合物半導体装置を例示する模式的な断面図である。
第２の実施形態の他の変形例に係る化合物半導体装置を例示する模式的な断面図である。
貫通転位の転位密度に対するパラメータの依存性を測定するための試験用サンプルの模式的な断面図である。
図１６の試験用サンプルによる測定結果と対比するために作製した試験用サンプルの模式的な断面図である。
貫通転位の転位密度に対するパラメータの依存性を測定するための試験用サンプルの模式的な断面図である。
貫通転位の転位密度を変化させた場合のパラメータの依存性を示すグラフ図である。
貫通転位の転位密度を変化させた場合のパラメータの依存性を示すグラフ図である。
貫通転位の転位密度を変化させた場合のパラメータの依存性を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、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を適宜省略する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る化合物半導体装置を例示する模式的な断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る化合物半導体装置１は、半導体基板１０と、半導体部３０と、第１電極４０ａと、第２電極４０ｂと、制御電極５０と、を備える。半導体部３０は、半導体基板１０上に設けられる。第１電極４０ａ、第２電極４０ｂおよび制御電極５０は、半導体部３０上に設けられる。第２電極４０ｂは、第１電極４０ａから離れて設けられる。制御電極５０は、第１電極４０ａと第２電極４０ｂとの間に設けられる。
【００１０】
半導体基板１０は、たとえば、ＳｉＣを含む。ＳｉやＡｌ
２
Ｏ
３
（サファイア）を含んでもよい。半導体部３０は、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌよりなる群から少なくとも１つと、Ｎ、ＰおよびＡｓよりなる群から少なくとも１つ選択された少なくとも２つの元素を含む化合物半導体で形成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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