实施方式的半导体装置，具备：氮化物半导体层；在氮化物半导体层上形成的栅电极；在氮化物半导体层上形成的源电极；在氮化物半导体层上相对于栅电极而与源电极相反的一侧形成的漏电极；在漏电极与栅电极之间的氮化物半导体层上形成的第一氮化硅膜；以及形成在氮化物半导体层与栅电极之间、硅对氮的原子比低于上述第一氮化硅膜的第二氮化硅膜。
【技术实现步骤摘要】
本申请主张以日本专利申请2013 - 59322号（申请日：2013年3月22日）为基础 申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。
本专利技术的实施方式涉及。
技术介绍
具有较高的绝缘击穿强度的氮化物半导体被期待向功率电子器件用半导体装置 或高频功率半导体装置等的应用。但是，在施加了高电压时，导通电阻增大、漏电流大幅减 少的称为电流崩塌（current collapse)的现象变得显著。已知该现象对半导体装置的特 性带来影响。 为了实现高性能的氮化物类半导体装置，希望抑制电流崩塌。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供一种实现了电流崩塌的抑制的。 实施方式的半导体装置的特征在于，具有：氮化物半导体层；栅电极，在氮化物半 导体层上形成；源电极，在氮化物半导体层上形成；漏电极，在氮化物半导体层上相对于栅 电极而与源电极相反的一侧形成；第一氮化硅膜，在漏电极与上述栅电极之间的氮化物半 导体层上形成；以及第二氮化硅膜，形成在氮化物半导体层与栅电极之间，该第二氮化硅膜 的硅对氮的原子比低于上述第一氮化硅膜。 【附图说明】 图1是表示第一实施方式的半导体装置的结构的剖面图。 图2是表示多个器件构造与电流崩塌的关系的图。 图3是表示关于多个氮化硅膜的栅漏电流的评价结果的图。 图4是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法的工序剖面图。 图5是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法的工序剖面图。 图6是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法的工序剖面图。 图7是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法的工序剖面图。 图8是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法的工序剖面图。 图9是表示第五实施方式的半导体装置的结构的剖面图。 图10是表示第六实施方式的半导体装置的结构的剖面图。 图11是表示第七实施方式的半导体装置的结构的剖面图。 图12是表示第八实施方式的半导体装置的结构的剖面图。 【具体实施方式】 本说明书中，设硅对氮的原子比表示同一体积中的硅原子的个数相对于氮原子的 个数的比(硅原子个数/氮原子个数)。 (第一实施方式） 图1是表示本实施方式的半导体装置的结构的剖面图。该半导体装置形成在基板 10上的氮化物半导体层11上。基板10例如是硅（Si)。 在基板10与氮化物半导体层11之间，设置缓冲层(未图示)。缓冲层具备将基板 10与氮化物半导体层11之间的晶格不匹配缓和的功能。缓冲层例如由氮化铝镓(Al xGai_ ΧΝ (0 < X < 1))的多层构造形成。 此外，氮化物半导体层11具备动作层(沟道层）11a与势垒层（电子供给层）lib的 层叠构造。动作层11a例如是氮化镓（GaN)，势垒层lib例如是氮化铝镓（AlGaN)。势垒 层lib能够由氮化镓（GaN)、氮化铝镓（Al xGai_xN (0 < X < 1))、氮化铟（InN)、氮化铟铝 (IriyAli -yN (0 < y < 1))、氮化铟镓（InzGal - zN (0 < z < 1))等的某一个或他们的组 合构成。 在动作层11a与势垒层lib之间，形成有异质结界面。例如，动作层11a的膜厚是 0· 1?10 μ m，势垒层1 lb的膜厚是10?50nm。 本实施方式中，示出了作为利用2层氮化物半导体层的异质结的电场效应晶体管 的高电子迁移率晶体管（HEMT)的例子。但是，不限于2层，对具有各种层构造的氮化物半 导体层也能够应用本实施方式的构造。如本实施方式那样，利用异质结的HEMT由于沟道迁 移率高，所以能够使导通电阻减小，适合于功率电子器件用半导体装置。此外，高的沟道迁 移率也适合于高频动作。 在氮化物半导体层11上，以之间夹有第二氮化硅膜12的方式形成栅电极14。第 二氮化硅膜12作为栅绝缘膜发挥功能。栅电极14例如是金属电极。金属电极例如是镍 (Ni)电极、钛（Ti)电极、铝（A1)电极、或氮化钛（TiN)。 此外，在氮化物半导体层11上，以之间夹有栅电极14的方式设置源电极16和漏 电极18。源电极16和漏电极18分别与栅电极14分离。源电极16和漏电极18例如是金 属电极，金属电极例如是以铝（A1)为主成分的电极。优选的是，源电极16以及漏电极18、 与氮化物半导体层11之间是欧姆接触。 在源电极16与栅电极14之间、以及漏电极18与栅电极之间的氮化物半导体层11 上，形成第一氮化娃膜20。第一氮化娃膜20与氮化物半导体层11的表面相接而形成。第 一氮化硅膜20作为保护栅电极14与源电极16、栅电极14与漏电极18之间的氮化物半导 体层11的表面的表面保护膜(或钝化膜）发挥功能。 第二氮化硅膜12与第一氮化硅膜20相比，膜中的硅（Si) /氮（N)比即硅原子 与氮原子的原子比较低。例如，第一氮化硅膜20的硅对氮的原子比大于等于0. 75且小 于0. 9,第二氮化娃膜12的娃对氮的原子比大于等于0. 6且小于0. 75。另外，氮化娃膜 的娃对氮的原子比能够利用基于卢瑟福背散射分析（RBS :Rutherford Backscattering Spectrometry)、X 线光电子光谱（XPS :X - ray photoelectron spectroscopy)的测定而 导出。 在利用氮化物半导体的半导体装置中，已知当对源电极一漏电极间施加了高电压 应力（high voltage stress)时，产生漏电流减少的称为电流崩塌的现象。电流崩塌的原 因被认为是在半导体装置的电流路径中形成的电荷陷讲（charge trapping)。 通常，铝（A1)容易与氧结合，在势垒层lib的氮化铝镓的晶体成长中引入氧。与 铝结合了的氧作为电荷的陷阱发挥功能。此外，势垒层lib的最表面的氮在晶体成长中或 之后的制造工序中容易脱离而产生氮缺陷。该氮缺陷作为电荷的陷阱发挥功能。 当在源电极一漏电极间施加了高电压应力时，电荷陷于电流路径中存在的氧及氮 缺陷等的表面能级中。结果，漏电流减少，认为发生电流崩塌。 引起电流崩塌的表面能级的量被认为依存于在氮化物半导体表面形成的膜、例如 氮化硅膜的膜质。另一方面，在形成在氮化物半导体表面的膜、特别是栅绝缘膜中，优选的 是，不仅降低电流崩塌，还降低膜的漏电流。因此，【专利技术者】们着眼于在氮化物半导体表面形 成的氮化硅膜的膜质、与电流崩塌及漏电流之间的关系。 图2是表示多个器件构造与电流崩塌的关系的图。器件构造是与图1相同的HEMT。 横轴表示作为应力（stress)而施加的电压，纵轴表示应力施加后的导通电阻的变化率。即， 电流崩塌现象的结果表示漏电流减少、导通电阻增加的比例。示出了导通电阻的变化率的 数字越大则电流崩塌越大。 构造1是在图1所示的第一氮化硅膜(表面保护膜)20和第二氮化硅膜(栅绝缘膜） 12双方中应用硅对氮的原子比（Si / N)为0.71的氮化硅膜的情况。构造2是在图1所示 的第一氮化娃膜20和第二氮化娃膜12双方中应用娃对氮的原子比（Si / N)为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，具有：氮化物半导体层；栅电极，在上述氮化物半导体层上形成；源电极，在上述氮化物半导体层上形成；漏电极，在上述氮化物半导体层上相对于上述栅电极而与源电极相反的一侧形成；第一氮化硅膜，在上述漏电极与上述栅电极之间的上述氮化物半导体层上形成；以及第二氮化硅膜，形成在上述氮化物半导体层与上述栅电极之间，该第二氮化硅膜的硅对氮的原子比低于上述第一氮化硅膜。
【技术特征摘要】
2013.03.22 JP 2013-0593221. 一种半导体装置，其特征在于，具有： 氮化物半导体层； 栅电极，在上述氮化物半导体层上形成； 源电极，在上述氮化物半导体层上形成； 漏电极，在上述氮化物半导体层上相对于上述栅电极而与源电极相反的一侧形成； 第一氮化硅膜，在上述漏电极与上述栅电极之间的上述氮化物半导体层上形成；以及 第二氮化硅膜，形成在上述氮化物半导体层与上述栅电极之间，该第二氮化硅膜的硅 对氮的原子比低于上述第一氮化硅膜。2. 如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于， 上述第一氮化娃膜的娃对氮的原子比大于等于〇. 75。3. 如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于， 上述第一氮化娃膜的氢含有量大于等于l〇at. %。4. 如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于， 上述第一氮化硅膜的介电常数小于等于7。5. 如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于， 上述第一氮化硅膜具备拉伸应力。6. 如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于， 上述第二氮化硅膜的氢含有量比上述第一氮化硅膜的氢含有量低。7. 如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于， 上述第二氮化硅膜的氯含有量大于等于〇. 5at. %。8. 如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于， 还具有第三氮化硅膜，上述第三氮化硅膜形成在上述源电极与上述栅电极之间的上述 氮化物半导体层上，上述第三氮化硅膜的硅对氮的原子比低于上述第一氮化硅膜。9. 如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于， 上述氮化物半导体层具备氮化镓与上述氮化镓上的氮化铝镓的层叠构造，在上述氮化 铝镓上形成上述第一及第二氮化硅膜。10. -种半导体装置的制造方法，其特征在于， 在氮化物半导体层上形成第一氮化硅膜， 将上述第一氮化娃膜的一部分除去，使上述氮化物半导体层露出， 在上述氮化物半导体层上，形成硅对氮的原子比低于上述第一氮化硅膜的第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：藏口雅彦，吉冈启，汤元美树，斋藤尚史，大麻浩平，杉山亨，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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