半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体装置。实施方式的半导体装置具备：第一导电型的Si或者SiC的半导体基板；半导体基板表面的第二导电型的半导体区域；半导体基板上的GaN系半导体层；以及横型元件，设置于GaN系半导体层的半导体区域上方，具有与半导体区域电连接的第一电极、以及第二电极。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种半导体装置。实施方式的半导体装置具备：第一导电型的Si或者SiC的半导体基板；半导体基板表面的第二导电型的半导体区域；半导体基板上的GaN系半导体层；以及横型元件，设置于GaN系半导体层的半导体区域上方，具有与半导体区域电连接的第一电极、以及第二电极。【专利说明】半导体装置 本申请以2013年8月1日提出的日本专利申请2013-160783为基础，享受该申请 的优先权。本申请通过参照该申请而包含该申请的全部内容。
本专利技术的实施方式涉及一种半导体装置。
技术介绍
期待将具有较高的绝缘击穿强度的GaN系半导体应用到功率电子学用半导体装 置或者高频功率半导体装置等。但是，在施加了高电压时，接通电阻增大、漏极电流大幅度 减少的称为电流崩塌的现象变得显著。已知该现象会对半导体装置的特性造成影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的课题在于提供一种能够抑制电流崩塌的半导体装置。 本专利技术的一个方式的半导体装置的特征在于，具备：第一导电型的Si或者SiC的 半导体基板；上述半导体基板表面的第二导电型的半导体区域；上述半导体基板上的GaN 系半导体层；以及横型元件，设置于上述GaN系半导体层的上述半导体区域上方，具有与上 述半导体区域电连接的第一电极、以及第二电极。 根据上述构成，提供一种能够抑制电流崩塌的半导体装置。 【专利附图】【附图说明】 图1是表示第一实施方式的半导体装置的构成的截面图。 图2是表示使用了GaN系半导体的电路的一例的图。 图3是表示第二实施方式的半导体装置的构成的截面图。 图4是表示第三实施方式的半导体装置的构成的截面图。 图5是表示第四实施方式的半导体装置的构成的俯视图。 图6是表示第五实施方式的半导体装置的构成的截面图。 图7是表示第六实施方式的半导体装置的构成的截面图。 【具体实施方式】 在本说明书中，"GaN系半导体"是GaN(氮化镓）、A1N(氮化铝）、InN(氮化铟）以 及具备它们的中间组成的半导体的总称。 另外，在本说明书中，"横型元件"意味着电极等元件构造相对于半导体层沿水平 方向形成、载流子的流动也沿水平方向的元件。是与在半导体层的表面背面设置电极、载流 子的流向为纵向的"纵型元件"相对比的概念。 另外，在本说明书中，"上"、"下"、"上方"、"下方"是表示构成要件的相对位置关系 的用语，并不一定表不相对于重力方向的上下关系。 (第一实施方式） 本实施方式的半导体装置具备：第一导电型的Si(硅）或者SiC(碳化硅）的半 导体基板；半导体基板表面的第二导电型的半导体区域；半导体基板上的GaN系半导体层； 以及横型元件，设置于GaN系半导体层，具有与半导体区域电连接的第一电极、以及第二电 极。 以下，以半导体基板为η型的Si、横型元件为晶体管的情况为例进行说明。 图1是表示本实施方式的半导体装置的构成的截面图。该半导体装置为，在半导 体基板10上的GaN系半导体层12上形成有晶体管100。晶体管100是使用了异质结的场 效应晶体管即高电子迁移率晶体管（HEMT)。半导体基板10为Si。 在半导体基板10的表面上设置有P型的半导体区域11。P型的半导体区域11例 如通过向半导体基板中离子注入B(硼）等p型杂质来形成。p型半导体区域11的厚度例 如为CL1?3μm。 在半导体基板10上例如经由缓冲层（未图示）设置有GaN系半导体层12。缓冲 层具备对半导体基板10与GaN系半导体层12之间的晶格不匹配进行缓和的功能。缓冲 层例如由氮化铝镓（AlxGai_xN(0 <X< 1))的多层构造形成。缓冲层的厚度例如为0. 3? 3μm〇 另外，GaN系半导体层12具备工作层（沟道层；未图示）与阻挡层（电子供给层； 未图示）的层叠构造。工作层例如是氮化镓（GaN)，阻挡层例如是Al组成比为0. 15?0. 4 的氮化铝镓（AlGaN)。阻挡层能够由氮化镓（GaN)、氮化铝镓（AlxGapxN(0 <X彡1))、氮化 铟（InN)、氮化铟铝<y< 1))、氮化铟镓（InzGa1=N(0 <z< 1))等的任一种 或者其组合构成。 在工作层与阻挡层之间形成有异质结界面。例如，工作层的膜厚为0. 05?10μm， 阻挡层的膜厚为0. 01?0. 05μm。 缓冲层以及GaN系半导体层12均是通过外延生长法形成的单晶层。 在GaN系半导体层12上，将绝缘膜14夹在之间地形成有栅电极16。绝缘膜14例 如是氮化硅（SiN)。也可以是氧化硅（SiO2)或者氧化铝（Al2O3)等其他材料。绝缘膜14作 为栅极绝缘膜起作用。栅极绝缘膜14的膜厚例如为10?60nm。 栅电极16例如是金属电极。金属电极例如是包含镍（Ni)、钛（Ti)、氮化钛（TiN)、 钨（W)、氮化钨（WN)的电极。 另外，在GaN系半导体层12上，将栅电极16夹在之间地设置有源电极（第一电 极）18和漏电极（第二电极）20。源电极18和漏电极20分别与栅电极16分离。 源电极18和漏电极20例如是金属电极，金属电极例如是包含钛（Ti)、铝（Al)、钽 (Ta)、钥（Mo)的电极。源电极18以及漏电极20与GaN系半导体层12之间优选为欧姆接 触。 在源电极18与栅电极16之间以及漏电极20与栅电极16之间的GaN系半导体层 12上也设置有绝缘膜14。绝缘膜14作为对栅电极16与源电极18、栅电极16与漏电极20 之间的GaN系半导体层12的表面进行保护的表面保护膜（或者钝化膜）起作用。在绝缘 膜14上，也可以进一步设置未图不的例如膜厚为50?500nm的氮化娃（SiN)或者氧化娃 (SiO2)等的绝缘膜。 源电极（第一电极）18与半导体区域11电连接。例如，源电极18设置于半导体 区域11的上方，并通过贯通GaN系半导体层12的导电部22进行连接。 导电部22例如是金属，金属电极例如是以铝（A1)、金（Au)为主成分的电极。导电 部22例如如下地形成：通过溅射法、电镀将金属材料埋入例如通过干蚀刻而形成于GaN系 半导体层12的孔。在导电部22与GaN系半导体层12之间也可以设置绝缘层。导电部22 与半导体区域11之间优选为欧姆接触。 源电极18与半导体区域11成为相同电位。半导体基板10例如被固定于接地电 位。从使元件的工作稳定的观点出发，优选半导体基板10被固定于接地电位。半导体区域 11和半导体基板10通过pn结而电分离。 另外，在GaN系半导体层12上设置有将晶体管100与邻接的元件进行分离的元件 分离区域24。元件分离区域24例如通过离子注入、台面结构来形成。 元件分离区域24形成为包围晶体管100的活性区域。并且，半导体区域11设置 于活性区域的下方。晶体管100形成于半导体区域11的上方、优选正上方。并且，优选半 导体区域11的端部、即半导体区域11与半导体基板10的边界处于元件分离区域24的正 下方。优选在活性区域正下方的全部区域存在半导体区域11。 另外，在绝缘膜14上也可以形成未图示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，具备：第一导电型的Si或者SiC的半导体基板；上述半导体基板表面的第二导电型的半导体区域；上述半导体基板上的GaN系半导体层；以及横型元件，设置于上述GaN系半导体层的上述半导体区域上方，具有与上述半导体区域电连接的第一电极、以及第二电极。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：蔵口雅彦，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP