半导体装置制造方法及图纸

在具有活性区域(1)和非活性区域(2)的半导体装置中，活性区域(1)采用如下结构：具备：具有包括第一、第二半导体层(12、13)的异质结构造的沟道形成层；具有MOS栅极电极(17)的栅极构造部；在第二半导体层(13)之上配置于夹着栅极构造部的两侧的源极电极(18)及漏极电极(19)；配置于栅极构造部与漏极电极(19)之间的从漏极电极(19)离开了的位置、且未掺加杂质的第三半导体层(14)；形成于第三半导体层(14)之上的p型的第四半导体层(20)；以及与第四半导体层(20)接触的JG电极(21)。并且，JG电极(21)与源极电极(18)电连接而成为与该源极电极(18)相同的电位，并且仅配置于活性区域(1)内。

Semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置关联申请的相互参照本申请基于2017年6月26日申请的日本专利申请第2017－124349号，这里通过参照而引入其记载内容。
本专利技术涉及在基板之上层叠氮化镓(以下称为GaN)、氮化铝镓(以下称为AlGaN)等、具备基于第一GaN类半导体层和第二GaN类半导体层的异质结构造的半导体装置。
技术介绍
以往，提出了形成有4端子构造的开关器件的半导体装置(例如参照专利文献1)。即，该半导体装置具有构成供载流子流动的沟道的活性区域及包围该活性区域的非活性区域，并适当配置有源极电极、漏极电极、第一栅极电极以及第二栅极电极。详细而言，源极电极及漏极电极分别为梳齿形状，并被配置为在活性区域内彼此的梳齿相啮合。另外，第一栅极电极及第二栅极电极配置于源极电极与漏极电极之间。另外，第二栅极电极从活性区域内起一直被引出到非活性区域为止，一部分在非活性区域中也配置于源极电极与漏极电极之间。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平8－8441号公报此外，近年来，正在研究对具备异质结构造的开关器件应用上述那样的4端子构造。即，近年来，正在研究例如以下那样的4端子构造的HEMT(Highelectronmobilitytransistor：高电子迁移率晶体管)。即，4端子构造的HEMT通过在蓝宝石等的基板之上层叠i－GaN层和i－AlGaN层而构成异质结构造。并且，以贯通i－AlGaN层并到达i－GaN层的方式，形成MOS构造的栅极电极(以下称为MOS栅极电极)，在i－AlGaN层的表面上的夹着MOS栅极电极的两侧形成源极电极和漏极电极。另外，在MOS栅极电极与漏极电极之间，在i－AlGaN层的表面形成有u－GaN层与p－GaN层的层叠构造，并且在p－GaN层的表面形成结栅电极(以下称为JG电极)。另外，在这样的结构中，例如，上述第一栅极电极相当于MOS栅极电极，上述第二栅极电极相当于JG电极。另外，在将JG电极形成于非活性区域的情况下，在JG电极的下方配置的u－GaN层及p－GaN层与JG电极一起也形成于非活性区域。这里，例如，在非活性区域被进行离子注入等而形成缺陷来构成时，载流子(例如电子)可能由于该缺陷而被捕集。即，存在如下情况：在位于非活性区域的JG电极的下方捕集到载流子。该情况下，JG电极的阈值电压变动从而半导体装置的特性可能变化。
技术实现思路
鉴于上述点，本专利技术的目的在于提供能够抑制特性变化的半导体装置。根据本专利技术的一个观点，在具有活性区域和包围该活性区域的非活性区域、并在活性区域形成有横型的开关器件的半导体装置中，活性区域具有开关器件，该开关器件具备：沟道形成层，形成于基板上，具有包括第一半导体层及第二半导体层的异质结构造，在第二半导体层中形成有凹槽部，第一半导体层由构成漂移区域的第一GaN类半导体构成，第二半导体层由与第一GaN类半导体相比带隙能更大的第二GaN类半导体构成；栅极构造部，具有形成于凹槽部内的栅极绝缘膜、以及形成于该栅极绝缘膜之上的成为MOS构造的栅极电极的MOS栅极电极；源极电极及漏极电极，在第二半导体层之上配置于夹着栅极构造部的两侧；第三半导体层，在第二半导体层之上，配置于栅极构造部与漏极电极之间的从漏极电极离开了的位置，由未掺加杂质的第三GaN类半导体构成；第四半导体层，形成在第三半导体层之上，由p型的第四GaN类半导体构成；以及结栅电极，与第四半导体层接触；结栅电极，与源极电极电连接而成为与该源极电极相同的电位，并且仅配置于活性区域内。由此，成为如下结构：例如即使非活性区域被进行离子注入等而被导入很多缺陷来构成，在捕集载流子(例如电子)的区域上也没有配置JG电极。因此，能够抑制JG电极的阈值变动，能够抑制半导体装置的特性变化。另外，上述以及权利要求中的括弧内的符号表示权利要求中记载的用语与后述的实施方式中记载的对该用语进行例示的具体物等之间的对应关系。附图说明图1是第一实施方式中的半导体装置的平面示意图。图2是沿着图1中的II－II线的剖视图。图3是沿着图1中的III－III线的剖视图。图4是图2所示的开关器件的等价电路。图5是表示关断时的各部的电流值及电压值的变化的图。图6是表示关断后的等位线的仿真结果。图7是第二实施方式中的半导体装置的平面示意图。图8是第三实施方式中的半导体装置的平面示意图。图9是表示其他实施方式中的半导体装置的非活性区域的剖视图。图10是其他实施方式中的半导体装置的平面示意图。具体实施方式以下，基于附图对本专利技术的实施方式进行说明。另外，在以下的各实施方式相互间，对彼此相同或等同的部分，附以同一符号进行说明。(第一实施方式)参照图1～图5，对第一实施方式中的半导体装置进行说明。本实施方式的半导体装置如图1所示，具有活性区域1及包围该活性区域1的非活性区域2。并且，如图2所示，在活性区域1中，形成有具有4端子构造的HEMT的横型的开关器件。另外，虽然没有特别限定，但在本实施方式中，活性区域1被设为以图1中的纸面上下方向为长度方向的大致长方形状。具体而言，半导体装置如图2及图3所示，将在基板11的一面11a上形成有非掺杂的GaN(以下称为u－GaN)层12的基板用作化合物半导体基板而形成。并且，在u－GaN层12的表面，形成有非掺杂的AlGaN(以下称为u－AlGaN)层13，由u－GaN层12和u－AlGaN层13构成异质结构造。开关器件将这些u－GaN层12及u－AlGaN层13作为沟道形成层。并且，在AlGaN/GaN界面的u－GaN层12侧利用压电效应及自发极化效应而感应出2DEG(即二维电子气)载流子，该区域成为载流子流动的沟道，由此开关器件进行动作。基板11由Si(111)、SiC这样的半导体材料等导电性材料构成。u－GaN层12可以直接形成于基板11之上，但为了结晶性良好地成膜u－GaN层12，也可以根据需要而隔着成为基底膜的缓冲层而形成。另外，在基板11之上能够结晶性良好地成膜u－GaN层12的情况下，也可以没有缓冲层。另外，这里的结晶性是指u－GaN层12中的缺陷、位错等，是对电特性及光学特性造成影响的性质。u－GaN层12是构成作为漂移区域而工作的电子移动层的部分，相当于第一GaN类半导体层。u－GaN层12由GaN类半导体材料形成，在u－AlGaN层13侧的表层部感应出2DEG载流子。u－AlGaN层13相当于第二GaN类半导体层，由与构成u－GaN层12的GaN类半导体材料相比带隙能(bandgapenergy)更大的GaN类半导体材料构成，构成电子供给部。u－AlGaN层13将Al混晶比设为x而由AlxGa1－xN构成。并且，根据该u－AlGaN层13的Al混晶比x及膜厚，决定在u－GaN层12的表面附近形成的2DEG载流子的浓度。因此，在本实施方式中，通过调整u－AlGaN层13的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，具有活性区域(1)及包围该活性区域的非活性区域(2)，在上述活性区域形成有横型的开关器件，其特征在于，/n上述活性区域具有开关器件，该开关器件具备：/n沟道形成层，形成于基板(11)上，具有包括第一半导体层(12)及第二半导体层(13)的异质结构造，在上述第二半导体层中形成有凹槽部(15)，上述第一半导体层由构成漂移区域的第一GaN类半导体构成，上述第二半导体层由与上述第一GaN类半导体相比带隙能更大的第二GaN类半导体构成；/n栅极构造部，具有形成于上述凹槽部内的栅极绝缘膜(16)、以及形成于该栅极绝缘膜之上的成为MOS构造的栅极电极的MOS栅极电极(17)；/n源极电极(18)及漏极电极(19)，在上述第二半导体层之上配置于夹着上述栅极构造部的两侧；/n第三半导体层(14)，在上述第二半导体层之上，配置于上述栅极构造部与上述漏极电极之间的从上述漏极电极离开了的位置，由未掺加杂质的第三GaN类半导体构成；/n第四半导体层(20)，形成在上述第三半导体层之上，由p型的第四GaN类半导体构成；以及/n结栅电极(21)，与上述第四半导体层接触，/n上述结栅电极，与上述源极电极电连接而成为与该源极电极相同的电位，并且仅配置于上述活性区域内。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170626 JP 2017-1243491.一种半导体装置，具有活性区域(1)及包围该活性区域的非活性区域(2)，在上述活性区域形成有横型的开关器件，其特征在于，
上述活性区域具有开关器件，该开关器件具备：
沟道形成层，形成于基板(11)上，具有包括第一半导体层(12)及第二半导体层(13)的异质结构造，在上述第二半导体层中形成有凹槽部(15)，上述第一半导体层由构成漂移区域的第一GaN类半导体构成，上述第二半导体层由与上述第一GaN类半导体相比带隙能更大的第二GaN类半导体构成；
栅极构造部，具有形成于上述凹槽部内的栅极绝缘膜(16)、以及形成于该栅极绝缘膜之上的成为MOS构造的栅极电极的MOS栅极电极(17)；
源极电极(18)及漏极电极(19)，在上述第二半导体层之上配置于夹着上述栅极构造部的两侧；
第三半导体层(14)，在上述第二半导体层之上，配置于上述栅极构造部与上述漏极电极之间的从上述漏极电极离开了的位置，由未掺加杂质的第三GaN类半导体构成；
第四半导体层(20)，形成在上述第三半导体层之上，由p型的第四GaN类半导体构成；以及
结栅电极(21)，与上述第四半导体层接触，
上述结栅电极，与上述源极电极电连接而成为与该源极电极相...

【专利技术属性】
技术研发人员：畑谦佑，星真一，松木英夫，阴泳信，高桥茂树，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP