半导体装置制造方法及图纸

半导体装置(1)包括基板(2)、在基板(2)上配置的电子传输层(4)和在电子传输层(4)上配置的电子供给层(5)。电子传输层(4)包括与电子供给层(5)相接的传导通路形成层(43)、含有受主型杂质的第一半导体区域(第一氮化物半导体层)(41)和在相对于传导通路形成层(43)比第一半导体区域(41)更近的位置配置的含有受主型杂质的第二半导体区域(第二氮化物半导体层)(42)。第一半导体区域(41)的受主密度比第二半导体区域(42)的受主密度大。

Semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置
本专利技术涉及半导体装置，例如，涉及由III族氮化物半导体(以下有时简称为“氮化物半导体”)形成的氮化物半导体装置。
技术介绍
III族氮化物半导体是指III-V族半导体中使用氮作为V族元素的半导体。以氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)为代表例。一般可以表示为AlxInyGa1-x-yN(0≦x≦1，0≦y≦1，0≦x+y≦1)。提案有使用这样的氮化物半导体的HEMT(HighElectronMobilityTransistor；高电子迁移率晶体管)。这样的HEMT，例如，包括由GaN形成的电子传输层和在该电子传输层上由外延生长的AlGaN形成的电子供给层。以与电子供给层相接的方式形成一对源电极和漏电极，在它们之间配置栅电极。栅电极配置为与电子供给层相对而夹着绝缘膜。由于GaN和AlGaN之间的晶格不匹配而引起极化，因而在电子传输层内中从电子传输层与电子供给层的界面开始仅数的内侧位置会形成二维电子气。以该二维电子气为通道将源极和漏极之间连接起来。通过对栅电极施加控制电压，如果阻断二维电子气，则将源极和漏极之间阻断。在不对栅电极施加控制电压的状态下，由于源极和漏极之间会导通，因而成为常开型设备。使用氮化物半导体的设备具有高耐压、高温动作、大电流密度、高速开关和低导通电阻这样的特征，因而正在研究对功率设备的应用。但是，为了用作功率设备，需要是在零偏压时阻断电流的常关型设备，如上所述的HEMT就不适用于功率设备。例如，在专利文献1或专利文献2中提案有用于实现常关型氮化物半导体HEMT的结构。专利文献1中公开了如下构成：在AlGaN电子供给层上层叠p型GaN层，在其上配置栅电极，通过由上述p型GaN层扩大的空乏层来使通道消失，从而能实现常关。专利文献2中，在电子传输层上形成具有与电子供给层和电子传输层的界面连续的界面的氧化膜。而且，栅电极夹着氧化膜与电子传输层上相对。通过这样的构成，在栅电极的正下方不存在电子供给层，因而在栅电极的正下方不会形成二维电子气。由此来实现常关。氧化膜，例如，通过对电子供给层的一部分进行热氧化来制作。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006-339561号公报专利文献2：日本特开2013-65612号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题作为使用氮化物半导体的设备的课题，有电流崩塌效应。电流崩塌效应是指，由于对设备施加大电流且高电压的压力时，通道电阻变高，漏极电流减少(导通电阻上升)的现象。本专利技术的目的在于提供一种能够抑制电流崩塌效应的半导体装置。用于解决课题的方法本专利技术的一实施方式是包括基板、在上述基板上配置的电子传输层和在上述电子传输层上配置的电子供给层的半导体装置，其中，上述电子传输层包括与上述电子供给层相接的传导通路形成层、含有受主型杂质的第一半导体区域、在相对于上述传导通路形成层比上述第一半导体区域更近的位置配置的、含有受主型杂质的第二半导体区域，上述第一半导体区域的受主密度大于上述第二半导体区域的受主密度。在这样的构成中，由于能够增大因电流崩塌效应而降低的漏极电流的恢复量，因而能够抑制电流崩塌效应。本专利技术的一实施方式是包括基板、在上述基板上配置的电子传输层和在上述电子传输层上配置的电子供给层的半导体装置，其中，上述电子传输层包括与上述电子供给层相接的传导通路形成层、含有受主型杂质的第一半导体区域和在相对于上述传导通路形成层比上述第一半导体区域更近的位置配置的、含有受主型杂质的第二半导体区域，上述第一半导体区域的受主能级与价带顶端的能量差比上述第二半导体区域的受主能级与价带顶端之间的能量差小。在这样的构成中，由于能够缩短因电流崩塌效应而降低的漏极电流的恢复时间，因而能够抑制电流崩塌效应。本专利技术的一实施方式是包括基板、在上述基板上配置的电子传输层和在上述电子传输层上配置的电子供给层的半导体装置，其中，上述电子传输层包括与上述电子供给层相接的传导通路形成层、含有受主型杂质的第一半导体区域和在相对于上述传导通路形成层比上述第一半导体区域更近的位置配置的、含有受主型杂质的第二半导体区域，上述第一半导体区域的受主密度大于上述第二半导体区域的受主密度，上述第一半导体区域的受主能级与价带顶端的能量差比上述第二半导体区域的受主能级与价带顶端之间的能量差小。在这样的构成中，由于能够增大因电流崩塌效应而降低的漏极电流的恢复量，同时，缩短漏极电流的恢复时间，因而更有效地抑制电流崩塌效应。本专利技术的一实施方式中，上述第一半导体区域配置在上述基板上，上述第二半导体区域形成在上述第一半导体区域的与上述基板相反侧的表面上。本专利技术的一实施方式中，上述传导通路形成层中形成二维电子气。本专利技术的一实施方式中，上述第一半导体区域和第二半导体区域由具有半绝缘性的半导体形成。本专利技术的一实施方式中，上述第一半导体区域中掺杂Mg和Zn中的至少一种受主型杂质，上述第二半导体区域中掺杂C和Fe中的至少一种受主型杂质。本专利技术的一实施方式中，上述第一半导体区域和上述第二半导体区域分别由氮化物半导体形成，上述电子供给层由含Al的氮化物半导体形成。本专利技术的一实施方式中，进一步包括在上述电子供给层上配置的源极、栅极和漏极，上述基板与上述源极电连接。本专利技术中的上述的或进一步其他的目的、特征和效果，参照附图并通过如下所述的实施方式的说明而更加明晰。附图说明[图1]图1是用于说明本专利技术的一实施方式涉及的半导体装置构成的截面图。[图2A]图2A是显示上述半导体装置的制造工序一例的截面图。[图2B]图2B是显示图2A的下一工序的截面图。[图2C]图2C是显示图2B的下一工序的截面图。[图2D]图2D是显示图2C的下一工序的截面图。[图2E]图2E是显示图2D的下一工序的截面图。[图2F]图2F是显示图2E的下一工序的截面图。[图2G]图2G是显示图2F的下一工序的截面图。[图3]图3是显示用于确认电流崩塌效应的半恢复现象的半导体装置构成的截面图。[图4]图4是显示实验结果的座标图。[图5]图5是显示第一模拟对象的半导体装置构成的模式图。[图6]图6是显示模拟结果的座标图。[图7]图7是显示相对于电子传输层的深度的导带底能量EC的分布的座标图。[图8]图8是显示相对于电子传输层的深度的负电荷密度的座标图。[图9]图9是显示第二模拟对象的半导体装置的构成的模式图。[图10]图10是显示模拟结果的座标图。[图11]图11是显示基板侧的第一氮化物半导体层的(NT﹣ND)大时，相对于电子传输层的深度的导带底能量EC的分布的座标图。[图12]图12是显示基板侧的第一氮化物半导体层的(NT﹣ND)大时，相对于电子传输层的深度的负电荷密度的座标图。[图13]图13是显示半导体装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其是包括基板、在所述基板上配置的电子传输层和在所述电子传输层上配置的电子供给层的半导体装置，/n所述电子传输层包括与所述电子供给层相接的传导通路形成层、含有导电受主型杂质的第一半导体区域、以及在相对于所述传导通路形成层比所述第一半导体区域更近的位置配置的含有受主型杂质的第二半导体区域，/n所述第一半导体区域的受主密度比所述第二半导体区域的受主密度大。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171120 JP 2017-2227811.一种半导体装置，其是包括基板、在所述基板上配置的电子传输层和在所述电子传输层上配置的电子供给层的半导体装置，
所述电子传输层包括与所述电子供给层相接的传导通路形成层、含有导电受主型杂质的第一半导体区域、以及在相对于所述传导通路形成层比所述第一半导体区域更近的位置配置的含有受主型杂质的第二半导体区域，
所述第一半导体区域的受主密度比所述第二半导体区域的受主密度大。


2.一种半导体装置，其是包括基板、在所述基板上配置的电子传输层和在所述电子传输层上配置的电子供给层的半导体装置，
所述电子传输层包括与所述电子供给层相接的传导通路形成层、含有受主型杂质的第一半导体区域、以及在相对于所述传导通路形成层比所述第一半导体区域更近的位置配置的含有受主型杂质的第二半导体区域，
所述第一半导体区域的受主能级与价带顶端的能量差比所述第二半导体区域的受主能级与价带顶端之间的能量差小。


3.一种半导体装置，其是包括基板、在所述基板上配置的电子传输层和在所述电子传输层上配置的电子供给层的半导体装置，
所述电子传输层包括与所述电子供给层相接的传导通路形成层、含有受主型杂质的第一半导体区域、以及在相对于所述传导通路形成层比所述第一半导体区域更近的位置配置的含有...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中岳利，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP