半导体装置制造方法及图纸

实施方式提供一种开关特性优异的半导体装置。实施方式的半导体装置(100)具备第一氮化物半导体层(3)即沟道层，位于第一氮化物半导体层(3)之上且带隙比第一氮化物半导体层(3)大的第二氮化物半导体层(4)即阻挡层；位于第二氮化物半导体层(4)之上且与第一氮化物半导体层(3)电连接的第一电极(5)即源极电极；位于第一氮化物半导体层(3)之上且与第一氮化物半导体层(3)电连接的第二电极(7)即漏极电极；位于第一电极(5)与第二电极(7)之间的栅极电极(6)；位于第二氮化物半导体层上且高度与栅极电极(6)相同的第一场板电极(8)；以及位于第一场板电极(8)与第二电极(7)之间的第二场板电极(9)。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置关联申请本申请主张以日本专利申请2019－48043号(申请日：2019年3月15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半导体装置。
技术介绍
开关电源电路、逆变器电路等的电路中使用了晶体管、二极管等的半导体元件。上述半导体元件追求高耐压以及低导通电阻。此外，耐压和导通电阻的关系中存在由元件材料决定的权衡关系。通过技术开发的进步，半导体元件的低导通电阻已实现到作为主要的元件材料的硅的临界附近。为了进一步使耐压提高或者进一步使导通电阻降低，需要进行元件材料的变更。通过使用氮化镓、氮化铝镓等的氮化物半导体作为半导体元件的元件材料，能够改善由元件材料决定的权衡关系。因此，能够实现半导体元件的飞跃性的高耐压化、低导通电阻化。作为使用了氮化物半导体的晶体管的开关效率的特性指数，已知有以导通电阻进行了标准化的栅极·漏极间电荷量Ron×QGD。为了使开关效率提高，追求减少Ron×QGD。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供开关效率优异的半导体装置。实施方式的半导体装置具备：第一氮化物半导体层(沟道层)；位于第一氮化物半导体层之上且带隙比第一氮化物半导体层大的第二氮化物半导体层(阻挡层)；位于第二氮化物半导体层之上且与第一氮化物半导体层电连接的第一电极(源极电极)；位于第一氮化物半导体层之上且与第一氮化物半导体层电连接的第二电极(漏极电极)；位于第一电极与第二电极之间的栅极电极；位于第二氮化物半导体层上且高度与栅极电极相同的第一场板电极；以及位于第一场板电极与第二电极之间的第二场板电极。附图说明图1是第一实施方式的半导体装置的示意截面图。图2是第二实施方式的半导体装置的示意截面图。图3是第三实施方式的半导体装置的示意截面图。图4是第四实施方式的半导体装置的示意截面图。图5是第五实施方式的半导体装置的示意截面图。图6是第六实施方式的半导体装置的示意截面图。图7是实施方式的作用以及效果的说明图。图8是实施方式的作用以及效果的说明图。具体实施方式以下，一边参照附图一边说明本专利技术的实施方式。另外，在以下的说明中，有对相同或类似的部件赋予相同的标号、对说明过一遍的部件省略其说明的情况。本说明书中，“氮化物半导体层”包含“GaN类半导体”。所谓“GaN类半导体”是指，具备氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)以及它们的中间组分的半导体的总称。本说明书中，所谓“非掺杂”其意思是，杂质浓度为2×1016cm－3以下。本说明书中，为了表示器件等的位置关系，将附图的上方向记为“上”，将附图的下方向记为“下”。本说明书中，“上”、“下”的概念不一定是表示与重力的朝向的关系的用语。(第一实施方式)第一实施方式的半导体装置具备：第一氮化物半导体层；位于第一氮化物半导体层之上且带隙比第一氮化物半导体层大的第二氮化物半导体层；位于第一氮化物半导体层之上且与第一氮化物半导体层3电连接的第一电极；位于第一氮化物半导体层之上且与第一氮化物半导体层电连接的第二电极；位于第一电极与第二电极之间的栅极电极；位于第二氮化物半导体层上且高度与栅极电极相同的第一场板电极；以及位于第一场板电极与第二电极之间的第二场板电极。图1是第一实施方式的半导体装置的示意截面图。半导体装置是使用了GaN类半导体的HEMT(HighElectronMobilityTransistor，高电子迁移率晶体管)100。HEMT100具备基板1、缓冲层2、沟道层3(第一氮化物半导体层)、阻挡层4(第二氮化物半导体层)、源极电极5(第一电极)、栅极电极6、漏极电极7(第二电极)、第一场板电极8、第二场板电极9、第三场板电极10以及层间绝缘层11。基板1例如由硅(Si)形成。除了硅以外，也能够采用例如蓝宝石(Al2O3)、碳化硅(SiC)。基板1上设有缓冲层2。缓冲层2具备将基板1与沟道层3之间的晶格不匹配缓和的功能。缓冲层2例如由氮化铝镓(AlWGa1－WN(0＜W≤1))的多层构造形成。沟道层3设置于缓冲层2上。沟道层3也被称为电子行进层。沟道层3例如是非掺杂的氮化铝镓(AlXGa1－XN(0≤X＜1))。更具体来说，例如是非掺杂的氮化镓(GaN)。沟道层3的厚度例如是0.1μm以上且10μm以下。实施方式中厚度是包含沟道层3在内的沟道层3与阻挡层4的层叠方向上的各部件的长度(高度)。阻挡层4设置于沟道层3上。阻挡层4也被成为电子供给层。阻挡层4的带隙比沟道层3的带隙大。阻挡层4例如是非掺杂的氮化铝镓(AlYGa1－YN(0＜Y≤1，X＜Y))。更具体来说，例如是非掺杂的Al0.25Ga0.75N。阻挡层4的厚度例如是2nm以上且100nm以下。沟道层3与阻挡层4之间成为异质结界面。在异质结界面形成2维电子气(2DEG)，成为HEMT100的载流子。第一电极5是例如源极电极。源极电极5设置于沟道层3以及阻挡层4之上。源极电极5与沟道层3以及阻挡层4电连接。源极电极5例如与阻挡层4直接接触。源极电极5例如是金属电极。源极电极5例如是钛(Ti)与铝(Al)的层叠构造。期望的是，源极电极5与阻挡层4之间是欧姆接触。栅极电极6设置于沟道层3以及阻挡层4之上。栅极电极6与沟道层3以及阻挡层4电连接。栅极电极6例如与阻挡层4直接接触。栅极电极6设置于源极电极5与漏极电极7之间。栅极电极6是例如氮化钛(TiN)。也能够在栅极电极6与阻挡层之间设置未图示的栅极绝缘膜、将半导体装置100设为MIS(MetalInsulatorSemiconductor，金属绝缘体半导体)型HEMT。栅极绝缘层例如是氧化物或氮氧化物。栅极绝缘层例如是氧化硅、氧化铝、氮氧化硅或氮氧化铝。漏极电极7设置于沟道层3以及阻挡层4之上。漏极电极7与沟道层3以及阻挡层4电连接。漏极电极7例如与阻挡层4接触。漏极电极7例如是金属电极。漏极电极7例如是钛(Ti)与铝(Al)的层叠构造。期望的是，漏极电极7与阻挡层4之间是欧姆接触。源极电极5与漏极电极7的距离例如是5μm以上且30μm以下。另外，源极电极5以及漏极电极7也能够设为与沟道层3直接接触的构造。第一场板电极8位于阻挡层4上。优选的是，第一场板电极8是与栅极电极6相同的高度。栅极电极6的高度是从沟道层3到栅极电极6的上表面(与沟道层3侧相反的一侧的面)的距离(d1)，第一场板电极8的高度是从沟道层3到第一场板电极8的上表面(与沟道层3侧相反的一侧的面)的距离(d2)。在满足|d1－d2|/(d1+d2)≤0.05时，第一场板电极8的高度与栅极电极6的高度是相同的。第一场板电极8与源极电极5电连接。第一场板电极8将横方向的电场缓和。图1中，第一场板电极8与阻挡层4直接接触，但是也可以在阻挡层4与第一场板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其中，具备：/n第一氮化物半导体层；/n第二氮化物半导体层，位于上述第一氮化物半导体层之上，带隙比上述第一氮化物半导体层大；/n第一电极，位于上述第二氮化物半导体层之上，与上述第一氮化物半导体层电连接；/n第二电极，位于上述第一氮化物半导体层之上，与上述第一氮化物半导体层电连接；/n栅极电极，位于上述第一电极与上述第二电极之间；/n第一场板电极，位于上述第二氮化物半导体层上，高度与上述栅极电极相同；以及/n第二场板电极，位于比上述第一场板电极更靠上述第二电极侧，设置在上述第一场板电极的上方。/n

【技术特征摘要】
20190315 JP 2019-0480431.一种半导体装置，其中，具备：
第一氮化物半导体层；
第二氮化物半导体层，位于上述第一氮化物半导体层之上，带隙比上述第一氮化物半导体层大；
第一电极，位于上述第二氮化物半导体层之上，与上述第一氮化物半导体层电连接；
第二电极，位于上述第一氮化物半导体层之上，与上述第一氮化物半导体层电连接；
栅极电极，位于上述第一电极与上述第二电极之间；
第一场板电极，位于上述第二氮化物半导体层上，高度与上述栅极电极相同；以及
第二场板电极，位于比上述第一场板电极更靠上述第二电极侧，设置在上述第一场板电极的上方。


2.如权利要求1所述的半导体装置，其中，
在上述第一场板电极与上述第二场板电极之间还具备绝缘膜。


3.如权利要求1或2所述的半导体装置，其中，
上述第一场板电极和上述第二场板电极电连接于上述源极电极。


4.如权利要求1或2所述的半导体装置，其中，
在上述栅极电极上还具备第一导电层以及第二导电层，
上述第一导电层与漏极电极的距离为，上述栅极电极与上述漏极电极的距离以上，
上述第二导电层与漏极电极的距离为，上述栅极电极与上述漏极电极的距离以...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪洪，矶部康裕，吉冈启，杉山亨，岩井正明，细川直范，小野村正明，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝电子元件及存储装置株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP