氮化物半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的氮化物半导体装置1包含：第1氮化物半导体层4，构成电子移行层；第2氮化物半导体层5，形成在第1氮化物半导体层上，且构成电子供给层；及栅极部20，形成在第2氮化物半导体层上；栅极部20包含：隆脊形状的半导体栅极层21，形成在第2氮化物半导体层上，包括包含受体型杂质的氮化物半导体；及栅极电极22，形成在半导体栅极层上。半导体栅极层包括形成在第2氮化物半导体层上的栅极层主体部211、及形成在栅极层主体部的上表面的宽度中间部上的上方突出部212，在上方突出部的顶面上形成着栅极电极。极电极。极电极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氮化物半导体装置及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种包括III族氮化物半导体(以下，存在简称为“氮化物半导体”的情况)的氮化物半导体装置及其制造方法。

技术介绍

[0002]所谓III族氮化物半导体是指在III
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V族半导体中作为V族元素使用氮的半导体。氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)为代表例。一般来说，可表示为Al
x
In
y
Ga1‑
x
‑
y
N(0≦x≦1，0≦y≦1，0≦x+y≦1)。
[0003]提出有使用这样的氮化物半导体的HEMT(High Electron Mobility Transistor；高电子迁移率晶体管)。这样的HEMT例如包含：电子移行层，包括GaN；及电子供给层，包括AlGaN，在该电子移行层上外延生长。以与电子供给层相接的方式形成一对源极电极及漏极电极，在它们之间配置栅极电极。
[0004]由于起因于GaN与AlGaN的晶格失配的极化，而在电子移行层内，在从电子移行层与电子供给层的界面向内侧数的位置，形成二维电子气。以该二维电子气作为通道，将源极、漏极间连接。如果通过对栅极电极施加控制电压，而将二维电子气遮断，那么源极、漏极间被遮断。在未对栅极电极施加控制电压的状态下，由于源极、漏极间导通，所以成为常导通型的器件。
[0005]使用氮化物半导体的器件由于具有高耐压、高温动作、大电流密度、高速切换及低导通电阻等特征，所以在例如专利文献1中提出有对功率装置的应用。
[0006][现有技术文献][0007][专利文献][0008][专利文献1]日本专利特开2017
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73506号公报

技术实现思路

[0009][专利技术所要解决的问题][0010]专利文献1揭示有如下构成：在AlGaN电子供给层积层p型GaN栅极层(氮化物半导体栅极层)，在其上配置栅极电极，通过从所述p型GaN栅极层扩散的耗尽层而使通道消失，由此达成常断开。
[0011]在这样的构成中，由于电场容易集中在p型GaN栅极层的上表面与栅极电极的下表面的侧缘的接触部(栅极电极的下表面的宽度方向端)，所以存在栅极泄漏电流较大的问题。
[0012]在栅极泄漏电流较大的情况下，导致无法确保为了获得所期望的导通电阻所需要的栅极电压，或栅极驱动电路中的消耗电力增加等问题，担心功率电路、及控制电路部中的效率降低、发热增加。其对提出高频切换为特长的HEMT来说成为较大的问题。
[0013]本专利技术的目的在于提供一种可减少栅极泄漏电流且可抑止作为能够稳定地施加至栅极的最大值的栅极额定电压的降低的氮化物半导体装置及其制造方法。
[0014][解决问题的技术手段][0015]本专利技术的一实施方式提供一种氮化物半导体装置，包含：第1氮化物半导体层，构成电子移行层；第2氮化物半导体层，形成在所述第1氮化物半导体层上，带隙比所述第1氮化物半导体层更大，构成电子供给层；及栅极部，形成在所述第2氮化物半导体层上；所述栅极部包含：隆脊形状的半导体栅极层，形成在所述第2氮化物半导体层上，包括包含受体型杂质的氮化物半导体；及栅极电极，形成在所述半导体栅极层上；所述半导体栅极层包括形成在所述第2氮化物半导体层上的栅极层主体部、及形成在所述栅极层主体部的上表面的宽度中间部上的上方突出部，在所述上方突出部的顶面上形成着所述栅极电极。
[0016]在该构成中，电场集中在半导体栅极层的栅极层主体部的上表面与上方突出部的侧面相交的部位。也就是说，在该构成中，可使电场集中的位置远离栅极电极的下表面的宽度方向端。由此，能够抑制来自栅极电极的宽度方向端的栅极泄漏电流。由此，能够实现可减少栅极泄漏电流且可抑止作为能够稳定地施加至栅极的最大值的栅极额定电压的降低的氮化物半导体装置。
[0017]在本专利技术的一实施方式中，还包含：第1介电膜，覆盖所述上方突出部的侧面与连接在该侧面的下缘的所述栅极层主体部的上表面；及第2介电膜，覆盖所述栅极层主体部的侧面与所述第2氮化物半导体层的表面。
[0018]在本专利技术的一实施方式中，在所述第2介电膜形成着在厚度方向贯通所述第2介电膜的源极接触孔及漏极接触孔，所述氮化物半导体装置还包含分别贯通源极接触孔及漏极接触孔而与所述第2氮化物半导体层欧姆接触的源极电极及漏极电极。
[0019]在本专利技术的一实施方式中，所述上方突出部的厚度比所述栅极层主体部的厚度薄。
[0020]在本专利技术的一实施方式中，所述上方突出部的厚度比所述栅极层主体部的厚度厚。
[0021]在本专利技术的一实施方式中，所述栅极层主体部的两侧面形成为所述栅极层主体部的宽度朝向所述栅极电极侧逐渐变窄的倾斜面，所述上方突出部的两侧面形成为所述栅极层主体部的宽度朝向所述栅极电极侧逐渐变窄的倾斜面。
[0022]在本专利技术的一实施方式中，所述栅极层主体部的侧面的平均倾斜角度与所述上方突出部的侧面的平均倾斜角度不同。
[0023]在本专利技术的一实施方式中，将所述上方突出部的两侧面的下缘与所述栅极层主体部的对应的侧面的上缘分别连接的栅极层主体部的两侧部的上表面形成为朝向所述栅极层主体部的宽度中央逐渐变厚的倾斜面。
[0024]在本专利技术的一实施方式中，所述栅极电极以覆盖所述上方突出部的顶面整体的方式形成。
[0025]在本专利技术的一实施方式中，在俯视时，所述栅极电极的下表面的两侧缘比所述上方突出部的顶面的对应的侧缘更向内侧后退。
[0026]在本专利技术的一实施方式中，所述第1氮化物半导体层由GaN层构成，所述第2氮化物半导体层由Al
x
Ga1‑
x
N(0＜x≦1)层构成，所述半导体栅极层由p型GaN层构成。
[0027]在本专利技术的一实施方式中，如果将所述半导体栅极层设为第1半导体栅极层，那么在所述第1半导体栅极层与所述栅极电极之间，介置有带隙比所述第1半导体栅极层更大且
包括氮化物半导体的第2半导体栅极层。
[0028]在本专利技术的一实施方式中，如果将所述半导体栅极层设为第1半导体栅极层，那么在所述第1半导体栅极层与所述栅极电极之间，介置有包括氮化物半导体的第2半导体栅极层，所述第2半导体栅极层由Al
y
Ga1‑
y
N(0≦y＜1，y≦x)层构成。
[0029]在本专利技术的一实施方式中，所述栅极电极由Ti膜、TiN膜及TiW膜中的任一种单膜或包含其中2种以上的任意组合的复合膜构成。
[0030]在本专利技术的一实施方式中，还包含形成在所述栅极电极的上表面的第3介电层。
[0031]在本专利技术的一实施方式中，还包含形成在所述栅极电极的上表面的第3介电层，所述第3介电层的厚度比所述第2介电层的厚度厚。
[0032]在本专利技术的一实施方式中，所述第1介电层及所述第2介电层由SiN膜、SiO2膜、SiON膜、Al2O3膜、AlN膜、及AlON膜中的任一种单膜或包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种氮化物半导体装置，包含：第1氮化物半导体层，构成电子移行层；第2氮化物半导体层，形成在所述第1氮化物半导体层上，带隙比所述第1氮化物半导体层更大，且构成电子供给层；及栅极部，形成在所述第2氮化物半导体层上；所述栅极部包含：隆脊形状的半导体栅极层，形成在所述第2氮化物半导体层上，包括包含受体型杂质的氮化物半导体；及栅极电极，形成在所述半导体栅极层上；且所述半导体栅极层包含形成在所述第2氮化物半导体层上的栅极层主体部、及形成在所述栅极层主体部的上表面的宽度中间部上的上方突出部，在所述上方突出部的顶面上形成着所述栅极电极。2.根据权利要求1所述的氮化物半导体装置，其还包含：第1介电膜，覆盖所述上方突出部的侧面与连接在该侧面的下缘的所述栅极层主体部的上表面；及第2介电膜，覆盖所述栅极层主体部的侧面与所述第2氮化物半导体层的表面。3.根据权利要求2所述的氮化物半导体装置，其中在所述第2介电膜形成着在厚度方向贯通所述第2介电膜的源极接触孔及漏极接触孔，所述氮化物半导体装置还包含分别贯通源极接触孔及漏极接触孔而与所述第2氮化物半导体层欧姆接触的源极电极及漏极电极。4.根据权利要求1至3中任一项所述的氮化物半导体装置，其中所述上方突出部的厚度比所述栅极层主体部的厚度薄。5.根据权利要求1至3中任一项所述的氮化物半导体装置，其中所述上方突出部的厚度比所述栅极层主体部的厚度厚。6.根据权利要求1至5中任一项所述的氮化物半导体装置，其中所述栅极层主体部的两侧面形成为所述栅极层主体部的宽度朝向所述栅极电极侧逐渐变窄的倾斜面，所述上方突出部的两侧面形成为所述栅极层主体部的宽度朝向所述栅极电极侧逐渐变窄的倾斜面。7.根据权利要求6所述的氮化物半导体装置，其中所述栅极层主体部的侧面的平均倾斜角度与所述上方突出部的侧面的平均倾斜角度不同。8.根据权利要求1至7中任一项所述的氮化物半导体装置，其中将所述上方突出部的两侧面的下缘与所述栅极层主体部的对应侧面的上缘分别连接的栅极层主体部的两侧部上表面形成为朝向所述栅极层主体部的宽度中央逐渐变厚的倾斜面。9.根据权利要求1至8中任一项所述的氮化物半导体装置，其中所述栅极电极以覆盖所述上方突出部的顶面整体的方式形成。10.根据权利要求1至8中任一项所述的氮化物半导体装置，其中在俯视时，所述栅极电极的下表面的两侧缘比所述上方突出部的顶面的对应侧缘更向内侧后退。11.根据权利要求1至10中任一项所述的氮化物半导体装置，其中所述第1氮化物半导体层由GaN层构成，所述第2氮化物半导体层由Al
x
Ga1‑
x
N(0＜x≦1)层构成，
所述半导体栅极层由p型GaN层构成。12.根据权利要求1至11中任一项所述的氮化物半导体装置，其中将所述半导体栅极层设为第1半导体栅极层时，在所述第1半导体栅极层与所述栅极电极之间，介置有包含带隙比所述第1半导体栅极层更大的氮化物半导体的第2半导体栅极层。13.根据权利要求11所述的氮化物...

【专利技术属性】
技术研发人员：大岳浩隆，近松健太郎，高堂真也，长濑和也，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：