ＧａＮ系半导体装置制造方法及图纸

提供一种ＧａＮ系半导体装置，其通态电阻低、反偏压的电压外加时的漏电流非常小，而且耐压特性非常优异，其结构具备：Ⅲ－Ⅴ族氮化物半导体层，其至少包含１个带隙能量不同的Ⅲ－Ⅴ族氮化物半导体的异质结结构；第一阳极电极，其以肖特基结合配置在所述Ⅲ－Ⅴ族氮化物半导体层的表面；第二阳极电极，其以肖特基结合配置在所述Ⅲ－Ⅴ族氮化物半导体层的表面并与所述第一阳极电极电连接，并且形成比所述第一阳极电极形成的肖特基势垒更高的肖特基势垒；及绝缘保护膜，其与所述第二阳极电极接触，并配置在所述Ⅲ－Ⅴ族氮化物半导体层的表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及GaN系半导体装置，尤其涉及耐压高、通态电阻低、并且反方向的电压外加时的漏电流小的GaN系半导体装置。
技术介绍
由半导体装置构成的电子器件是公知的，例如，已知有由高耐压的双极性晶体管构成的电力变换装置用开关元件。对于如此的大电力用开关元件，除谋求高的耐压之外，还谋求低的通态电阻。因此，近年来，作为开关元件，代替双极性晶体管使用通态电阻低的功率MOSFET(Metal OxideSemiconductor FET)或将双极性晶体管和MOSFET复合的IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor；绝缘栅极型的双极性晶体管)(例如，日本公开特许公报，特开平10-242165号公报)。另外，近年来，采用以GaN为代表的氮化物系化合物半导体制作的电子器件，有望成为可在高温下工作、耐压高、且还能够高速工作的器件，因而正进展着对它的开发。特别是，正在研究作为高耐压且可大电流工作的电子器件的应用。例如，在特开2004-31896号公报中提出了采用耐压高、通态电阻低的GaN半导体的肖特基二极管。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种GaN系半导体装置，其通态电阻低、而且反偏压的电压外加时的漏电流小，并且还抑制在阳极电极和阴极电极间产生电场集中，在外加高电压时不引起大气放电，显示出优异的耐压特性。为了达到所述的目的，本专利技术提供一种GaN系半导体装置，其具备III-V族氮化物半导体层；第一阳极电极，其以肖特基结合配置在所述III-V族氮化物半导体层的表面；第二阳极电极，其以肖特基结合配置在所述III-V族氮化物半导体层的表面并与所述第一阳极电极电连接，并且形成比所述第一阳极电极形成的肖特基势垒更高的肖特基势垒；以及绝缘保护膜，其与所述第二阳极电极接触，并配置在所述III-V族氮化物半导体层的表面。在该GaN系半导体装置中，所述III-V族氮化物半导体层优选至少包含1个由带隙能量不同的III-V族氮化物半导体构成的异质结结构，且所述异质结结构优选由下层和上层形成，其中，所述下层由第一III-V族氮化物半导体构成，所述上层由带隙能量比所述第一III-V族氮化物半导体大的第二III-V族氮化物半导体构成。此外，在该GaN系半导体装置中，优选所述第一阳极电极的宽度比所述第二阳极电极窄，并且形成有由所述第二阳极电极覆盖所述第一阳极电极而成的复合阳极电极。此外，优选阴极电极配置在所述III-V族氮化物半导体层的表面、在俯视平面上与所述第二阳极电极隔离；由所述绝缘保护膜至少覆盖位于所述第二阳极电极和所述阴极电极之间的所述III-V族氮化物半导体层的表面。在此种情况下，优选所述第二阳极电极的端部或所述阴极电极的端部中的任何一方或双方，与所述绝缘保护膜的端部叠层，尤其优选所述第二阳极电极的端部或/及所述阴极电极的端部中的任何一方或双方，叠层在所述绝缘保护膜的端部上。另外，在该GaN系半导体装置中，优选所述第一阳极电极及所述第二阳极电极的配置处的所述III-V族氮化物半导体层的厚度比非配置处的厚度薄，在此种情况下，形成所述异质结结构的所述上层和所述下层中的所述上层的厚度薄。此外，优选在所述第一阳极电极和由所述第二III-V族氮化物半导体构成的上层的之间，夹插有带隙能量比所述上层呈现的带隙能量小的III-V族氮化物半导体层。此外，优选在形成所述异质结结构的所述上层和所述下层的之间，夹插有由带隙能量比所述上层的III-V族氮化物半导体的带隙能量大的III-V族氮化物半导体构成的中间层。此外，优选配置所述阴极电极的所述III-V族氮化物半导体层，至少与形成所述异质结结构的所述下层接触。而且，优选形成所述异质结结构的所述上层的半导体材料，具有由下式AlxInyGa1-x-yN1-l-kAslPk(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤l≤1、0≤k≤1)表示的组成；形成所述异质结结构的所述下层的半导体材料，具有由下式InyGa1-yN(0≤y≤0.5)表示的组成。附图说明图1是表示本专利技术的GaN系半导体装置C1的剖面图。图2是表示GaN系半导体装置的第二阳极电极、绝缘保护膜和阴极电极的相互配置状态的局部剖面图。图3是表示本专利技术的GaN系半导体装置C2的剖面图。图4是表示本专利技术的GaN系半导体装置C3的剖面图。图5是表示本专利技术的GaN系半导体装置C4的剖面图。图6是表示本专利技术的GaN系半导体装置C5的剖面图。图7是表示本专利技术的GaN系半导体装置C6的剖面图。具体实施例方式图1表示作为第一实施方式的本专利技术装置的1例C1。装置C1，是具有在蓝宝石衬底这样的绝缘性或半绝缘性的衬底10上，依次叠层规定厚度的缓冲层12、和后述的III-V族氮化物半导体层13的结构的二极管。作为缓冲层12的半导体材料，通常采用GaN、AlN、AlGaN等，有时也使用这些材料的多层结构、或AlN/GaN的超点阵结构等。而且，在III-V族氮化物半导体层13的两侧形成后述的接触层14，该接触层14和半导体层13形成连续的上表面，在其表面上配置有阴极电极15。此处，半导体层13具有叠层由具有某带隙能量的第一III-V族氮化物半导体形成的下层13A、和由具有比构成该下层13A的半导体材料的带隙能量大的带隙能量的第二III-V族氮化物半导体形成的上层13B而成的异质结结构。因此，下层13A和上层13B的界面13C成为异质结界面，在位于该界面13C正下方的下层13A的表层部，通过压电效应产生呈层状的2维电子气。作为构成下层13A的第一III-V族氮化物半导体(将其设为A)和构成上层13B的第二III-V族氮化物半导体(将其设为B)的组合(其由B/A表示)，例如，可列举AlGaN/GaN、AlInGaN/GaN、AlInGaN/InGaN、AlGaN/InGaN等。此外，当在上层13B和下层13A的之间，插入具有比上层13B更大的带隙能量的中间层的情况下，作为上层/中间层/下层，可列举AlGaN/AlN/GaN等构成。在按规定的宽度D形成的所述的上层13B的表面大致中心位置上，通过与上层13B肖特基结合配置具有比宽度D窄的宽度d的第一阳极电极17A。通常，D为6～200μm，d按不超过D的范围设定在2～200μm。以覆盖该第一阳极电极17A的状态，形成宽度比第一阳极电极17A宽的第二阳极电极17B。因此，第一阳极电极17A和第二阳极电极17B电连接，作为整体构成复合阳极电极17。而且，第二阳极电极17B的下部部分，也与第一阳极电极17A的情况同样，与上层13B肖特基结合。在此种情况下，由第二阳极电极17B和上层13B形成的肖特基势垒的高度，高于由第一阳极电极17A和上层13B形成的肖特基势垒的高度。第二阳极电极17B与上层13B接合的部分的宽度为2～10μm。例如，在由n型GaN形成有上层13B的情况下，作为第一阳极电极17A的材料，例如，可使用Ti、W、Ag、Al、Ta等。作为第二阳极电极17B的材料，例如，可列举Pt、Ni、Pd、Au、Cu等。此外，优选第一阳极电极17A的厚度设定在0.02～0.5μm，第二阳极电极17B的厚度设定在0.02～0.5μm左右。绝缘保护膜18覆盖在在第二阳极电极17B的端部17b和阴极电极15的端部15a的之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＧａＮ系半导体装置，其特征是，具备：Ⅲ－Ⅴ族氮化物半导体层；第一阳极电极，其以肖特基结合配置在所述Ⅲ－Ⅴ族氮化物半导体层的表面；第二阳极电极，其以肖特基结合配置在所述Ⅲ－Ⅴ族氮化物半导体层的表面并与所述第一阳极电极电连接，并且形成比所述第一阳极电极形成的肖特基势垒更高的肖特基势垒；以及绝缘保护膜，其与所述第二阳极电极接触，并配置在所述Ⅲ－Ⅴ族氮化物半导体层的表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-4-30 135648/20041.一种GaN系半导体装置，其特征是，具备III-V族氮化物半导体层；第一阳极电极，其以肖特基结合配置在所述III-V族氮化物半导体层的表面；第二阳极电极，其以肖特基结合配置在所述III-V族氮化物半导体层的表面并与所述第一阳极电极电连接，并且形成比所述第一阳极电极形成的肖特基势垒更高的肖特基势垒；以及绝缘保护膜，其与所述第二阳极电极接触，并配置在所述III-V族氮化物半导体层的表面。2.如权利要求1所述的GaN系半导体装置，其特征是，具备III-V族氮化物半导体层，其至少包含1个由带隙能量不同的III-V族氮化物半导体构成的异质结结构；第一阳极电极，其配置成在所述III-V族氮化物半导体层的表面肖特基结合；第二阳极电极，其配置成在所述III-V族氮化物半导体层的表面肖特基结合并与所述第一阳极电极电连接，并且形成比所述第一阳极电极形成的肖特基势垒更高的肖特基势垒；以及绝缘保护膜，其与所述第二阳极电极接触，并配置在所述III-V族氮化物半导体层的表面。3.如权利要求2所述的GaN系半导体装置，其特征是所述异质结结构由下层和上层形成，其中，所述下层由第一III-V族氮化物半导体构成，所述上层由带隙能量比所述第一III-V族氮化物半导体大的第二III-V族氮化物半导体构成。4.如权利要求1～3中的任意一项所述的GaN系半导体装置，其特征是所述第一阳极电极的宽度比所述第二阳极电极窄，并且具有由所述第二阳极电极覆盖所述第一阳极电极而成的复合阳极电极。5.如权利要求1～4中的任意一项所述的GaN系半导体装置，其特征是阴极电极配置在所述III-V族氮化物半导体层的表面、在俯视平面上与所述第二阳极电极隔离；由所述绝缘保护膜至少覆盖位于所述第二阳极电极和所述阴极电极之间的所述III-V族氮化物半导体层的表面。6.如权利要求5所述的GaN系半导体装置，其特征是所述第二阳极电极的端部或所述阴极电极的端部中的任何一方或双方，与所述绝缘保护膜的端部叠层。7.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田成明，李江，吉田清辉，
申请(专利权)人：古河电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]