半导体装置制造方法及图纸

半导体装置具备：第一氮化物半导体层；第二氮化物半导体层，设置于第一氮化物半导体层的上方，与第一氮化物半导体层相比带隙大；第一电极及第二电极，设置于第二氮化物半导体层的上方；第一绝缘膜，设置于第二氮化物半导体层的上方的、第一电极与第二电极之间，与第二氮化物半导体层接触，并包含第一绝缘材料；第二绝缘膜，设置于第一电极与第一绝缘膜之间的第二氮化物半导体层的上方、第一绝缘膜的上方及第一绝缘膜与第二电极之间的第二氮化物半导体层的上方，并包含第二绝缘材料；第三电极，设置于第一电极与第一绝缘膜之间的第二绝缘膜的上方；以及第四电极，具有第一电极部和第二电极部。二电极部。二电极部。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
[0001]相关申请
[0002]本申请享受以日本专利申请2021
‑
38520号(申请日：2021年3月10日)为基础申请的优先权。本申请通过参考该基础申请包括基础申请的全部内容。


[0003]实施方式主要涉及半导体装置。

技术介绍

[0004]作为下一代的功率半导体器件用的材料，期待III族氮化物例如GaN(氮化镓)系半导体。GaN基半导体与Si(硅)相比较，具有大的带隙。因此，GaN系半导体器件与Si(硅)半导体器件相比较，能够实现小型且高耐压的功率半导体器件。另外，由此能够减小寄生电容，因此能够实现高速驱动的功率半导体器件。

技术实现思路

[0005]本专利技术的实施方式提供可靠性提高的半导体装置。
[0006]实施方式的半导体装置具备：第一氮化物半导体层；第二氮化物半导体层，设置于第一氮化物半导体层的上方，与第一氮化物半导体层相比带隙大；第一电极，设置于第二氮化物半导体层的上方；第二电极，设置于第二氮化物半导体层的上方；第一绝缘膜，设置于第二氮化物半导体层的上方的、第一电极与第二电极之间，与第二氮化物半导体层接触，并包含第一绝缘材料；第二绝缘膜，设置于第一电极与第一绝缘膜之间的第二氮化物半导体层的上方、第一绝缘膜的上方、以及第一绝缘膜与第二电极之间的第二氮化物半导体层的上方，并包含第二绝缘材料；第三电极，设置于第一电极与第一绝缘膜之间的第二绝缘膜的上方；以及第四电极，具有：第一电极部，设置于第三电极与第一绝缘膜之间的第二绝缘膜的上方；和第二电极部，设置于第一绝缘膜的上方的第二绝缘膜的上方，与第一电极部电连接。另外，实施方式的半导体装置具备：第一氮化物半导体层；第二氮化物半导体层，设置于第一氮化物半导体层的上方，与第一氮化物半导体层相比带隙大；第一电极，设置于第二氮化物半导体层的上方；第二电极，设置于第二氮化物半导体层的上方；第一绝缘膜，设置于第二氮化物半导体层的上方的、第一电极与第二电极之间，与第二氮化物半导体层接触，并包含第一绝缘材料；第二绝缘膜，设置于第一电极与第一绝缘膜之间的第二氮化物半导体层的上方、第一绝缘膜的上方、以及第一绝缘膜与第二电极之间的第二氮化物半导体层的上方，包含第二绝缘材料；第三电极，设置于第一电极与第一绝缘膜之间的第二绝缘膜的上方；以及第四电极，具有：第一电极部，设置于第三电极与第一绝缘膜之间的第二绝缘膜的上方；以及第二电极部，设置于第一绝缘膜的上方的第二绝缘膜的上方，与第一电极部电连接；以及第五绝缘膜，设置于第四电极与第二绝缘膜之间。
附图说明
[0007]图1是实施方式的半导体装置的示意剖视图。
[0008]图2是实施方式的另一方式的半导体装置的示意剖视图。
[0009]图3是表示实施方式的半导体装置的制造工序的主要部分的示意剖视图。
[0010]图4是表示实施方式的半导体装置的制造工序的主要部分的示意剖视图。
[0011]图5是表示实施方式的半导体装置的制造工序的主要部分的示意剖视图。
[0012]图6是表示实施方式的半导体装置的制造工序的主要部分的示意剖视图。
[0013]图7是表示实施方式的半导体装置的制造工序的主要部分的示意剖视图。
[0014]图8是表示实施方式的半导体装置的制造工序的主要部分的示意剖视图。
[0015]图9是比较方式的半导体装置的示意剖视图。
[0016]图10是用于说明实施方式的半导体装置的作用效果的示意剖视图。
具体实施方式
[0017]以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。另外，在以下的说明中，对相同的部件等标注相同的附图标记，对已说明过一次的部件等适当地省略其说明。
[0018]在本说明书中，为了表示部件等的位置关系，将附图的上方向记述为“上”，将附图的下方向记述为“下”。在本说明书中，“上”、“下”的概念未必是表示与重力的方向的关系的用语。
[0019](实施方式)
[0020]图1是实施方式的半导体装置100的示意剖视图。
[0021]实施方式的半导体装置100例如是使用了GaN(氮化镓)、AlGaN(氮化铝镓)、InGaN(氮化铟镓)这样的氮化物半导体的HEMT(High Electron Mobility Transistor：高电子迁移率晶体管)。实施方式的半导体装置100具有使用了氮化物半导体的横型的器件结构。
[0022]半导体装置100具备基板2、缓冲层4、第一氮化物半导体层6、第二氮化物半导体层8、源极电极(第一电极的一例)10、栅极电极(第三电极的一例)12、漏极电极(第二电极的一例)14、栅极场板电极20、第一场板电极(第四电极的一例)30、第二场板电极(第五电极的一例)40、源极场板电极(第六电极的一例)50、漏极场板电极60、第一绝缘膜70、第二绝缘膜72、第三绝缘膜74、第四绝缘膜76、第五绝缘膜80、第六绝缘膜82、第七绝缘膜84和第八绝缘膜86。
[0023]作为基板2，例如使用Si(硅)基板或蓝宝石基板。
[0024]缓冲层4设置于基板2上。缓冲层4缓和与基板2之间的晶格不匹配。缓冲层4例如包含氮化铝镓(Al
W
Ga1‑
W
N(0＜W＜1))的多层结构。
[0025]第一氮化物半导体层6设置于缓冲层4的上方。第一氮化物半导体层6例如为未掺杂的Al
X
Ga1‑
X
N(0≤X＜1)。更具体而言，第一氮化物半导体层6例如为未掺杂的GaN。第一氮化物半导体层6作为沟道层发挥功能。第一氮化物半导体层6的膜厚例如为1μm以上且10μm以下。
[0026]第二氮化物半导体层8设置于第一氮化物半导体层6的上方。第二氮化物半导体层8的带隙大于第一氮化物半导体层6的带隙。第二氮化物半导体层8例如为未掺杂的Al
Y
Ga1‑
Y
N(0＜Y≤1，X＜Y)。更具体而言，第二氮化物半导体层8例如为未掺杂的Al
0.2
Ga
0.8
N。第二氮
化物半导体层8作为阻挡层发挥功能。第二氮化物半导体层8的膜厚例如为15nm以上且50nm以下。
[0027]在第一氮化物半导体层6与第二氮化物半导体层8之间设置有异质结界面。在半导体装置100的导通动作时，在异质结界面形成二维电子气(2DEG)，成为载流子。
[0028]在实施方式中，定义X方向、与X方向垂直交叉的Y方向、以及与X方向以及Y方向垂直交叉的Z方向。Z方向是基板2、缓冲层4、第一氮化物半导体层6以及第二氮化物半导体层8被层叠的方向。基板2、缓冲层4、第一氮化物半导体层6以及第二氮化物半导体层8相对于包含与X方向平行的X轴以及Y方向平行的Y轴在内的面、即XY平面平行地设置。另外，基板2与缓冲层4的界面、缓冲层4与第一氮化物半导体层6的界面以及第一氮化物半导体层6与第二氮化物半导体层8的界面，相对于XY平面平行地设置。Y方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，具备：第一氮化物半导体层；第二氮化物半导体层，设置于所述第一氮化物半导体层的上方，与所述第一氮化物半导体层相比带隙大；第一电极，设置于所述第二氮化物半导体层的上方；第二电极，设置于所述第二氮化物半导体层的上方；第一绝缘膜，设置于所述第二氮化物半导体层的上方的、所述第一电极与所述第二电极之间，与所述第二氮化物半导体层接触，并包含第一绝缘材料；第二绝缘膜，设置于所述第一电极与所述第一绝缘膜之间的所述第二氮化物半导体层的上方、所述第一绝缘膜的上方、以及所述第一绝缘膜与所述第二电极之间的所述第二氮化物半导体层的上方，包含第二绝缘材料；第三电极，设置于所述第一电极与所述第一绝缘膜之间的所述第二绝缘膜的上方；以及第四电极，具有：第一电极部，设置于所述第三电极与所述第一绝缘膜之间的所述第二绝缘膜的上方；和第二电极部，设置于所述第一绝缘膜的上方的所述第二绝缘膜的上方，并与所述第一电极部电连接。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一绝缘膜的规定方向上的长度比所述第四电极的所述规定方向上的长度短，所述规定方向是与所述第一氮化物半导体层及所述第二氮化物半导体层被层叠的方向交叉的方向。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一电极部的底面、所述第一电极部的侧面以及所述第二电极部的底面与所述第二绝缘膜接触。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一绝缘材料与所述第二绝缘材料不同。5.根据权利要求4所述的半导体装置，其中，所述第一绝缘材料的介电常数低于所述第二绝缘材料的介电常数。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，还具备：第三绝缘膜，设置于所述第一绝缘膜与所述第二电极之间且所述第二氮化物半导体层与所述第二绝缘膜之间，与所述第二氮化物半导体层接触，并包含所述第一绝缘材料；以及第五电极，具有：第三电极部，设置于所述第一绝缘膜与所述第三绝缘膜之间的所述第二绝缘膜的上方；和第四电极部，设置于所述第三绝缘膜的上方的所述第二绝缘膜的上方，与所述第三电极部电连接。7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，所述第三绝缘膜的规定方向上的长度比所述第五电极的所述规定方向上的长度短，所
述规定方向是与所述第一氮化物半导体层及所述第二氮化物半导体层被层叠的方向交叉的方向。8.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，所述第一绝缘膜的规定方向上的长度为所述第三绝缘膜的所述规定方向上的长度以下，所述规定方向是与所述第一氮化物半导体层及所述第二氮化物半导体层被层叠的方向交叉的方向。9.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，还具备设置于所述第二绝缘膜与所述第五电极之间的第五绝缘膜。10.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，还具备：第四绝缘膜，设置于所述第三绝缘膜与所述第二电极之间且所述第二氮化物半导体层与所述第二绝缘膜之间，与所述第二氮化物半导体层接触，并包含所述第一绝缘材料；以及第六...

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