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公開番号2022073613
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-05-17
出願番号2020183720
出願日2020-11-02
発明の名称窒化物半導体装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 29/78 20060101AFI20220510BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】スイッチング特性に優れた窒化物半導体装置を提供する。
【解決手段】窒化物半導体装置は、第1主面と、第1主面の反対側に位置する第2主面とを有し、第1主面から第2主面側へ設けられたトレンチを有する窒化ガリウム層と、窒化ガリウム層に設けられた電界効果トランジスタと、を備える。トレンチは内側に第1側面と第2側面とを有する。第1側面は窒素原子が表層に位置する窒素面である。第2側面はガリウム原子が表層に位置するガリウム面である。電界効果トランジスタは、第1側面に設けられたゲート絶縁膜と、トレンチ内に設けられてゲート絶縁膜を覆うゲート電極と、を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
第1主面と、前記第1主面の反対側に位置する第2主面とを有し、前記第1主面から前記第2主面側へ設けられたトレンチを有する窒化ガリウム層と、
前記窒化ガリウム層に設けられた電界効果トランジスタと、を備え、
前記トレンチは内側に第1側面と第2側面とを有し、
前記第1側面は窒素原子が表層に位置する窒素面であり、
前記第2側面はガリウム原子が表層に位置するガリウム面であり、
前記電界効果トランジスタは、
前記第1側面に設けられたゲート絶縁膜と、
前記トレンチ内に設けられて前記ゲート絶縁膜を覆うゲート電極と、を有する窒化物半導体装置。
続きを表示(約 710 文字)【請求項2】
前記第1側面及び前記第2側面はそれぞれ、前記第1主面に対して垂直であり、かつ、互いに対向している、請求項1に記載の窒化物半導体装置。
【請求項3】
前記電界効果トランジスタのチャネルは前記第1側面の側に形成され、前記第2側面の側には形成されない、請求項1又は2に記載の窒化物半導体装置。
【請求項4】
前記トレンチ内に設けられて前記第2側面を覆う絶縁膜、をさらに有し、
前記絶縁膜の厚さは前記ゲート絶縁膜の厚さよりも厚い、請求項1から3のいずれか1項に記載の窒化物半導体装置。
【請求項5】
前記窒化ガリウム層において前記トレンチの前記第1側面に隣接する領域に設けられ、前記電界効果トランジスタのチャネルが形成される第1導電型のウェル領域と、
前記窒化ガリウム層において前記トレンチの前記第2側面に隣接する領域に設けられた第1導電型の第1不純物領域と、を有し、
前記第1不純物領域は、前記ウェル領域よりも第1導電型の不純物濃度が高い、請求項1から4のいずれか1項に記載の窒化物半導体装置。
【請求項6】
前記窒化ガリウム層において前記トレンチの前記第2側面に隣接する領域に設けられた第2導電型の第2不純物領域と、
前記窒化ガリウム層の前記第1主面側に設けられ、前記第2不純物領域とショットキー接合するショットキー接合用電極と、をさらに備える請求項1から4のいずれか1項に記載の窒化物半導体装置。
【請求項7】
前記第1主面は非極性面である、請求項1から6のいずれか1項に記載の窒化物半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、窒化物半導体装置に関する。
続きを表示(約 1,900 文字)【背景技術】
【0002】
従来、窒化ガリウム(GaN)層にトレンチを設け、トレンチ内にゲート絶縁膜とゲート電極とを設けた構造のMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2009-117820号公報
特開2009ー164235号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
MOSFETのスイッチング特性の変動が少ない窒化物半導体装置が望まれている。
【0005】
本発明は上記課題に着目してなされたものであって、スイッチング特性の変動を低減可能な窒化物半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る窒化物半導体装置は、第1主面と、前記第1主面の反対側に位置する第2主面とを有し、前記第1主面から前記第2主面側へ設けられたトレンチを有する窒化ガリウム層と、前記窒化ガリウム層に設けられた電界効果トランジスタと、を備える。前記トレンチは内側に第1側面と第2側面とを有する。前記第1側面は窒素原子が表層に位置する窒素面である。前記第2側面はガリウム原子が表層に位置するガリウム面である。前記電界効果トランジスタは、前記第1側面に設けられたゲート絶縁膜と、前記トレンチ内に設けられて前記ゲート絶縁膜を覆うゲート電極と、を有する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、スイッチング特性に優れた窒化物半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1は、本発明の実施形態1に係るGaN半導体装置の構成例を示す平面図である。
図2は、本発明の実施形態1に係るGaN半導体装置の構成例を示す断面図である。
図3Aは、GaN層のN面とSiO

膜との界面付近における、原子の結合状態を示すモデル図である。
図3Bは、GaN層のN面とSiO

膜との界面におけるバンド構造の状態密度を示す図である。
図3Cは、GaN層のN面とSiO

膜との界面におけるバンドギャップを示す図である。
図4Aは、GaN層のGa面とSiO

膜との界面付近における、原子の結合状態を示すモデル図である。
図4Bは、GaN層のGa面とSiO

膜との界面におけるバンド構造の状態密度を示す図である。
図4Cは、GaN層のGa面とSiO

膜との界面におけるバンドギャップを示す図である。
図5は、本発明の実施形態2に係るGaN半導体装置の構成を示す断面図である。
図6は、本発明の実施形態3に係るGaN半導体装置の構成を示す断面図である。
図7は、本発明の実施形態4に係るGaN半導体装置の構成を示す断面図である。
図8Aは、本発明の実施形態4に係るGaN半導体装置の変形例を示す断面図である。
図8Bは、本発明の実施形態4に係るGaN半導体装置の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【0010】
以下の説明では、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の文言を用いて、方向を説明する場合がある。例えば、X軸方向及びY軸方向は、後述のGaN層20の一方の面20a(本発明の「第1主面」の一例)に平行な方向である。また、Z軸方向は、一方の面20aと垂直に交わる方向である。X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向は、互いに直交する。また、以下の説明において、「平面視」とは、Z軸方向から見ることを意味する。
(【0011】以降は省略されています)

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