特許ウォッチ

公開番号2024080050
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-13
出願番号2022192909
出願日2022-12-01
発明の名称窒化物半導体装置および窒化物半導体装置の製造方法
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 21/338 20060101AFI20240606BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ゲートリーク電流を低減すること。
【解決手段】窒化物半導体装置は、電子供給層上に形成されたゲート層22と、ゲート層22上に形成され、ゲート層22を露出する開口部26Aを含む第1絶縁膜26と、第1絶縁膜26上に形成されたゲートフィールドプレート部24Bを含むゲート電極24と、を含む。第1絶縁膜26の側面26Sは、ゲートフィールドプレート部24Bの側面24Sよりもゲート電極24の内側に位置している。窒化物半導体装置は、ゲート層22、第1絶縁膜26、およびゲート電極24の各々の側面22S,24S,26Sを少なくとも覆う第2絶縁膜28を含む。第2絶縁膜28は、ゲートフィールドプレート部24Bの下面24R、第1絶縁膜26の側面26S、およびゲート層22の上面22Uによって構成された窪み部38に埋め込まれた部分を含む。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
窒化物半導体によって構成された電子供給層と、
前記電子供給層上に形成された窒化物半導体によって構成されたゲート層と、
前記ゲート層上に形成され、前記ゲート層を露出する開口部を含む第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に形成されたゲートフィールドプレート部と、前記開口部を介して前記ゲート層に接するゲートコンタクト部とを含むゲート電極と、
前記ゲート層に対して所定方向の両側に配置され、前記電子供給層と接しているソース電極およびドレイン電極と、
を含み、
前記第１絶縁膜は、前記ゲートフィールドプレート部の側面と同じ方向を向く側面を含み、
前記第１絶縁膜の側面は、前記ゲートフィールドプレート部の側面よりも前記ゲート電極の内側に位置しており、
前記ゲート層、前記第１絶縁膜、および前記ゲート電極の各々の側面を少なくとも覆う第２絶縁膜を含み、
前記第２絶縁膜は、前記ゲートフィールドプレート部の下面、前記第１絶縁膜の側面、および前記ゲート層の上面によって構成された窪み部に埋め込まれた部分を含む
窒化物半導体装置。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記窪み部の深さは、前記第１絶縁膜の膜厚よりも小さい
請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項３】
前記窪み部は、湾曲状に形成されている
請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項４】
前記開口部は、前記ゲート層に近づくにつれて互いに接近するテーパ状に形成されている
請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
前記第１絶縁膜の側面は、前記ゲート層の側面よりも前記ゲート層の内側に位置している
請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記ゲート層の側面および前記ゲート電極の側面は、前記所定方向において互いに同じ位置である
請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
前記第１絶縁膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯ
２
、ＳｉＯＮ、Ａｌ
２
Ｏ
３
、ＡｌＮ、およびＡｌＯＮのうち少なくとも１つを含む
請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項８】
前記第２絶縁膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯ
２
、ＳｉＯＮ、Ａｌ
２
Ｏ
３
、ＡｌＮ、およびＡｌＯＮのうち少なくとも１つを含む
請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項９】
前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜は、同一材料によって形成されている
請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項１０】
前記第２絶縁膜の外面は、前記窪み部に埋め込まれることによって凹む凹部を含む
請求項１に記載の窒化物半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、窒化物半導体装置および窒化物半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、窒化ガリウム（ＧａＮ）等のＩＩＩ族窒化物半導体（以下、単に「窒化物半導体」という場合がある）を用いた高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor：ＨＥＭＴ）の製品化が進んでいる。特許文献１は、窒化物半導体を用いたノーマリオフ型ＨＥＭＴの一例が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載された窒化物半導体装置は、電子走行層と、電子走行層上に設けられた電子供給層と、電子供給層上に設けられるとともに、アクセプタ型不純物を含む窒化物半導体によって構成されたゲート層と、を含む。ゲート層上には、ゲート電極が設けられている。この構造では、電子走行層と電子供給層との間のヘテロ接合界面付近において電子走行層内に二次元電子ガス（２ＤＥＧ）がソース－ドレイン間の電流経路（チャネル）として発生する。そして、ゲート電極にバイアスが印加されていないゼロバイアス時には、ゲート電極の直下の領域における電子走行層内のチャネルが消失することで、ノーマリオフが実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１７－７３５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ゲート電極に所定の電圧が印加された場合、ゲート電極およびゲート層の側面に沿ってゲートリーク電流が流れる場合がある。このゲートリーク電流は小さいことが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する窒化物半導体装置は、窒化物半導体によって構成された電子供給層と、前記電子供給層上に形成された窒化物半導体によって構成されたゲート層と、前記ゲート層上に形成され、前記ゲート層を露出する開口部を含む第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜上に形成されたゲートフィールドプレート部と、前記開口部を介して前記ゲート層に接するゲートコンタクト部とを含むゲート電極と、前記ゲート層に対して所定方向の両側に配置され、前記電子供給層と接しているソース電極およびドレイン電極と、を含み、前記第１絶縁膜は、前記ゲートフィールドプレート部の側面と同じ方向を向く側面を含み、前記第１絶縁膜の側面は、前記ゲートフィールドプレート部の側面よりも前記ゲート電極の内側に位置しており、前記ゲート層、前記第１絶縁膜、および前記ゲート電極の各々の側面を少なくとも覆う第２絶縁膜を含み、前記第２絶縁膜は、前記ゲートフィールドプレート部の下面、前記第１絶縁膜の側面、および前記ゲート層の上面によって構成された窪み部に埋め込まれた部分を含む。
【０００７】
上記課題を解決する窒化物半導体装置の製造方法は、窒化物半導体によって構成された電子供給層を形成すること、前記電子供給層上に窒化物半導体層を形成すること、前記窒化物半導体層上に、前記窒化物半導体層の一部を露出する開口部を有する絶縁膜を形成すること、前記絶縁膜上に、前記開口部によって前記窒化物半導体層に接続された電極層を形成すること、前記窒化物半導体層、前記絶縁膜、および前記電極層をエッチングすることによって、前記電子供給層上のゲート層と、前記絶縁膜上のゲートフィールドプレート部と前記開口部によって前記ゲート層に接するゲートコンタクト部とを含むゲート電極を形成すること、前記ゲート層と前記ゲート電極との間に露出する前記絶縁膜の一部を除去することによって、前記ゲートフィールドプレート部の側面よりも前記ゲート電極の内側に位置する側面を含む第１絶縁膜を形成すること、前記ゲートフィールドプレート部の下面、前記第１絶縁膜の側面、および前記ゲート層の上面によって構成された窪み部に埋め込まれた部分を含み、前記ゲート層、前記第１絶縁膜、および前記ゲート電極の各々の側面を少なくとも覆う第２絶縁膜を形成すること、前記ゲート層に対して所定方向の両側に、前記電子供給層に接するソース電極およびドレイン電極を形成すること、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
上記窒化物半導体装置および窒化物半導体装置の製造方法によれば、ゲートリーク電流を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、一実施形態に係る例示的な窒化物半導体装置の概略断面図である。
図２は、図１の窒化物半導体装置の例示的な概略平面図である。
図３は、図１の窒化物半導体装置におけるゲート層、ゲート電極、およびその周辺の拡大断面図である。
図４は、図３の窒化物半導体装置におけるゲート層の一部、ゲート電極の一部、およびその周辺の拡大断面図である。
図５は、図１の窒化物半導体装置の例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図６は、図５に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図７は、図６に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図８は、図７に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図９は、図８に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図１０は、図９に例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図１１は、図１０に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図１２は、図１１に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図１３は、図１２に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図１４は、図１３に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図１５は、比較例の窒化物半導体装置の概略断面図である。
図１６は、変更例の窒化物半導体装置におけるゲート層の一部、ゲート電極の一部、およびその周辺の拡大断面図である。
図１７は、変更例の窒化物半導体装置におけるゲート層の一部、ゲート電極の一部、およびその周辺の拡大断面図である。
図１８は、変更例の窒化物半導体装置におけるゲート層の一部、ゲート電極の一部、およびその周辺の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本開示の窒化物半導体装置および窒化物半導体装置の製造方法のいくつかの実施形態を説明する。なお、説明を簡単かつ明確にするため、図面に示される構成要素は必ずしも一定の縮尺で描かれていない。また、理解を容易にするため、断面図では、ハッチング線が省略されている場合がある。添付の図面は、本開示の実施形態を例示するに過ぎず、本開示を制限するものとみなされるべきではない。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許