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公開番号2024116730
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-28
出願番号2023022511
出願日2023-02-16
発明の名称窒化物半導体装置
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 21/337 20060101AFI20240821BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ゲート耐圧を高くすることと、オン抵抗を低減することとを両立できる。
【解決手段】窒化物半導体装置10は、電子走行層16と、電子供給層18と、ゲート層22と、ゲート電極24と、ソース電極28およびドレイン電極と、パッシベーション層26と、を備える。ゲート層22は、ゲート層22、ソース電極28、およびドレイン電極が並ぶ方向である第1方向におけるソース電極28側の端部に位置するゲート層側面22Cを含む。パッシベーション層26は、第1方向においてソース電極28に対向するパッシベーション第1側面26Cを含む。窒化物半導体装置10は、ゲート層側面22Cおよびパッシベーション第1側面26Cを覆うとともに、ゲート層22とソース電極28との間を絶縁するソース絶縁体膜61をさらに備える。
【選択図】図3
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走行層と、
前記電子走行層上に形成され、前記電子走行層よりも大きなバンドギャップを有する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、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、
前記ゲート層上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート層を挟むように配置され、前記電子供給層の上面に接するソース電極およびドレイン電極と、
前記電子供給層、前記ゲート層、および前記ゲート電極の上に形成されたパッシベーション層と、を備え、
前記電子供給層の上面において、前記ゲート層、前記ソース電極、および前記ドレイン電極が並ぶ方向を第１方向としたとき、
前記ゲート層は、前記第１方向における前記ソース電極側の端部に位置するゲート層側面を含み、
前記パッシベーション層は、前記第１方向において前記ソース電極に対向するパッシベーション第１側面を含み、
前記ゲート層側面および前記パッシベーション第１側面を覆うとともに、前記ゲート層と前記ソース電極との間を絶縁するソース絶縁体膜をさらに備える、窒化物半導体装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記パッシベーション第１側面は、前記ゲート層側面の上に位置している、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項３】
前記パッシベーション層は、
少なくとも前記電子供給層における前記ゲート層よりも前記ドレイン電極側の領域の上に形成された第１パッシベーション層と、
前記第１パッシベーション層の上に形成された第２パッシベーション層とを含む、請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項４】
前記第２パッシベーション層は、前記ゲート層における前記ゲート電極よりも前記ソース電極側の領域の上に形成されたソース側部分を有し、
前記パッシベーション第１側面は、前記第２パッシベーション層の前記ソース側部分における前記ソース電極側の端部に位置する側面である、請求項３に記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
前記第２パッシベーション層の前記ソース側部分は、前記第１パッシベーション層よりも厚い請求項４に記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記ゲート電極は、前記第１方向における前記ソース電極側の端部に位置する電極側面を含み、
前記第１パッシベーション層は、前記第１方向における前記ソース電極側の端部に位置する第１側面を含み、
前記第１パッシベーション層の前記第１側面は、前記ゲート電極の前記電極側面の上に位置しており、
前記第２パッシベーション層の前記ソース側部分は、前記ゲート電極の前記電極側面および前記第１パッシベーション層の前記第１側面に接している、請求項４に記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
前記第１パッシベーション層および前記第２パッシベーション層は、異なる材料により構成されている、請求項３に記載の窒化物半導体装置。
【請求項８】
前記第１パッシベーション層は、ＳｉＮ層であり、
前記第２パッシベーション層は、ＳｉＯ
２
層である、請求項７に記載の窒化物半導体装置。
【請求項９】
前記第１パッシベーション層と前記第２パッシベーション層との間に形成されるとともに前記ソース電極に電気的に接続されているフィールドプレート電極をさらに備え、
前記フィールドプレート電極は、前記第１方向における前記ゲート層から前記ドレイン電極の間に少なくとも一部が形成されている、請求項３に記載の窒化物半導体装置。
【請求項１０】
前記ソース電極は、前記第２パッシベーション層の上に形成されるソースフィールドプレート部を含み、
前記ソースフィールドプレート部の前記ドレイン電極側の端部は、前記フィールドプレート電極よりも前記ドレイン電極の近くに位置している、請求項９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】
本発明は、窒化物半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,700 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」と言う場合がある）を用いた高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）の製品化が進んでいる。ＨＥＭＴは、半導体ヘテロ接合の界面付近に形成された二次元電子ガス（２ＤＥＧ）を導電経路（チャネル）として使用する。ＨＥＭＴを利用したパワーデバイスは、典型的なシリコン（Ｓｉ）パワーデバイスと比較して低オン抵抗および高速・高周波動作を可能にしたデバイスとして認知されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の窒化物半導体装置は、窒化ガリウム（ＧａＮ）層によって構成された電子走行層と、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層によって構成された電子供給層とを含む。これら電子走行層と電子供給層とのヘテロ接合の界面付近において電子走行層中に２ＤＥＧが形成される。また、特許文献１の窒化物半導体装置では、アクセプタ型不純物を含むゲート層（例えばｐ型ＧａＮ層）が、電子走行層上であってゲート電極の直下の位置に設けられている。この構成では、ゲート層の直下の領域において、ゲート層が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ける伝導帯のバンドエネルギーを持ち上げることによりゲート層の直下のチャネルが消失し、ノーマリーオフが実現される。
【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】
特許文献１に記載されるようなＨＥＭＴにおいて、より確実なノーマリーオフ動作を達成するためには、十分な大きさのゲート耐圧を高くすることが望ましい。しかしながら、ＨＥＭＴのゲート耐圧を高くすることと、低オン抵抗を両立させることは難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様であ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走行層と、前記電子走行層上に形成され、前記電子走行層よりも大きなバンドギャップを有する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、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、前記ゲート層上に形成されたゲート電極と、前記ゲート層を挟むように配置され、前記電子供給層の上面に接するソース電極およびドレイン電極と、前記電子供給層、前記ゲート層、および前記ゲート電極の上に形成されたパッシベーション層と、を備え、前記電子供給層の上面において、前記ゲート層、前記ソース電極、および前記ドレイン電極が並ぶ方向を第１方向としたとき、前記ゲート層は、前記第１方向における前記ソース電極側の端部に位置するゲート層側面を含み、前記パッシベーション層は、前記第１方向において前記ソース電極に対向するパッシベーション第１側面を含み、前記ゲート層側面および前記パッシベーション第１側面を覆うとともに、前記ゲート層と前記ソース電極との間を絶縁するソース絶縁体膜をさらに備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一態様である窒化物半導体装置によれば、ゲート耐圧を高くすることと、オン抵抗を低減することとを両立できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、窒化物半導体装置の例示的な概略平面図である。
図２は、図１の２－２線断面図である。
図３は、図２の窒化物半導体装置におけるソース電極およびゲート電極の周辺の拡大断面図である。
図４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５は、図４に続く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に続く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、図１４に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図１６は、図１５に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図１７は、図１６に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図１８は、図１７に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図１９は、図１８に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図２０は、図１９に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図２１は、図２０に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図２２は、図２１に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図２３は、図２２に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図２４は、図２３に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図２５は、図２４に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図２６は、図２５に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本開示における窒化物半導体装置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に、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に、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。
【００１０】
以下の詳細な記載は、本開示の例示的な実施形態を具体化する装置、システム、および方法を含む。この詳細な記載は本来説明のためのものに過ぎず、本開示の実施形態またはこのような実施形態の適用および使用を限定することを意図していない。
（【００１１】以降は省略されています）

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