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公開番号2024130891
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023040838
出願日2023-03-15
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 29/80 20060101AFI20240920BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】結晶欠陥を低減して歩留まりを向上させることができる窒化物半導体装置を提供すること。
【解決手段】窒化物半導体装置10Aは、半導体基板11と、半導体基板11の上方に設けられた電子走行層16と、電子走行層16上に設けられた電子供給層18と、電子供給層18上の一部に設けられたゲート層22と、ゲート層22上に設けられたゲート電極24と、電子供給層18に接しているソース電極28およびドレイン電極30とを備える。半導体基板11は、平面視でゲート電極24と少なくとも部分的に重なる位置、平面視でソース電極28と少なくとも部分的に重なる位置、および平面視でドレイン電極30と少なくとも部分的に重なる位置のうちの少なくとも1つに設けられた1つまたは複数の凹部60を含む。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の上方に設けられ、第１窒化物半導体で構成された電子走行層と、
前記電子走行層上に設けられ、前記第１窒化物半導体よりも大きなバンドギャップを有する第２窒化物半導体で構成された電子供給層と、
前記電子供給層上の一部に設けられ、第３窒化物半導体で構成されたゲート層と、
前記ゲート層上に設けられたゲート電極と、
前記電子供給層に接しているソース電極およびドレイン電極と、を備え、
前記半導体基板は、
平面視で前記ゲート電極と少なくとも部分的に重なる位置、
平面視で前記ソース電極と少なくとも部分的に重なる位置、および
平面視で前記ドレイン電極と少なくとも部分的に重なる位置
のうちの少なくとも１つに設けられた１つまたは複数の凹部を含む、窒化物半導体装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記電子走行層は、平面視で前記半導体基板の前記１つまたは複数の凹部の位置に対応して前記電子走行層の下面に形成された１つまたは複数の凸部を含む、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項３】
前記半導体基板と前記電子走行層との間に設けられたバッファ層を備え、
前記バッファ層は、
前記半導体基板に接する前記バッファ層の下面に形成され、前記半導体基板の前記１つまたは複数の凹部に埋め込まれる１つまたは複数の凸部と、
前記電子走行層に接する前記バッファ層の上面に形成され、前記電子走行層の前記１つまたは複数の凸部が埋め込まれる１つまたは複数の凹部と、
を含む、請求項２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項４】
前記ゲート電極、前記ソース電極、および前記ドレイン電極は各々、平面視で第１方向に長尺状に延在しており、
前記半導体基板の前記１つまたは複数の凹部は、
平面視で前記ゲート電極と重なる位置にて前記第１方向に延在する第１凹部と、
平面視で前記ソース電極と重なる位置にて前記第１方向に延在する第２凹部と、
平面視で前記ドレイン電極と重なる位置にて前記第１方向に延在する第３凹部と
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
前記第１凹部は、平面視で前記第１方向と直交する第２方向に前記ゲート電極の全体と重なっており、
前記ソース電極は、前記電子供給層と接するソースコンタクト部を含み、
前記第２凹部は、平面視で前記第２方向に前記ソースコンタクト部の全体と重なっており、
前記ドレイン電極は、前記電子供給層と接するドレインコンタクト部を含み、
前記第３凹部は、平面視で前記第２方向に前記ドレインコンタクト部の全体と重なっている、請求項４に記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記ゲート層は、
ゲート層本体部と、
前記ゲート層本体部の第１側面から前記ソースコンタクト部に向かって延在する第１延在部と、
前記第１側面とは反対側の前記ゲート層本体部の第２側面から前記ドレインコンタクト部に向かって延在する第２延在部と、を含み、
前記第１凹部は、平面視で前記第２方向に前記ゲート層本体部の全体と重なっている、請求項５に記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
前記ゲート電極、前記ソース電極、および前記ドレイン電極は各々、平面視で第１方向に長尺状に延在しており、
前記半導体基板の前記１つまたは複数の凹部は各々、平面視で前記第１方向と直交する第２方向に延在している、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項８】
前記ゲート電極、前記ソース電極、および前記ドレイン電極は各々、平面視で第１方向に長尺状に延在しており、
前記半導体基板の前記１つまたは複数の凹部は、
平面視で前記ゲート電極と重なる位置にて前記第１方向に延在する第１凹部と、平面視で前記ソース電極と重なる位置にて前記第１方向に延在する第２凹部と、平面視で前記ドレイン電極と重なる位置にて前記第１方向に延在する第３凹部とのうちの少なくとも１つと、
平面視で前記第１方向と直交する第２方向に延在する第４凹部と、
を含む、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項９】
前記ゲート電極、前記ソース電極、および前記ドレイン電極は各々、平面視で第１方向に長尺状に延在しており、
前記半導体基板の前記１つまたは複数の凹部は各々、前記ゲート層、前記ゲート電極、前記ソース電極、および前記ドレイン電極を含む単位トランジスタを平面視で囲む大きさで形成されている、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項１０】
前記半導体基板の前記１つまたは複数の凹部は各々、深さ方向に前記半導体基板の上面から徐々に幅狭となる断面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 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、窒化ガリウム（ＧａＮ）等の窒化物半導体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。特許文献１は、窒化物半導体を用いたＨＥＭＴ構造の一例を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
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】
【０００４】
ＨＥＭＴデバイスは、半導体基板上に種々の窒化物半導体層をエピタキシャル成長させることによって形成される。このとき、エピタキシャル成長の過程で、窒化物半導体層には貫通転位に起因した結晶欠陥が形成され得る。この結晶欠陥は、その結晶欠陥を通じて流れる電流リークを増加させる要因となり、ひいてはＨＥＭＴデバイスの歩留まりを低下させる要因となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様である窒化物半導体装置は、基板と、前記基板の上方に設けられ、第１窒化物半導体で構成された電子走行層と、前記電子走行層上に設けられ、前記第１窒化物半導体よりも大きなバンドギャップを有する第２窒化物半導体で構成された電子供給層と、前記電子供給層上の一部に設けられ、第３窒化物半導体で構成されたゲート層と、前記ゲート層上に設けられたゲート電極と、前記電子供給層に接しているソース電極およびドレイン電極と、を備える。前記基板は、平面視で前記ゲート電極と少なくとも部分的に重なる位置、平面視で前記ソース電極と少なくとも部分的に重なる位置、および平面視で前記ドレイン電極と少なくとも部分的に重なる位置のうちの少なくとも１つに設けられた１つまたは複数の凹部を含む。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の窒化物半導体装置によれば、結晶欠陥を低減して歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、第１実施形態にかかる例示的な窒化物半導体装置の概略平面図である。
図２は、図１のＦ２－Ｆ２線および図７のＦ２－Ｆ２線に沿った概略断面図である。
図３は、図１のＦ３領域の窒化物半導体装置の部分の拡大図である。
図４は、図３のＦ４領域の窒化物半導体装置の部分の拡大図である。
図５は、図４のＦ５－Ｆ５線に沿った概略断面図である。
図６は、図４のＦ６－Ｆ６線に沿った概略断面図である。
図７は、図１のＦ７領域の窒化物半導体装置の部分の概略平面図である。
図８は、例示的な基板凹部レイアウトを示す概略平面図である。
図９は、図８のＦ９－Ｆ９線に沿った概略断面図である。
図１０は、凹凸構造の例示的な形状を示す図９の部分拡大断面図である。
図１１は、図９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、第２実施形態にかかる例示的な基板凹部レイアウトを示す概略平面図である。
図１８は、図１７の基板凹部レイアウトに基づいてバッファ層および電子走行層に形成された凹凸構造を有する窒化物半導体装置の概略断面図である。
図１９は、変形例にかかる例示的な基板凹部レイアウトを示す概略平面図である。
図２０は、別の変形例にかかる例示的な基板凹部レイアウトを示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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種々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。
【０００９】
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。
【００１０】
＜第１実施形態＞
以下、図１～図１６を参照して、第１実施形態にかかる窒化物半導体装置１０Ａについて説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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