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公開番号2024131090
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023041140
出願日2023-03-15
発明の名称窒化物半導体装置及びその製造方法
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 29/12 20060101AFI20240920BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高閾値電圧と高移動度の両立を可能とする窒化物半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】窒化物半導体装置は、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。電界効果トランジスタは、窒化ガリウム層の第1主面側に設けられたゲート絶縁膜と、窒化ガリウム層に設けられ、ゲート絶縁膜と接するp型領域と、窒化ガリウム層に設けられ、p型領域とゲート絶縁膜との界面に平行な第1方向においてp型領域と接するn型領域と、第1主面側に配置され、n型領域と接する第1電極とを備える。p型領域は、ゲート絶縁膜と接する第1領域と、ゲート絶縁膜と接し、かつ第1方向において第1領域とn型領域との間に介在する第2領域とを有する。第2領域は、第1領域よりもp型不純物濃度が高い。
【選択図】図3
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、
前記電界効果トランジスタは、
前記窒化ガリウム層の前記第１主面側に設けられたゲート絶縁膜と、
前記窒化ガリウム層に設けられ、前記ゲート絶縁膜と接するｐ型領域と、
前記窒化ガリウム層に設けられ、前記ｐ型領域と前記ゲート絶縁膜との界面に平行な第１方向において前記ｐ型領域と接するｎ型領域と、
前記第１主面側に配置され、前記ｎ型領域と接する第１電極とを備え、
前記ｐ型領域は、
前記ゲート絶縁膜と接する第１領域と、
前記ゲート絶縁膜と接し、かつ前記第１方向において前記第１領域と前記ｎ型領域との間に介在する第２領域とを有し、
前記第２領域は、前記第１領域よりもｐ型不純物濃度が高い、窒化物半導体装置。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
前記電界効果トランジスタのチャネル領域に前記第１領域と前記第２領域とが存在する、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オン電流は、前記窒化ガリウム層の前記第２主面側から前記第１領域と前記第２領域とを通って前記ｎ型領域に流れる、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ｐ型領域は、前記第１方向においてｐ型不純物濃度が最大となるピーク位置を有し、
前記ピーク位置は前記第２領域に存在する、請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
前記第２領域は前記ｎ型領域と接している、請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記電界効果トランジスタは、
前記窒化ガリウム層に設けられ、前記ｎ型領域と前記第２主面との間に位置するｐ型の高濃度領域をさらに有し、
前記高濃度領域は、前記第１領域よりもｐ型不純物濃度が高く、かつ前記第２領域と接している、請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
前記高濃度領域は、前記第２領域よりもｐ型不純物濃度が高い、請求項６に記載の窒化物半導体装置。
【請求項８】
前記高濃度領域は前記ｎ型領域と接している、請求項６に記載の窒化物半導体装置。
【請求項９】
前記高濃度領域は前記第１電極と接している、請求項６に記載の窒化物半導体装置。
【請求項１０】
前記高濃度領域は前記第１領域と接している、請求項６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、窒化物半導体装置及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、窒化ガリウム（ＧａＮ）を用いた縦型ＭＯＳＦＥＴが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－１８８６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＧａＮを用いた縦型ＭＯＳＦＥＴの特性向上には、高閾値電圧と高移動度の両立が必要である。しかし、一般的に閾値電圧と移動度はトレードオフの関係にある。例えば、閾値値電圧を増加させるためにｐ型ウェル領域の濃度を増加させると移動度が低下する。
【０００５】
本開示は、高閾値電圧と高移動度の両立を可能とする窒化物半導体装置及びその製造方法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、本開示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。前記電界効果トランジスタは、前記窒化ガリウム層の前記第１主面側に設けられたゲート絶縁膜と、前記窒化ガリウム層に設けられ、前記ゲート絶縁膜と接するｐ型領域と、前記窒化ガリウム層に設けられ、前記ｐ型領域と前記ゲート絶縁膜との界面に平行な第１方向において前記ｐ型領域と接するｎ型領域と、前記第１主面側に配置され、前記ｎ型領域と接する第１電極とを備える。前記ｐ型領域は、前記ゲート絶縁膜と接する第１領域と、前記ゲート絶縁膜と接し、かつ前記第１方向において前記第１領域と前記ｎ型領域との間に介在する第２領域とを有する。前記第２領域は、前記第１領域よりもｐ型不純物濃度が高い。
【０００７】
本開示の一態様に係る窒化物半導体装置の製造方法は、窒化ガリウム層にｐ型領域を形成する工程と、前記窒化ガリウム層において前記ｐ型領域と接する領域に、前記ｐ型領域よりもｐ型不純物を高濃度に含む高濃度領域を形成する工程と、前記窒化ガリウム層に熱処理を施して、前記高濃度領域から前記ｐ型領域にｐ型不純物を拡散させることによって、前記ｐ型領域の第１領域よりもｐ型不純物濃度が高い第２領域を形成する工程と、前記窒化ガリウム層の第１主面側に、前記第１領域及び前記第２領域と接するゲート絶縁膜を形成する工程と、前記窒化ガリウム層の前記第１主面側であって、前記第２領域を介して前記第１領域の反対側にｎ型領域を形成する工程と、前記ｎ型領域に接する第１電極を形成する工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一態様によれば、高閾値電圧と高移動度の両立を可能とする窒化物半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本開示の実施形態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、本開示の実施形態１に係るＧａＮ半導体装置の構成例を示す断面図である。
図３は、図２の断面図の一部を拡大して示す図である。
図４は、図３に示した縦型ＭＯＳＦＥＴのＢ－Ｂ´線における不純物濃度分布を示すグラフである。
図５Ａは、本開示の実施形態１に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
図５Ｂは、本開示の実施形態１に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
図５Ｃは、本開示の実施形態１に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
図５Ｄは、本開示の実施形態１に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
図６は、本開示の実施形態２に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの構成例を示す断面図である。
図７Ａは、本開示の実施形態２に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
図７Ｂは、本開示の実施形態２に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
図７Ｃは、本開示の実施形態２に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
図８は、本開示の実施形態２の変形例に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの構成例を示す断面図である。
図９は、本開示の実施形態３に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの構成例を示す断面図である。
図１０Ａは、本開示の実施形態３に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
図１０Ｂは、本開示の実施形態３に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
図１１は、本開示の実施形態４に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの構成例を示す断面図である。
図１２Ａは、本開示の実施形態４に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
図１２Ｂは、本開示の実施形態４に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
図１２Ｃは、本開示の実施形態４に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
図１３は、本開示の実施形態５に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの構成例を示す断面図である。
図１４Ａは、本開示の実施形態５に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
図１４Ｂは、本開示の実施形態５に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
図１４Ｃは、本開示の実施形態５に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
図１４Ｄは、本開示の実施形態５に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
図１４Ｅは、本開示の実施形態５に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本開示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。
（【００１１】以降は省略されています）

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