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公開番号2024142244
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-10
出願番号2023054353
出願日2023-03-29
発明の名称窒化物半導体装置およびその製造方法
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01L 21/338 20060101AFI20241003BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】導電性基板上に窒化物半導体層を形成したデバイス構造を有し、電極と導電性基板の間に形成される寄生容量を低減できる窒化物半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】窒化物半導体装置1は、互いに対向する第1面2aと第2面2bで両面を定義された導電性基板101と、導電性基板101の第1面2aに設けられ、半導体素子が形成された窒化物半導体層12を含む基体10と、基体10に設けられ、半導体素子と電気的に接続された埋込電極と、埋込電極と対向する領域において導電性基板101に形成された溝の内部に配置された絶縁体180とを備える。
【選択図】図2B
特許請求の範囲【請求項１】
互いに対向する第１面と第２面で両面を定義された導電性基板と、
前記導電性基板の前記第１面に設けられ、半導体素子が形成された窒化物半導体層を含む基体と、
前記基体に設けられ、前記半導体素子と電気的に接続された電極と、
前記電極と対向する領域において前記導電性基板に形成された溝の内部に配置された絶縁体と
を備える窒化物半導体装置。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記基体が、
前記第１面に配置された半絶縁層と、
前記半絶縁層に積層された前記窒化物半導体層と
を含む、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項３】
前記絶縁体が、前記半絶縁層を貫通して形成されて前記溝に連通する開口部の内部を埋め込んでいる、請求項２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項４】
前記導電性基板の抵抗率が１Ω・ｃｍ以下であり、前記半絶縁層の抵抗率が１×１０
3
Ω・ｃｍ以上である、請求項２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
前記半絶縁層の抵抗率が１×１０
5
Ω・ｃｍ以上である、請求項２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記半絶縁層は、５μｍ以上の厚みを有する、請求項２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
前記半絶縁層は、４Ｈ－ＳiＣ結晶構造を備える、請求項２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項８】
前記半絶縁層は、６Ｈ－ＳiＣ結晶構造を備える、請求項２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項９】
前記半絶縁層は、３Ｃ－ＳiＣ結晶構造を備える、請求項２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項１０】
前記窒化物半導体層が、
電子走行層と、
前記電子走行層とヘテロ接合を形成する電子供給層と
を備える、
請求項１又は２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、窒化物半導体装置およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ:High Electron Mobility Transistor）は高速スイッチングデバイスや高周波増幅デバイスとして広く実用化されている。大きなバンドギャップを有する窒化物半導体をＨＥＭＴ構造に使用することで、高速動作と高耐圧化を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－０７７８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
窒化物半導体のＨＥＭＴの電子供給層に例えばＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮなどの材料が用いられる。窒化物半導体用の基板として一般に半絶縁性ＳｉＣ基板や高抵抗Ｓｉ基板などの抵抗率が高い基板が使用されているが、一般にこれらの基板は販売価格が高く高コストになる。一方で、導電性基板上に高抵抗層を形成し、その上に窒化物半導体層を形成することで、比較的低コストの導電性基板を使用しながら導電性基板の容量カップリングによる損失を低減する方法も提案されている。しかしながら、上記構造だけでは窒化物半導体層に形成した電極と導電性基板の間に生じる寄生容量を十分に低減することができず、所望の高周波特性が得られていない。
【０００５】
本開示の目的は、導電性基板上に窒化物半導体層を形成したデバイス構造を有し、電極と導電性基板の間に形成される寄生容量を低減できる窒化物半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本開示の一態様は、互いに対向する第１面と第２面で両面を定義された導電性基板と、導電性基板の第１面に設けられ、半導体素子が形成された窒化物半導体層を含む基体と、基体に設けられ、半導体素子と電気的に接続された電極と、電極と対向する領域において導電性基板に形成された溝の内部に配置された絶縁体とを備える、窒化物半導体装置である。
【０００７】
本開示の他の一態様は、互いに対向する第１面と第２面で両面を定義された導電性基板の第１面に半絶縁層を形成し、半絶縁層の上に窒化物半導体層を形成し、窒化物半導体層をエッチングして開口領域を形成し、開口領域を埋込電極で埋め込み、第２面から導電性基板の一部を選択的にエッチングして埋込電極に到達する溝を形成し、溝の内部に絶縁体を形成する、を備える窒化物半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一態様および他の一態様によれば、導電性基板上に窒化物半導体層を形成したデバイス構造を有し、電極と導電性基板の間に形成される寄生容量を低減できる窒化物半導体装置およ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、実施形態に係る窒化物半導体装置の平面図である。
図２Ａは、図１のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。
図２Ｂは、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。
図２Ｃは、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。
図２Ｄは、導電性基板と窒化物半導体層を含む基体の積層構造の断面図である。
図３Ａは、実施形態の変形例に係る窒化物半導体装置の図１のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。
図３Ｂは、実施形態の変形例に係る窒化物半導体装置の図１のＩＩ－ＩＩ線沿う断面図である。
図３Ｃは、比較例に係る窒化物半導体装置の図１のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。
図３Ｄは、比較例に係る窒化物半導体装置の図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。
図４Ａは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。
図４Ｂは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。
図５Ａは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。
図５Ｂは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。
図６Ａは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。
図６Ｂは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。
図７Ａは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。
図７Ｂは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。
図８Ａは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。
図８Ｂは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。
図９Ａは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。
図９Ｂは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。
図１０Ａは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。
図１０Ｂは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。
図１１Ａは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。
図１１Ｂは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。
図１２Ａは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。
図１２Ｂは、実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法の一工程を示す図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。
【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。
（【００１１】以降は省略されています）

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