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公開番号2024179649
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023098655
出願日2023-06-15
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 21/338 20060101AFI20241219BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ゲート層における電界集中を緩和しつつゲートソース間容量を低減すること。
【解決手段】窒化物半導体装置10は、ゲート層30を覆うパッシベーション層50と、パッシベーション層50上のフィールドプレート電極60とを含む。ゲート30層は、ゲート層本体部32とドレイン側延在部36とを含む。パッシベーション層50は、ドレイン側延在部36およびフィールドプレート電極60の双方と平面視で重複する第1部分52Aと、第1部分52Aと連続しドレイン側延在部36とドレイン開口部50Bとの間に位置する第2部分52Bと、第1部分52Aと第2部分52Bとの境界53を含む領域に位置する第1段差部54とを含む。第1部分52Aは、段差上面54Aからドレイン側延在部36の上面まで第1厚さT1を有し、第2部分52Bは、段差下面54Bから電子供給層28の上面まで第2厚さT2を有する。第1厚さT1は第2厚さT2よりも大きい。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
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、前記ゲート層、および前記ゲート電極を覆うとともに、ソース開口部およびドレイン開口部を含むパッシベーション層と、
前記ソース開口部を介して前記電子供給層に接するソース電極と、
前記ドレイン開口部を介して前記電子供給層に接するドレイン電極と、
前記パッシベーション層上に設けられ、前記ソース電極と電気的に接続されたフィールドプレート電極と、を備え、
前記ゲート層は、ゲート層本体部と、前記ゲート層本体部から前記ドレイン開口部に向かって延在するドレイン側延在部と、を含み、
前記パッシベーション層は、
前記ドレイン側延在部および前記フィールドプレート電極の双方と平面視で重複する第１部分と、
前記第１部分と連続し、前記ドレイン側延在部と前記ドレイン開口部との間に位置する第２部分と、
前記第１部分と前記第２部分との境界を含む領域に位置する第１段差部と、を含み、
前記第１段差部は、段差上面と、前記段差上面よりも低い段差下面と、前記段差上面と前記段差下面とをつなぐ段差壁とを有し、
前記第１部分は、前記段差上面から前記ドレイン側延在部の上面まで第１厚さを有し、
前記第２部分は、前記段差下面から前記電子供給層の上面まで第２厚さを有し、
前記第１厚さは前記第２厚さよりも大きい、窒化物半導体装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第２厚さに対する前記第１厚さの比が、１よりも大きく３以下である、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項３】
前記第１部分は、前記第１厚さを有する領域を支配的に含み、
前記第２部分は、前記第２厚さを有する領域を支配的に含む、請求項１または２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項４】
前記第１厚さは、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、請求項１～３のうちのいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
前記第２厚さは、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である、請求項１～４のうちのいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記第１部分は、
前記第１厚さを有する第１領域と、
前記第１領域よりも前記ゲート層本体部寄りに位置し、前記第１厚さよりも大きな厚さを有する第２領域と、
を含む、請求項１～５のうちのいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
平面視において前記第１領域は前記第２領域よりも大きな面積を有している、請求項６に記載の窒化物半導体装置。
【請求項８】
前記第１厚さは、前記ドレイン側延在部の厚さよりも大きい、請求項１～７のうちのいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
【請求項９】
前記第１厚さと前記ドレイン側延在部の厚さとの合計厚さは、前記ゲート層本体部の厚さよりも大きく、かつ、前記ゲート層本体部の厚さと前記ゲート電極の厚さとの合計厚さよりも小さい、請求項１～８のうちのいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
【請求項１０】
前記ゲート層はさらに、前記ゲート層本体部から前記ソース開口部に向かって延在するソース側延在部を含み、
前記パッシベーション層は、
前記ソース側延在部および前記フィールドプレート電極の双方と平面視で重複する第３部分と、
前記第３部分と連続し、前記ソース側延在部と前記ソース開口部との間に位置する第４部分と、
前記第３部分と前記第４部分との境界を含む領域に位置する第２段差部と、を含み、
前記第２段差部は、段差上面と、前記第２段差部の前記段差上面よりも低い段差下面と、前記第２段差部の前記段差上面と前記段差下面とをつなぐ段差壁とを有し、
前記第３部分は、前記第２段差部の前記段差上面から前記ソース側延在部の上面まで第３厚さを有し、
前記第４部分は、前記第２段差部の前記段差下面から前記電子供給層の上面まで第４厚さを有し、
前記第３厚さは前記第４厚さよりも大きい、請求項１～９のうちのいずれか一項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、窒化物半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,800 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ノーマリオフ型ＨＥＭＴ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
【０００４】
［概要］
一般に、窒化物半導体装置は、ゲート層の端部に局所的に印加される電界を緩和するためにゲート層の上方を覆うフィールドプレート電極を含む。フィールドプレート電極は、ソース電極と一体に形成されるかまたはソース電極に電気的に接続されている。この構成では、ゲート層の上方にフィールドプレート電極が存在することでソースゲート間容量が増加する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
図１は、第１実施形態に係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の窒化物半導体装置の一部を拡大して示す概略平面図である。
図３は、図２のＦ３－Ｆ３線で切断した窒化物半導体装置の概略断面図である。
図４は、図３の窒化物半導体装置の一部を拡大して示す概略断面図である。
図５は、図３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、第２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１４は、第３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。
【０００６】
［詳細な説明］
以下、添付図面を参照して本開示における半導体装置の実施形態を説明する。
【０００７】
なお、図示および説明を簡潔かつ明瞭にするために、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。理解を容易にするために、特徴部分を拡大している場合があり、各構成要素の寸法比率は各図面で同じであるとは限らない。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。
【０００８】
本開示において使用される「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、対象物の構成要素を明確に区別するために用いられており、対象物を順位づけするものではない。また、本開示において使用される「少なくとも１つ」という表現は、所望の複数の選択肢のうちの１つ以上を意味する。一例として、選択肢の数が２つであれば、「少なくとも１つ」の表現は、１つの選択肢のみ、または２つの選択肢の双方を意味する。他の例として、選択肢の数が３つ以上であれば、「少なくとも１つ」の表現は、１つの選択肢のみ、または２つ以上の任意の選択肢の組み合わせを意味する。
【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ない。
【００１０】
［第１実施形態］
［１．窒化物半導体装置の概略構造］
図１は、第１実施形態に係る例示的な窒化物半導体装置１０の概略平面図である。窒化物半導体装置１０はチップ本体１２を含む。なお、図１および他の図面に示される互いに直交するＸＹＺ軸のＺ軸方向は、チップ本体１２の主面（図１において上面１３）と直交する方向である。本開示において使用される「平面視」という用語は、明示的に別段の記載がない限り、Ｚ軸方向に沿って上方から窒化物半導体装置１０を視ることをいう。
（【００１１】以降は省略されています）

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