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公開番号2025000381
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-07
出願番号2023100205
出願日2023-06-19
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H10D 30/47 20250101AFI20241224BHJP()
要約【課題】ゲート層に起因する閾値電圧の変動を抑制すること。
【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30と、第1ゲート電極51と、ソース電極及びドレイン電極と、第1ゲート電極51とは異なる材料によって構成された第2ゲート電極52と、を備えている。第1ゲート電極51及び第2ゲート電極52は、ゲート層30の上面30aに接している。第2ゲート電極52とゲート層30との接触面積である第2接触面積S2は、第1ゲート電極51とゲート層30との接触面積である第1接触面積S1よりも小さい。
【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、
前記ゲート層の上面に接している第１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しているソース電極およびドレイン電極と、
前記第１ゲート電極とは異なる材料によって構成され、前記ゲート層の上面に接している第２ゲート電極と、
を備え、
前記第２ゲート電極と前記ゲート層との接触面積である第２接触面積は、前記第１ゲート電極と前記ゲート層との接触面積である第１接触面積よりも小さい窒化物半導体装置。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
前記第２ゲート電極は、前記第１ゲート電極よりも仕事関数が大きい材料によって構成されている、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項３】
前記第２ゲート電極は、前記ゲート層に対してオーミック接合するように構成されている、請求項２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項４】
前記第２ゲート電極は、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｎｉのいずれかを含む、請求項２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
前記第２ゲート電極は、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と同一材料によって構成されている、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記第２接触面積は、前記第１接触面積の１／１００以下である、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
前記第１ゲート電極は、前記ゲート層とショットキー接合するように構成されている、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項８】
前記第１ゲート電極は、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴａＳｉＮ、ＷＳｉ、ＷＳｉＮのいずれかを含む、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項９】
前記電子走行層及び前記電子供給層は、
二次元電子ガスが発生する活性領域と、
前記活性領域よりも前記二次元電子ガスが発生しにくい不活性領域と、
を含み、
前記ゲート層は、
前記活性領域上に形成された第１パーツと、
前記不活性領域上に形成された第２パーツと、
を含み、
前記第１ゲート電極の少なくとも一部は、前記第１パーツ上に形成されており、
前記第２ゲート電極は、前記第２パーツ上に形成されている、請求項１～８のうちいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
【請求項１０】
前記不活性領域には、前記二次元電子ガスを発生しにくくするための不純物が含まれている、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】
本開示は、窒化物半導体装置に関する。
続きを表示（約 3,100 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。
【０００４】
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）が電子供給層上に設けられているとともに、ゲート層の上にゲート電極が配置されている。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】
【０００５】
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】
【０００６】
上記のように、ゲート層と、ゲート層の上に形成されたゲート電極とを備えた窒化物半導体装置では、ゲート層に起因して閾値電圧が変動する場合があり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、前記ゲート層の上面に接している第１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しているソース電極およびドレイン電極と、前記第１ゲート電極とは異なる材料によって構成され、前記ゲート層の上面に接している第２ゲート電極と、を備え、前記第２ゲート電極と前記ゲート層との接触面積である第２接触面積は、前記第１ゲート電極と前記ゲート層との接触面積である第１接触面積よりも小さい。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の窒化物半導体装置によれば、ゲート層に起因する閾値電圧の変動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
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２－２線概略断面図である。
図３は、図１の３－３線概略断面図である。
図４は、窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す２－２線概略断面図である。
図５は、窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す３－３線概略断面図である。
図６は、図４に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す２－２線概略断面図である。
図７は、図５に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す３－３線概略断面図である。
図８は、図６に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す２－２線概略断面図である。
図９は、図７に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す３－３線概略断面図である。
図１０は、図８に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す２－２線概略断面図である。
図１１は、図９に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す３－３線概略断面図である。
図１２は、図１０に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す２－２線概略断面図である。
図１３は、図１１に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す３－３線概略断面図である。
図１４は、窒化物半導体装置を模式的に示す等価回路図である。
図１５は、第１実施形態の窒化物半導体装置の変更例を示す概略平面図である。
図１６は、図１５の１６－１６線概略端面図である。
図１７は、図１５の１７－１７線概略端面図である。
図１８は、第１実施形態の窒化物半導体装置の変更例を示す概略平面図である。
図１９は、図１８の１９－１９線概略断面図である。
図２０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平面図である。
図２１は、図２０の２１－２１線概略断面図である。
図２２は、図２０の２２－２２線概略断面図である。
図２３は、窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す２１－２１線概略断面図である。
図２４は、窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す２２－２２線概略断面図である。
図２５は、図２３に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す２１－２１線概略断面図である。
図２６は、図２４に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す２２－２２線概略断面図である。
図２７は、図２５に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す２１－２１線概略断面図である。
図２８は、図２６に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す２２－２２線概略断面図である。
図２９は、図２７に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す２１－２１線概略断面図である。
図３０は、図２８に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す２２－２２線概略断面図である。
図３１は、図２９に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す２１－２１線概略断面図である。
図３２は、図３０に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す２２－２２線概略断面図である。
図３３は、図３１に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す２１－２１線概略断面図である。
図３４は、図３２に続く窒化物半導体装置の製造方法の一例を示す２２－２２線概略断面図である。
図３５は、第２実施形態の窒化物半導体装置の変更例を示す概略平面図である。
図３６は、図３５の３６－３６線概略端面図である。
図３７は、図３５の３７－３７線概略端面図である。
図３８は、ゲート層の変更例を例示的に示す概略断面図である。
図３９は、リセス領域の変更例を例示的に示す概略断面図である。
【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。
（【００１１】以降は省略されています）

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