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公開番号2025012791
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023115898
出願日2023-07-14
発明の名称半導体装置
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類H10D 30/47 20250101AFI20250117BHJP()
要約【課題】電気特性を向上させることが可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態の半導体装置は、基板上に設けられた第1窒化物半導体層と、第1窒化物半導体層上に設けられ、絶縁材料からなる複数のマスク層と、複数のマスク層上に設けられた第2窒化物半導体層と、第2窒化物半導体層上に設けられ、第2窒化物半導体層よりバンドギャップが大きい第3窒化物半導体層と、第3窒化物半導体層上に設けられ、互いに離間して配置された第1及び第2電極とを含む。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
基板上に設けられた第１窒化物半導体層と、
前記第１窒化物半導体層上に設けられ、絶縁材料からなる複数のマスク層と、
前記複数のマスク層上に設けられた第２窒化物半導体層と、
前記第２窒化物半導体層上に設けられ、前記第２窒化物半導体層よりバンドギャップが大きい第３窒化物半導体層と、
前記第３窒化物半導体層上に設けられ、互いに離間して配置された第１及び第２電極と
を具備する半導体装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記複数のマスク層は、前記第１電極と前記第２電極との間の領域に配置される
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
基板上に設けられた第１窒化物半導体層と、
前記第１窒化物半導体層上に設けられ、絶縁材料からなる複数のマスク層と、
前記複数のマスク層上に設けられた第２窒化物半導体層と、
前記第２窒化物半導体層上に設けられ、前記第２窒化物半導体層よりバンドギャップが大きい第３窒化物半導体層と、
前記第３窒化物半導体層上に設けられ、互いに離間して配置されたソース電極及びドレイン電極と、
前記第３窒化物半導体層上に設けられ、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に配置されたゲート電極と
を具備する半導体装置。
【請求項４】
前記複数のマスク層は、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の領域に配置される
請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記複数のマスク層は、酸化シリコン（ＳｉＯ
２
）で構成される
請求項１又は３に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２窒化物半導体層及び前記第３窒化物半導体層のうち、前記複数のマスク層が形成された領域は、前記複数のマスク層が形成されていない領域よりも転位密度が小さい
請求項１又は３に記載の半導体装置。
【請求項７】
抵抗素子が配置される第１領域と、トランジスタが配置される第２領域とを有する基板と、
前記基板上に設けられた第１窒化物半導体層と、
前記第１領域における前記第１窒化物半導体層上に設けられ、絶縁材料からなる複数の第１マスク層と、
前記第２領域における前記第１窒化物半導体層上に設けられ、絶縁材料からなる複数の第２マスク層と、
前記複数の第１マスク層及び前記複数の第２マスク層上に設けられた第２窒化物半導体層と、
前記第２窒化物半導体層上に設けられ、前記第２窒化物半導体層よりバンドギャップが大きい第３窒化物半導体層と、
前記第１領域における前記第３窒化物半導体層上に設けられ、互いに離間して配置された第１及び第２電極と、
前記第２領域における前記第３窒化物半導体層上に設けられ、互いに離間して配置されたソース電極及びドレイン電極と、
前記第２領域における前記第３窒化物半導体層上に設けられ、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に配置されたゲート電極と
を具備する半導体装置。
【請求項８】
前記複数の第１マスク層は、前記第１電極と前記第２電極との間の領域に配置され、
前記複数の第２マスク層は、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の領域に配置される
請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記複数の第１マスク層のパターンは、前記複数の第２マスク層のパターンと異なる
請求項７に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記複数の第１マスク層及び前記複数の第２マスク層は、酸化シリコン（ＳｉＯ
２
）で構成される
請求項７に記載の半導体装置。
（【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】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
ヘテロ接合界面を有する窒化物半導体を用いた半導体装置では、窒化物半導体層の積層構造を成膜する際に、構成元素や格子定数の違いによりヘテロ接合界面から窒化物半導体層の表面に到達する貫通転位が発生する。窒化物半導体層の成膜方向をＹ方向とし、Ｙ方向に対して垂直方向をＸ方向とした場合、Ｘ方向に電流を流す半導体装置では、電流を流す領域の貫通転位が抵抗となることが知られている。
【０００３】
窒化ガリウム（ＧａＮ）などの窒化物半導体を用いたＦＥＴが知られている。ＦＥＴにおいて、ソース電極及びドレイン電極間に電流を流す場合、通電領域の転位密度が高いと抵抗が大きくなり、ＦＥＴの効率が悪化する。このため、２次元電子ガスを用いたＦＥＴでは、電子移動度を上げて高効率化するために、抵抗となる転位密度を低減する技術が開発されている。しかし、従来の技術により転位密度を低減した場合、ウエハ全面が同等の転位密度となる。よって、２次元電子ガス層の電子移動度も一定の値となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００６－２６１６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、電気特性を向上させることが可能な半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る半導体装置は、基板上に設けられた第１窒化物半導体層と、前記第１窒化物半導体層上に設けられ、絶縁材料からなる複数のマスク層と、前記複数のマスク層上に設けられた第２窒化物半導体層と、前記第２窒化物半導体層上に設けられ、前記第２窒化物半導体層よりバンドギャップが大きい第３窒化物半導体層と、前記第３窒化物半導体層上に設けられ、互いに離間して配置された第１及び第２電極とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
図２は、評価用の電極１７を説明する平面図である。
図３は、半導体装置に含まれる窒化物半導体層に形成される転位を説明する模式的な断面図である。
図４は、半導体装置のシート抵抗を説明するグラフである。
図５は、第２実施形態に係る半導体装置の断面図である。
図６は、第２実施形態に係る半導体装置の抵抗を説明するグラフである。
図７は、第３実施形態に係る半導体装置の断面図である。
図８は、ＨＥＭＴの動作特性を示すグラフである。
図９は、第４実施形態の第１実施例に係る半導体装置の断面図である。
図１０は、第４実施形態の第２実施例に係る半導体装置の断面図である。
図１１は、第４実施形態の第３実施例に係る半導体装置の断面図である。
図１２は、第４実施形態の第４実施例に係る半導体装置の断面図である。
図１３は、第５実施形態の第１実施例に係る半導体装置の断面図である。
図１４は、第５実施形態の第２実施例に係る半導体装置の断面図である。
図１５は、第５実施形態の第３実施例に係る半導体装置の断面図である。
図１６は、第５実施形態の第４実施例に係る半導体装置の断面図である。
図１７は、第６実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態について図面を参照して説明する。以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。各機能ブロックは、ハードウェア及びソフトウェアのいずれかまたは両者を組み合わせたものとして実現することができる。各機能ブロックが以下の例のように区別されていることは必須ではない。例えば、一部の機能が例示の機能ブロックとは別の機能ブロックによって実行されてもよい。さらに、例示の機能ブロックがさらに細かい機能サブブロックに分割されていてもよい。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【０００９】
［１］第１実施形態
［１－１］半導体装置１の構成
半導体装置１は、窒化物半導体を用いた抵抗素子である。図１は、第１実施形態に係る半導体装置１の断面図である。半導体装置１は、基板１０、第１バッファ層１１、第２バッファ層１２、複数のマスク層１３、第３バッファ層１４、チャネル層１５、バリア層１６、複数の電極１７、第１パッシベーション膜１８、及び第２パッシベーション膜１９を備える。
【００１０】
基板１０は、半導体基板で構成される。基板１０としては、シリコン（Ｓｉ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウムリン（ＧａＰ）、インジウムリン（ＩｎＰ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、又はサファイア（Ａｌ
２
Ｏ
３
）などが用いられる。本実施形態態では、基板１０は、炭化シリコン（ＳｉＣ）からなる基板（ＳｉＣ基板）で構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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