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公開番号2025027591
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-28
出願番号2023132475
出願日2023-08-16
発明の名称半導体装置、半導体装置の製造方法及び電子装置
出願人富士通株式会社
代理人弁理士法人扶桑国際特許事務所
主分類H10D 30/47 20250101AFI20250220BHJP()
要約【課題】高耐圧の半導体装置を実現する。
【解決手段】半導体装置1は、窒化物半導体を含むチャネル層10及びその面10a側のバリア層20と、バリア層20の面20a側に設けられるソース電極40及びドレイン電極50と、ソース電極40とドレイン電極50との間に設けられるゲート電極30とを含む。半導体装置1は更に、バリア層20の面20a側の、ゲート電極30とドレイン電極50との間に設けられる分極層60を含む。分極層60は、Alを含有する窒化物半導体を含み、バリア層20側からそれとは反対の面60a側に向かってAl組成が減少する傾斜Al組成を有する。分極層60に生じる分極により、その直下の2DEG領域80における電子濃度が低減される。これにより、ゲート電極30のドレイン電極50側の端部付近における電界集中が緩和され、半導体装置1の耐圧が高められる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１窒化物半導体を含むチャネル層と、
前記チャネル層の第１面側に設けられ、第２窒化物半導体を含むバリア層と、
前記バリア層の、前記チャネル層側とは反対の第２面側に設けられるソース電極及びドレイン電極と、
前記バリア層の前記第２面側の、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられるゲート電極と、
前記バリア層の前記第２面側の、前記ゲート電極と前記ソース電極との間、及び、前記ゲート電極と前記ドレイン電極との間のうち、前記ゲート電極と前記ドレイン電極との間に設けられ、Ａｌを含有する第３窒化物半導体を含み、前記バリア層側から、前記バリア層側とは反対の第３面側に向かって、Ａｌ組成が減少する分極層と、
を含む、半導体装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記分極層は、前記ゲート電極の、前記バリア層と面する底面における前記ドレイン電極側の端から、前記ドレイン電極側に向かって延びる、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記分極層は、前記ドレイン電極と分離される、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記分極層は、前記ドレイン電極と接触する、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ゲート電極は、一部が前記分極層の前記第３面に設けられる、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
第１窒化物半導体を含むチャネル層の第１面側に、第２窒化物半導体を含むバリア層を形成する工程と、
前記バリア層の、前記チャネル層側とは反対の第２面側に、Ａｌを含有する第３窒化物半導体を含み、前記バリア層側から、前記バリア層側とは反対の第３面側に向かって、Ａｌ組成が減少する分極層を形成する工程と、
前記バリア層の前記第２面側に、ソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられるゲート電極とを形成する工程と、
を含み、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極と前記ゲート電極とを形成する工程は、前記ゲート電極と前記ソース電極との間、及び、前記ゲート電極と前記ドレイン電極との間のうち、前記ゲート電極と前記ドレイン電極との間に前記分極層が設けられるように、前記ドレイン電極及び前記ゲート電極を形成する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項７】
第１窒化物半導体を含むチャネル層と、
前記チャネル層の第１面側に設けられ、第２窒化物半導体を含むバリア層と、
前記バリア層の、前記チャネル層側とは反対の第２面側に設けられるソース電極及びドレイン電極と、
前記バリア層の前記第２面側の、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられるゲート電極と、
前記バリア層の前記第２面側の、前記ゲート電極と前記ソース電極との間、及び、前記ゲート電極と前記ドレイン電極との間のうち、前記ゲート電極と前記ドレイン電極との間に設けられ、Ａｌを含有する第３窒化物半導体を含み、前記バリア層側から、前記バリア層側とは反対の第３面側に向かって、Ａｌ組成が減少する分極層と、
を含む半導体装置を備える、電子装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、半導体装置の製造方法及び電子装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体装置の１つとして、窒化物半導体を用いたバリア層及びチャネル層を含む高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor；ＨＥＭＴ）が知られている。チャネル層は電子走行層等とも称され、バリア層は電子供給層等とも称される。
【０００３】
例えば、チャネル層上のバリア層の上にソース及びドレイン並びにゲートのコンタクトを設け、ゲートとソース及びドレインとの間に再成長材料、一例として、上方に向かってＡｌ組成が１又はそれに近い値から減少する再成長材料を設ける技術が知られている（特許文献１）。
【０００４】
また、電子走行層上の電子供給層の上に、ＧａＮ（窒化ガリウム）層及びＡｌＮ（窒化アルミニウム）層と、それらの間にあってＡｌＮ層に近づくほどＡｌ組成が増加するＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）層とを含むキャップ層を設ける技術が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許第１０５５３６９７号明細書
特開２０１２－１１９５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
チャネル層上のバリア層の上にソース電極及びドレイン電極並びにゲート電極が設けられるＨＥＭＴのような半導体装置において、その動作時には、ドレイン電極側に比較的高い電圧が印加され得る。その場合、ゲート電極のドレイン電極側の端部には、比較的高い強度の電界がかかり得る。ゲート電極のドレイン電極側の端部における電界強度がその付近の材料の限界を超えると、半導体装置に破壊が生じる恐れがある。
【０００７】
１つの側面では、本発明は、高耐圧の半導体装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの態様では、第１窒化物半導体を含むチャネル層と、前記チャネル層の第１面側に設けられ、第２窒化物半導体を含むバリア層と、前記バリア層の、前記チャネル層側とは反対の第２面側に設けられるソース電極及びドレイン電極と、前記バリア層の前記第２面側の、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられるゲート電極と、前記バリア層の前記第２面側の、前記ゲート電極と前記ソース電極との間、及び、前記ゲート電極と前記ドレイン電極との間のうち、前記ゲート電極と前記ドレイン電極との間に設けられ、Ａｌを含有する第３窒化物半導体を含み、前記バリア層側から、前記バリア層側とは反対の第３面側に向かって、Ａｌ組成が減少する分極層と、を含む、半導体装置が提供される。
【０００９】
また、別の態様では、上記のような半導体装置の製造方法、上記のような半導体装置を備える電子装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
１つの側面では、高耐圧の半導体装置を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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