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公開番号2025030523
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2023135889
出願日2023-08-23
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 20250101AFI20250228BHJP()
要約【課題】高いゲート電圧が印加された場合におけるゲート電流の増加を抑制する。
【解決手段】窒化物半導体装置10は、基板12と、基板12の上に形成された窒化物半導体層40と、窒化物半導体層40の上に接して形成されたゲート電極24と、窒化物半導体層40の上に形成され、ゲート電極24を挟んで形成されたソース電極28およびドレイン電極30と、を含む。窒化物半導体層40に接する下面24Bを含むゲート電極24の少なくとも一部は、特定金属酸化物により構成されている。特定金属酸化物は、Pd、Ptから選ばれる少なくとも1種の第1金属と、Co、Rh、Crから選ばれる少なくとも1種の第2金属と、酸素原子とを含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、
前記基板の上に形成された窒化物半導体層と、
前記窒化物半導体層の上に接して形成されたゲート電極と、
前記窒化物半導体層の上に形成され、前記ゲート電極を挟んで形成されたソース電極およびドレイン電極と、を含み、
前記窒化物半導体層に接する下面を含む前記ゲート電極の少なくとも一部は、特定金属酸化物により構成され、
前記特定金属酸化物は、
Ｐｄ、Ｐｔから選ばれる少なくとも１種の第１金属と、
Ｃｏ、Ｒｈ、Ｃｒから選ばれる少なくとも１種の第２金属と、
酸素原子とを含む、窒化物半導体装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記特定金属酸化物は、六方晶系の金属酸化物である、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項３】
前記特定金属酸化物は、仕事関数が５．３ｅＶを超える金属酸化物である、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項４】
前記特定金属酸化物は、ＰｄＣｏＯ
２
、ＰｔＣｏＯ
２
、ＰｄＣｒＯ
２
、ＰｄＲｈＯ
２
から選ばれる少なくとも１種である、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
前記特定金属酸化物は、
前記第１金属を含む金属層と、
前記第２金属および酸素原子を含む金属酸化物層とが積層された層状酸化物である、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記ゲート電極の前記下面は、前記金属酸化物層により形成されている、請求項５に記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
前記ゲート電極は、前記下面を含む第１電極層と、前記第１電極層の上に形成された第２電極層とを含み、
前記第１電極層は、前記特定金属酸化物により構成され、
前記第２電極層は、前記第１電極層と異なる導電材料により構成されている、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項８】
前記窒化物半導体層は、
前記基板の上に形成され、窒化物半導体によって構成された電子走行層と、
前記電子走行層の上に形成され、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、を含み、
前記ゲート電極は、前記電子供給層の上に接して形成されている、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項９】
前記電子走行層は、ＧａＮ層であり、
前記電子供給層は、ＡｌＧａＮ層である、請求項８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は、
前記基板の上に形成され、窒化物半導体によって構成された電子走行層と、
前記電子走行層の上に形成され、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、
前記電子供給層の上に形成され、窒化物半導体によって構成された中間層と、を含み、
前記ゲート電極は、前記中間層の上に接して形成されている、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、窒化物半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,600 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】
たとえば、特許文献１に記載の窒化物半導体装置は、シリコン基板と、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１７－７３５０６号公報
【０００５】
［概要］
窒化物半導体装置のパワー密度を上げるために、ドレイン電流を大きくすることが望まれている。ドレイン電流を増大させる方法として、ゲート電極に印加するゲート電圧を高くすることが考えられる。しかしながら、高いゲート電極を印加した場合、ゲート電流が増大することに起因してドレイン電流が低下する現象が生じる。そのため、ゲート電圧を高くすることによるドレイン電流の増加を図るためには、高いゲート電圧が印加された場合におけるゲート電流の増大を抑制する必要がある。
【０００６】
本開示の一態様である窒化物半導体装置は、基板と、前記基板の上に形成された窒化物半導体層と、前記窒化物半導体層の上に接して形成されたゲート電極と、前記窒化物半導体層の上に形成され、前記ゲート電極を挟んで形成されたソース電極およびドレイン電極と、を含み、前記窒化物半導体層に接する下面を含む前記ゲート電極の少なくとも一部は、特定金属酸化物により構成され、前記特定金属酸化物は、Ｐｄ、Ｐｔから選ばれる少なくとも１種の第１金属と、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｃｒから選ばれる少なくとも１種の第２金属と、酸素原子とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、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線断面図である。
図３は、一例のゲート電極の拡大断面図である。
図４は、特定金属酸化物の結晶構造を示す概略図である。
図５は、ゲート電圧とドレイン電流との例示的な関係、およびゲート電圧とゲート電流との例示的な関係を示すグラフである。
図６は、変更例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７は、変更例に係る例示的な窒化物半導体装置の概略断面図である。
【０００８】
［詳細な説明］
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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ていない。
（【００１１】以降は省略されています）

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