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公開番号2025110179
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-28
出願番号2024003965
出願日2024-01-15
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H10D 30/83 20250101AFI20250718BHJP()
要約【課題】局所的な電界集中を緩和すること。
【解決手段】窒化物半導体装置10は、電子供給層18、ゲート層22、およびゲート電極24を覆う第1パッシベーション層32と、第1パッシベーション層32上に設けられた第1フィールドプレート電極40と、を含む。第1フィールドプレート電極40は、プレート本体部42と、プレート本体部42とソース電極52とを電気的に接続する接続部44と、を含む。プレート本体部42は、平面視でゲート層22とドレイン電極54との間の領域に少なくとも部分的に設けられているとともに、平面視でX軸方向と直交するY軸方向に延びている。接続部44は、プレート本体部42とソース電極52との間であってゲート電極24の上方に配置されているとともに、Y軸方向を幅方向としてX軸方向に延びてプレート本体部42とソース電極52とを接続している。
【選択図】図2
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設けられ、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設けられ、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い、第１方向に互いに離隔し且つ前記第１方向において前記ゲート層を挟んで配置された第１ソース開口及び第１ドレイン開口を含む第１パッシベーション層と、
前記第１ソース開口により前記電子供給層に接しているソース電極と、
前記第１ドレイン開口により前記電子供給層に接しているドレイン電極と、
前記第１パッシベーション層上に設けられた第１フィールドプレート電極と、
前記第１パッシベーション層および前記第１フィールドプレート電極を覆う第２パッシベーション層と、
を含み、
前記第１フィールドプレート電極は、前記ソース電極から前記第１方向に離隔して設けられたプレート本体部と、前記プレート本体部と前記ソース電極とを電気的に接続する接続部と、を含み、
前記プレート本体部は、平面視で前記ゲート電極と前記ドレイン電極との間の領域に少なくとも部分的に設けられているとともに、平面視で前記第１方向と直交する第２方向に延びており、
前記接続部は、前記プレート本体部と前記ソース電極との間であって前記ゲート電極の上方に配置されているとともに、前記第２方向を幅方向として前記第１方向に延びて前記プレート本体部と前記ソース電極とを接続しており、
前記接続部の幅は、前記プレート本体部の前記第２方向の長さよりも短い、
窒化物半導体装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１フィールドプレート電極の膜厚は、前記ソース電極の膜厚よりも薄い、
請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項３】
前記第１パッシベーション層の膜厚は、前記第２パッシベーション層の膜厚より薄い、
請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項４】
前記第１フィールドプレート電極の膜厚は、前記第２パッシベーション層より薄い、
請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
前記接続部の面積は、前記プレート本体部の面積の１／１０以下である、
請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記接続部の幅は、前記プレート本体部の前記第２方向の長さに対して１／５０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】
前記接続部の幅は、５μｍ以上１０μｍ以下である、
請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項８】
前記ソース電極は、前記第２パッシベーション層上に設けられ、前記ドレイン電極に向けて延びたフィールドプレート部を含み、
前記フィールドプレート部は、平面視で前記ゲート電極を覆っており、
前記フィールドプレート部における前記ドレイン電極寄りの端部は、前記第１フィールドプレート電極のドレイン電極寄りの端部よりも、前記ドレイン電極寄りに位置している、
請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項９】
前記ソース電極を覆う第３パッシベーション層と、
前記第３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ている第２フィールドプレート電極と、
を含み、
前記第２フィールドプレート電極は、平面視で前記ゲート層と前記ドレイン電極との間の領域に少なくとも部分的に設けられており、
前記第２フィールドプレート電極の前記ドレイン電極寄りの端部は、前記第１フィールドプレート電極の前記ドレイン電極寄りの端部よりも前記ドレイン電極寄りに位置している、
請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項１０】
前記第２パッシベーション層には、前記第１ソース開口と連通する第２ソース開口が形成されており、
前記第１ソース開口及び前記第２ソース開口によって構成されるソース開口は、前記接続部が露出する内壁面を有し、
前記ソース開口の前記内壁面は、前記第１パッシベーション層および前記第２パッシベーション層の厚さ方向に対して傾斜した傾斜面を含み、
前記接続部は、前記ソース電極と接続された接続端面を含み、
前記接続端面は、前記傾斜面に対応させて傾斜している、
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】
本開示は、窒化物半導体装置に関するものである。
続きを表示（約 2,900 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（High Electron Mobility Transistor：ＨＥＭＴ）の製品化が進んでいる（たとえば特許文献１参照）。このような構成の窒化物半導体装置は、たとえば電子走行層と、電子走行層上に形成され、電子走行層よりもバンドギャップが大きい電子供給層と、電子走行層上に形成され、アクセプタ型不純物を含むゲート層と、ゲート層上に形成されたゲート電極と、電子供給層、ゲート層、およびゲート電極を覆うパッシベーション層と、を備える。また、この窒化物半導体装置は、ソース電極と一体化され、ソース電極からゲート層およびゲート電極を跨いでドレイン電極に向けて延びるフィールドプレート電極を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－７３５０６号公報
【０００４】
［概要］
窒化物半導体装置では、たとえば、ゲート電極への正電圧の印加時に、ゲート層の端部に電界が局所的に集中することがある。
【０００５】
本開示の一態様である窒化物半導体装置は、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設けられ、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設けられ、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い、第１方向に互いに離隔し且つ前記第１方向において前記ゲート層を挟んで配置された第１ソース開口及び第１ドレイン開口を含む第１パッシベーション層と、前記第１ソース開口により前記電子供給層に接しているソース電極と、前記第１ドレイン開口により前記電子供給層に接しているドレイン電極と、前記第１パッシベーション層上に設けられた第１フィールドプレート電極と、前記第１パッシベーション層および前記第１フィールドプレート電極を覆う第２パッシベーション層と、を含み、前記第１フィールドプレート電極は、前記ソース電極から前記第１方向に離隔して設けられたプレート本体部と、前記プレート本体部と前記ソース電極とを電気的に接続する接続部と、を含み、前記プレート本体部は、平面視で前記ゲート層と前記ドレイン電極との間の領域に少なくとも部分的に設けられているとともに、平面視で前記第１方向と直交する第２方向に延びており、前記接続部は、前記プレート本体部と前記ソース電極との間であって前記ゲート電極の上方に配置されているとともに、前記第２方向を幅方向として前記第１方向に延びて前記プレート本体部と前記ソース電極とを接続しており、前記接続部の幅は、前記プレート本体部の前記第２方向の長さよりも短い。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、実施形態の窒化物半導体装置の例示的な概略平面図である。
図２は、図１のＦ２－Ｆ２線で窒化物半導体装置を切断した概略断面図である。
図３は、図１のＦ３－Ｆ３線で窒化物半導体装置を切断した概略断面図である。
図４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５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６は、比較例の窒化物半導体装置を示す概略断面図である。
図７は、図２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、図１２に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図１４は、図１３の例示的な製造工程を示す概略平面図である。
図１５は、図１３に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図１６は、図１５に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図１７は、図１６に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図１８は、図１７に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図１９は、変更例の窒化物半導体装置を示す概略断面図である。
図２０は、変更例の窒化物半導体装置を示す概略断面図である。
図２１は、変更例の窒化物半導体装置を示す概略平面図である。
図２２は、変更例の窒化物半導体装置を示す概略断面図である。
図２３は、変更例の窒化物半導体装置を示す概略断面図である。
【０００７】
［詳細な説明］
以下、添付図面を参照して本開示の窒化物半導体装置のいくつか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。本開示における「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、単に対象物を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。
【０００８】
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。
【０００９】
（実施形態）
（窒化物半導体装置の概略構造）
図１は、実施形態の窒化物半導体装置１０の例示的な概略平面図である。図２は、図１のＦ２－Ｆ２線で窒化物半導体装置１０を切断した概略断面図である。図３は、図１のＦ３－Ｆ３線で窒化物半導体装置１０を切断した概略断面図である。図４は、図１の窒化物半導体装置１０の一部を拡大して示す概略平面図である。図５は、図３の窒化物半導体装置１０の一部を拡大して示す概略断面図である。図１から図５において、明示的に別段の記載がない限り、「平面視」とは、窒化物半導体装置１０をＺ軸方向に沿って対象物を視ることを示す。図２、図３は、ＸＺ平面に沿った断面構造を示している。
【００１０】
一例では、窒化物半導体装置１０は、ＧａＮを用いたＨＥＭＴであってよい。以下では、図２から図５を参照して、窒化物半導体装置１０の断面構造について説明した後、図１を参照して窒化物半導体装置１０の平面構造について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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