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公開番号2025156914
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-15
出願番号2024059666
出願日2024-04-02
発明の名称半導体装置
出願人株式会社東芝,東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人弁理士法人iX
主分類H10D 30/47 20250101AFI20251007BHJP()
要約【課題】電流コラプスの発生を抑制できる半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る半導体装置は、第1半導体層と、第2半導体層と、第1電極と、第2電極と、ゲート電極と、第3半導体層と、を備える。第1半導体層は、Al_x1Ga_1-x1N(0≦x1<1)を含有する。第2半導体層は、Al_x2Ga_1-x2N(0<x2<1、x1<x2)を含有する。第2半導体層は、第1部分と、第1半導体層から第2半導体層に向かう第1方向に垂直な第2方向において第1部分から離れた第2部分と、を含む。第1電極は、第1部分の上に設けられている。第2電極は、第2部分の上に設けられている。ゲート電極は、第1電極と第2電極との間に設けられている。第3半導体層は、ゲート電極と第2電極との間に位置し、炭素及び窒化ガリウムを含有する。第3半導体層は、5.0×10¹⁷cm^-3よりも高い炭素濃度を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ａｌ
ｘ１
Ｇａ
１－ｘ１
Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含有する第１半導体層と、
前記第１半導体層の上に設けられ、Ａｌ
ｘ２
Ｇａ
１－ｘ２
Ｎ（０＜ｘ２＜１、ｘ１＜ｘ２）を含有する第２半導体層であって、第１部分と、前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向に垂直な第２方向において前記第１部分から離れた第２部分と、を含む前記第２半導体層と、
前記第１部分の上に設けられた第１電極と、
前記第２部分の上に設けられた第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極と前記第２電極との間に位置し、炭素及び窒化ガリウムを含有し、５．０×１０
１７
ｃｍ
－３
よりも高い炭素濃度を有する第３半導体層と、
を備えた半導体装置。
続きを表示（約 510 文字）【請求項２】
前記第３半導体層は、前記第２方向において前記ゲート電極から離れている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ゲート電極と前記第３半導体層との間の前記第２方向における距離は、前記ゲート電極と前記第２電極との間の前記第２方向における距離の０．５倍以上である、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第３半導体層はｐ形である、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第３半導体層は、前記第２電極と接する、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２電極の一部は、前記第３半導体層の上に設けられた、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２半導体層は、前記第１部分と前記第２部分との間に位置する第３部分を含み、
前記ゲート電極は、前記第３部分の上に位置し、且つ前記第３部分と接し、
前記第３部分におけるフッ素濃度は、前記第１部分におけるフッ素濃度よりも高く、前記第２部分におけるフッ素濃度よりも高い、請求項１又は２に記載の半導体装置。

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 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウムを含有する半導体装置がある。この半導体装置について、電流コラプスの発生を抑制できる技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－２０７７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、電流コラプスの発生を抑制できる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】
【０００５】
実施形態に係る半導体装置は、第１半導体層と、第２半導体層と、第１電極と、第２電極と、ゲート電極と、第３半導体層と、を備える。前記第１半導体層は、Ａｌ
ｘ１
Ｇａ
１－ｘ１
Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含有する。前記第２半導体層は、前記第１半導体層の上に設けられている。前記第２半導体層は、Ａｌ
ｘ２
Ｇａ
１－ｘ２
Ｎ（０＜ｘ２＜１、ｘ１＜ｘ２）を含有する。前記第２半導体層は、第１部分と、前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向に垂直な第２方向において前記第１部分から離れた第２部分と、を含む。前記第１電極は、前記第１部分の上に設けられている。前記第２電極は、前記第２部分の上に設けられている。前記ゲート電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられている。前記第３半導体層は、前記ゲート電極と前記第２電極との間に位置し、炭素及び窒化ガリウムを含有する。前記第３半導体層は、５．０×１０
１７
ｃｍ
－３
よりも高い炭素濃度を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図４は、第３半導体層の構造を示す模式図である。
図５は、実施形態の第１変形例に係る半導体装置を示す断面図である。
図６は、実施形態の第２変形例に係る半導体装置を示す断面図である。
図７は、実施形態の第３変形例に係る半導体装置を示す断面図である。
図８は、実施形態の第４変形例に係る半導体装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法又は比率が異なって表される場合もある。本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
図１は、実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
図１に示すように、実施形態に係る半導体装置１００は、半導体基板１０、第１半導体層１１、第２半導体層１２、第３半導体層１３、ソース電極２１（第１電極）、ドレイン電極２２（第２電極）、及びゲート電極２３を備える。
【０００９】
実施形態の説明では、ＸＹＺ直交座標系を用いる。第１半導体層１１から第２半導体層１２に向かう方向をＺ方向（第１方向）とする。Ｚ方向に対して垂直であり、相互に直交する二方向をＸ方向（第２方向）及びＹ方向とする。また、説明のために、第１半導体層１１から第２半導体層１２に向かう方向を「上」と言い、その反対方向を「下」と言う。これらの方向は、第１半導体層１１と第２半導体層１２との相対的な位置関係に基づき、重力の方向とは無関係である。
【００１０】
第１半導体層１１は、半導体基板１０の上に設けられ、Ａｌ
ｘ１
Ｇａ
１－ｘ１
Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含有する。半導体基板１０は、例えばＳｉ基板である。半導体基板１０と第１半導体層１１との間に、不図示のバッファ層が設けられても良い。第２半導体層１２は、第１半導体層１１の上に設けられ、Ａｌ
ｘ２
Ｇａ
１－ｘ２
Ｎ（０＜ｘ２＜１、ｘ１＜ｘ２）を含有する。一例として、第１半導体層１１はＡｌを実質的に含まないＧａＮ層であり、第２半導体層１２はＡｌＧａＮ層である。
（【００１１】以降は省略されています）

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