[發(fā)明專利]氮化物半導(dǎo)體裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080037631.0
• 申請(qǐng)日: 2010-08-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102484124A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梅田英和;按田義治;上田哲三;田中毅;上田大助
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L29/06
• 分類號(hào): H01L29/06;H01L21/337;H01L21/338;H01L29/12;H01L29/47;H01L29/778;H01L29/78;H01L29/808;H01L29/812;H01L29/861;H01L29/872
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 樊建中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容涉及氮化物半導(dǎo)體裝置，尤其涉及采用作為用于電源電路的功率晶體管等能適用的氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)

以氮化鎵(GaN)為代表的氮化物半導(dǎo)體，作為高頻用半導(dǎo)體裝置或者高輸出半導(dǎo)體裝置的材料而被關(guān)注。正在研究采用硅(Si)基板等作為形成采用了氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置的基板。如果Si基板能容易地進(jìn)行大口徑化，并且采用Si基板作為使氮化物半導(dǎo)體生長(zhǎng)的基板，則能夠大幅降低采用了氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置的成本。

在Si基板上形成采用了氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置的情況下，Si基板的電位對(duì)設(shè)備工作帶來(lái)影響。因此，為了使Si基板的電位穩(wěn)定，執(zhí)行以下方法，即設(shè)置貫通電極以貫通氮化物半導(dǎo)體層以及Si基板，在Si基板的背面所形成的電極經(jīng)由貫通電極而與源電極或者漏電極相連接。如果將背面電極與源電極或者漏電極電連接，則在源電極或者漏電極與背面電極之間施加高電壓。因此，需要增大半導(dǎo)體裝置的縱向耐壓。在Si基板上形成的半導(dǎo)體裝置的縱向耐壓是通過(guò)在Si基板上生長(zhǎng)的氮化物半導(dǎo)體層的耐壓和Si基板的耐壓來(lái)決定的。為了增大氮化物半導(dǎo)體層的耐壓，需要加厚氮化物半導(dǎo)體層的膜厚。但是，由于Si和氮化物半導(dǎo)體的晶格常數(shù)以及熱膨脹系數(shù)有較大不同，因此能在Si基板上形成的氮化物半導(dǎo)體的膜厚存在限度。

因此，研究了通過(guò)增大Si基板的耐壓來(lái)使半導(dǎo)體裝置的縱向耐壓提高的方法(例如參照專利文獻(xiàn)1)。

(現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn))

(專利文獻(xiàn))

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2005-217049號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

(發(fā)明要解決的課題)

但是，本申請(qǐng)發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)即使增大Si基板的耐壓，半導(dǎo)體裝置的縱向耐壓也幾乎沒(méi)有變化。此外，還發(fā)現(xiàn)不僅Si基板而且碳化硅(SiC)基板以及砷化鎵(GaAs)基板等其他半導(dǎo)體的基板中也產(chǎn)生同樣的問(wèn)題。

本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容的目的在于基于本申請(qǐng)發(fā)明者們所發(fā)現(xiàn)的內(nèi)容，在采用半導(dǎo)體基板的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)提高縱向耐壓的氮化物半導(dǎo)體裝置。

(用于解決課題的手段)

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容使氮化物半導(dǎo)體裝置構(gòu)成為具備具有界面電流阻止區(qū)域的半導(dǎo)體基板。

具體地，例示的氮化物半導(dǎo)體裝置具備半導(dǎo)體基板和形成于半導(dǎo)體基板上的氮化物半導(dǎo)體層，半導(dǎo)體基板具有通常區(qū)域以及包圍該通常區(qū)域的界面電流阻止區(qū)域，氮化物半導(dǎo)體層具有元件區(qū)域以及包圍該元件區(qū)域的元件分離區(qū)域，元件區(qū)域形成于通常區(qū)域上，界面電流阻止區(qū)域包括雜質(zhì)并且對(duì)于在氮化物半導(dǎo)體層和半導(dǎo)體基板的界面處產(chǎn)生的載流子形成勢(shì)壘。

例示的氮化物半導(dǎo)體裝置，具有界面電流阻止區(qū)域，其包括雜質(zhì)，并對(duì)于在氮化物半導(dǎo)體層與半導(dǎo)體基板的界面處產(chǎn)生的載流子成為勢(shì)壘。因此，能夠抑制在氮化物半導(dǎo)體層和半導(dǎo)體基板的界面處形成電流通路。從而，電流不流過(guò)半導(dǎo)體基板的側(cè)面而流過(guò)半導(dǎo)體基板的內(nèi)部，半導(dǎo)體基板的縱向耐壓對(duì)氮化物半導(dǎo)體裝置的縱向耐壓有貢獻(xiàn)。其結(jié)果，能夠使氮化物半導(dǎo)體裝置的縱向耐壓大幅度地提高。

在例示的氮化物半導(dǎo)體裝置中，也可為界面電流阻止區(qū)域包括導(dǎo)電型與通常區(qū)域相同的雜質(zhì)，界面電流阻止區(qū)域的雜質(zhì)濃度比通常區(qū)域高的結(jié)構(gòu)，也可為包括導(dǎo)電型與通常區(qū)域不同的雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

進(jìn)而，也可為界面電流阻止區(qū)域具有包括導(dǎo)電型與通常區(qū)域相同的雜質(zhì)的第一區(qū)域和導(dǎo)電型與通常區(qū)域不同的雜質(zhì)的第二區(qū)域，第一區(qū)域的雜質(zhì)濃度比通常區(qū)域高的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，第一區(qū)域和第二區(qū)域也可互相隔開(kāi)間隔形成。

在例示的氮化物半導(dǎo)體裝置中，也可界面電流阻止區(qū)域形成于半導(dǎo)體基板中的除去元件區(qū)域的正下方的部分。

在例示的氮化物半導(dǎo)體裝置中，也可界面電流阻止區(qū)域在半導(dǎo)體基板的側(cè)面露出。

例示的氮化物半導(dǎo)體裝置中，也可半導(dǎo)體基板具有耗盡層形成區(qū)域，該耗盡層形成區(qū)域在比界面電流阻止區(qū)域更靠近內(nèi)側(cè)的位置與界面電流阻止區(qū)域隔開(kāi)間隔而形成、且包括導(dǎo)電型與通常區(qū)域不同的雜質(zhì)。此外，也可半導(dǎo)體基板具有多個(gè)耗盡層形成區(qū)域，該多個(gè)耗盡層形成區(qū)域在比界面電流阻止區(qū)域更靠近內(nèi)側(cè)的位置與界面電流阻止區(qū)域隔開(kāi)間隔而形成、且包括導(dǎo)電型與通常區(qū)域不同的雜質(zhì)，多個(gè)耗盡層形成區(qū)域互相隔開(kāi)間隔形成。

例示的氮化物半導(dǎo)體裝置中，也可氮化物半導(dǎo)體層形成于比半導(dǎo)體基板中的界面電流阻止區(qū)域更靠近內(nèi)側(cè)的區(qū)域上。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，也能夠避免在氮化物半導(dǎo)體層內(nèi)產(chǎn)生的電流通路的影響。