[發明專利]半導體裝置及半導體裝置的制造方法

在審

• 申請號: 201310729612.X
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN104347694A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 藤本英俊;齊藤泰伸;吉岡啟
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01L29/772
• 分類號: H01L29/772;H01L21/335
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 徐殿軍

本申請享受以日本專利申請第2013－162550號（申請日：2013年8月5日）為基礎申請的優先權。本申請通過參照該基礎申請而包含基礎申請的全部內容。

技術領域

本發明的實施方式涉及半導體裝置及半導體裝置的制造方法。

背景技術

以往，在功率放大電路、電源電路、馬達驅動電路等中使用半導體功率設備。在半導體功率設備中，高耐壓、高速開關及低開啟電阻等的性能被需求。為了滿足這些需求，開發了氮化物半導體元件。

作為氮化物半導體元件，可以考慮高電子遷移率晶體管（HEMT（High?Electron?Mobility?Transistor））、異質結場效應晶體管（HFET（Heterojunction?Field?Effect?Transistor））等的利用異質結的氮化鎵（GaN）類半導體元件。

以往，為了形成n型GaN層，在p型GaN層的一部分中離子注入n型雜質。但是，在此情況下，由于向p型區域注入n型雜質，所以n型GaN層的電阻有可能變高。此外，如果為了使n型GaN層的電阻變低而使p型GaN層的濃度降低，則p型GaN層與其上的電極的接觸電阻變高。因而，在縱型構造的GaN類半導體元件中難以實現低開啟電阻。

發明內容

本發明的實施方式提供一種能夠實現低開啟電阻的使用III族氮化物半導體的半導體裝置。

本實施方式的半導體裝置具備基板。第1層設在基板的第1面的上方，使用第1導電型的III族氮化物半導體形成。第2層設在第1層上，使用第2導電型的III族氮化物半導體形成。第3層部分地設在第2層的表面中的第1區域上，使用第1導電型的III族氮化物半導體形成。柵極電極的一端處于第3層的表面上方，經由第2層而另一端處于第1層內，與第1層、第2層及第3層絕緣。第1電極連接在第3層上。第2電極連接在第2層的表面中的第1區域以外的第2區域上。第3電極設在與第1面相反側的基板的第2面上。

附圖說明

圖1是表示遵循第1實施方式的縱型GaN半導體裝置100的結構的一例的剖視圖。

圖2是表示第1實施方式的半導體裝置100的制造方法的一例的剖視圖。

圖3是接著圖2的、表示制造方法的剖視圖。

圖4是接著圖3的、表示制造方法的剖視圖。

圖5是接著圖4的、表示制造方法的剖視圖。

圖6是表示遵循第2實施方式的縱型GaN半導體裝置200的結構的一例的剖視圖。

圖7是表示第2實施方式的半導體裝置200的制造方法的一例的剖視圖。

圖8是接著圖7的、表示制造方法的剖視圖。

圖9是表示遵循第3實施方式的縱型GaN半導體裝置300（以下，也稱作半導體裝置300）的結構的一例的剖視圖。

具體實施方式

以下，參照附圖說明有關本發明的實施方式。本實施方式并不用于限定本發明。在以下的實施方式中，半導體基板的上下方向表示以設置半導體元件的面作為上的情況下的相對方向，有與遵循重力加速度的上下方向不同的情況。

在以下的本實施方式中，作為III族氮化物半導體而使用氮化鎵（GaN）。但是，也可以取代氮化鎵（GaN）而使用氮化鋁（AlN）、氮化銦（InN）作為III族氮化物半導體。以下，設III族氮化物半導體為氮化鎵（GaN）而進行說明。

（第1實施方式）

圖1是表示遵循第1實施方式的縱型GaN半導體裝置100（以下，也稱作半導體裝置100）的結構的一例的剖視圖。半導體裝置100具備基板10、緩沖層20、n型GaN層30、p型GaN層40、n型GaN層50、柵極絕緣膜60、柵極電極70、層間絕緣膜80、源極電極90、電荷抽取電極95和漏極電極99。

基板10例如是硅基板、GaN基板或SiC基板等。基板10的導電型沒有特別限定，但優選的是與n型GaN層30相同的導電型（例如n型）。以下例示使用了n型硅基板的情況。

緩沖層20設在基板10的表面（第1面）上。緩沖層20例如使用將AlN和GaN交替地層疊的超晶格構造、或者使AlGaN的Al含有比率從基板10的表面朝向n型GaN層30逐漸下降的組分傾斜（（日語：組成傾斜）AlGaN層而形成。通過將緩沖層20夾在基板10與層疊構造體（30、40及50）之間，能夠抑制應變或翹曲。此外，緩沖層20能夠使形成在其上的包括n型GaN層30、p型GaN層40及n型GaN層50的層疊構造體的結晶性提高并使縱向的電阻變低。n型GaN層50的厚度例如是約100nm～200nm。