[發明專利]半導體器件以及半導體器件的制造方法

有效

• 申請號: 201710147483.1
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN107275397B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 宮本廣信;岡本康宏;川口宏;中山達峰
• 申請（專利權）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/20;H01L29/423;H01L29/10;H01L29/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳偉;沈靜

本發明提供一種半導體器件以及半導體器件的制造方法，提高半導體器件(高電子遷移率晶體管)的特性。將具有緩沖層、溝道層、電子供給層、臺面型的覆蓋層、源電極(SE)、漏電極(DE)、將覆蓋層覆蓋的柵極絕緣膜(GI)以及形成于該柵極絕緣膜之上的柵電極(GE)的半導體器件設為以下結構。覆蓋層與柵電極(GE)通過柵極絕緣膜(GI)而分離，覆蓋層的漏電極(DE)側和源電極(SE)側的側面呈錐形狀。例如，覆蓋層(臺面部)的側面的錐形角(θ1)為120度以上。根據上述結構，起到TDDB壽命的提高效果，另外，起到導通電阻變動的抑制效果。

技術領域

本發明涉及一種半導體器件，例如能夠良好地利用于使用了氮化物半導體的半導體器件。

背景技術

GaN系氮化物半導體與Si、GaAs相比為寬禁帶(wide band gap)且具有高電子遷移率，因此期望應用于高耐壓、高輸出、高頻用途的晶體管，近年來，積極地進行著開發。即使在這種晶體管中，具有常閉(normally off)特性的晶體管也是有用的，研究了用于使晶體管具有常閉特性的結構。

例如在專利文獻1(國際公開第2010/064706號)中公開了通過實用性的正柵極電壓而導通并且能夠進行高速動作的使用了III族氮化物半導體層的MIS型場效應晶體管。

另外，在專利文獻2(日本特開2014-146744號公報)中公開了具有臺面型(mesastyle)覆蓋層(p型的GaN或AlGaN)并且覆蓋層與柵電極進行肖特基連接的高電子遷移率晶體管。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2010/064706號

專利文獻2：日本特開2014-146744號公報

發明內容

本申請發明人從事使用了氮化物半導體的半導體器件的研究開發，專心研究半導體器件的特性提高。研究用于使晶體管具有常閉特性的晶體管的結構(臺面型MOS結構)。

然而，如后文中所述，在可靠性試驗中確認了柵極絕緣膜的特性劣化(參照比較例)。特別是，在柵極絕緣膜的膜厚(d)小于臺面部的膜厚(t)的情況下，柵極絕緣膜的特性劣化顯著。

調查其原因的結果是，得知電場集中于臺面部的加工邊緣、柵電極的兩端(下端的突起部、源電極側、漏電極側的兩方)而導致柵極絕緣膜劣化。此外，該現象與在上述專利文獻2中公開的導通電阻增加的現象完全相同，但是仍需要針對導通電阻增加的對策。

期望開發出一種解決這種問題并能夠實現提高柵極絕緣膜的耐壓、提高導通電阻的降低等元件特性的半導體器件。

其它課題和新特征能夠通過本說明書的記述和附圖而得以明確。

以下，簡單地說明在本申請中公開的實施方式中代表性內容的概要。

本申請中公開的一個實施方式示出的半導體器件依次層疊有由第一氮化物半導體層構成的緩沖層、由第二氮化物半導體層構成的溝道層以及由第三氮化物半導體層構成的電子供給層，具有由形成于上述層之上的臺面型的第四氮化物半導體層構成的覆蓋層。而且，具有形成于覆蓋層的一側的源電極、形成于另一側的漏電極以及隔著柵極絕緣膜而形成在覆蓋層上的柵電極。覆蓋層與柵電極通過柵極絕緣膜而分離，覆蓋層在漏電極側的端部和源電極側的端部處使其膜厚逐漸減少。

本申請中公開的一個實施方式示出的半導體器件的制造方法具有將由氮化物半導體層構成的覆蓋層加工成臺面型的工序，該工序具有對氮化物半導體層進行蝕刻的工序以及對氮化物半導體層實施熱處理的工序。而且，通過上述熱處理，氮化物半導體層的側面呈錐形狀。

發明效果

根據在本申請中公開的、以下示出的代表性實施方式示出的半導體器件，能夠提高半導體器件的特性。