JP2008021756A - Group iii nitride semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高耐圧デバイスあるいは高周波デバイス等に使用されるIII族窒化物半導体を利用した半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device using a group III nitride semiconductor used for a high voltage device or a high frequency device.
III族窒化物半導体を利用する半導体装置では、p型の不純物を含むIII族窒化物半導体(以下ではp型のIII族窒化物半導体ということがある)の表面に、n型の不純物を含むIII族窒化物半導体(以下ではn型のIII族窒化物半導体ということがある)またはi型のIII族窒化物半導体を結晶成長し、n型またはi型のIII族窒化物半導体の一部をエッチングしてp型のIII族窒化物半導体の表面の一部を露出させ、露出したp型のIII族窒化物半導体の表面に金属電極を形成することがある。このような半導体装置が特許文献1に開示されている。p型のIII族窒化物半導体の表面に金属電極を形成すると、p型のIII族窒化物半導体の電位を安定化させることができる。その結果、p型のIII族窒化物半導体とn型またはi型のIII族窒化物半導体の間に安定した空乏層を形成させることができ、ノーマリーオフの特性を実現することができる。 In a semiconductor device using a group III nitride semiconductor, a surface of a group III nitride semiconductor containing a p-type impurity (hereinafter sometimes referred to as a p-type group III nitride semiconductor) includes an n-type impurity III. Growing a group nitride semiconductor (hereinafter sometimes referred to as an n-type group III nitride semiconductor) or an i-type group III nitride semiconductor, and etching a part of the n-type or i-type group III nitride semiconductor In some cases, a part of the surface of the p-type group III nitride semiconductor is exposed, and a metal electrode is formed on the exposed surface of the p-type group III nitride semiconductor. Such a semiconductor device is disclosed in Patent Document 1. When the metal electrode is formed on the surface of the p-type group III nitride semiconductor, the potential of the p-type group III nitride semiconductor can be stabilized. As a result, a stable depletion layer can be formed between the p-type group III nitride semiconductor and the n-type or i-type group III nitride semiconductor, and a normally-off characteristic can be realized.
従来の技術では、n型またはi型のIII族窒化物半導体の一部をエッチングしてp型のIII族窒化物半導体の表面の一部を露出させるときに、n型またはi型のIII族窒化物半導体をエッチングするためのエネルギーがp型のIII族窒化物半導体の表面に作用し、p型のIII族窒化物半導体の表面の導電型がn型に反転する現象が生じることがある。表面がn型に反転したp型のIII族窒化物半導体の表面に金属電極を形成しても、p型のIII族窒化物半導体と金属電極の間に良好なオーミックコンタクト特性が得られない。
また、p型のIII族窒化物半導体は薄いために、n型またはi型のIII族窒化物半導体の一部をエッチングしてp型のIII族窒化物半導体の表面の一部を露出させる際に、p型のIII族窒化物半導体を貫通するまでエッチングしてしまうことがある。p型のIII族窒化物半導体の表面が露出し、しかもp型のIII族窒化物半導体を貫通しない状態でエッチングを停止することが難しい。
In the prior art, when a part of the surface of the p-type group III nitride semiconductor is exposed by etching a part of the n-type or i-type group III nitride semiconductor, the n-type or i-type group III The energy for etching the nitride semiconductor may act on the surface of the p-type group III nitride semiconductor, and the conductivity type of the surface of the p-type group III nitride semiconductor may be reversed to n-type. Even if the metal electrode is formed on the surface of the p-type group III nitride semiconductor whose surface is inverted to n-type, good ohmic contact characteristics cannot be obtained between the p-type group III nitride semiconductor and the metal electrode.
Further, since the p-type group III nitride semiconductor is thin, a part of the surface of the p-type group III nitride semiconductor is exposed by etching a part of the n-type or i-type group III nitride semiconductor. In addition, etching may occur until the p-type group III nitride semiconductor is penetrated. It is difficult to stop etching without exposing the surface of the p-type group III nitride semiconductor and penetrating the p-type group III nitride semiconductor.
そこで、p型のIII族窒化物半導体の表面に、n型またはi型のIII族窒化物半導体を結晶成長するとともに、n型またはi型のIII族窒化物半導体の一部をエッチングしないでp型のIII族窒化物半導体の表面を露出させる技術が必要とされている。
本発明では、p型のIII族窒化物半導体領域の表面を、その表面に結晶成長したn型またはi型のIII族窒化物半導体をエッチングしないで露出させる技術を実現する。さらにp型のIII族窒化物半導体領域と金属電極が、良好に接続されている半導体装置を実現する。
Therefore, an n-type or i-type group III nitride semiconductor is crystal-grown on the surface of the p-type group III nitride semiconductor, and a part of the n-type or i-type group III nitride semiconductor is etched without etching. There is a need for a technique for exposing the surface of a type III nitride semiconductor.
The present invention realizes a technique for exposing the surface of the p-type group III nitride semiconductor region without etching the n-type or i-type group III nitride semiconductor crystal grown on the surface. Further, a semiconductor device in which the p-type group III nitride semiconductor region and the metal electrode are well connected is realized.
III族窒化物半導体では、p型の不純物としてマグネシウムを使用することが多い。マグネシウムは拡散し易いため、マグネシウムを含む半導体領域に隣接する半導体領域(本来はマグネシウムを含まないはずの半導体領域)にマグネシウムが拡散し、マグネシウムを含まないはずの半導体領域の不純物濃度を変化させることが知られている。半導体領域の不純物濃度が変化すると、半導体装置が所望する動作をしないことがある。従来の常識では、半導体領域に含まれている不純物が、他の半導体領域に拡散しないように対策している。例えば、マグネシウムを含む半導体領域とマグネシウムを含まないはずの半導体領域の間に不純物拡散防止膜を形成するといった技術が利用される。
しかしながら、本発明では、p型のIII族窒化物半導体に含まれている不純物が、隣接する半導体領域の不純物濃度を変化させる現象を積極的に利用する。すなわち、p型のIII族窒化物半導体領域に隣接する半導体領域のなかで、所望する半導体領域にはp型の不純物を拡散させ、その半導体領域の導電型をp型に変化させる。一方、所望しない領域にはp型の不純物を拡散させないで、半導体装置に所望する動作を実現させる。従来技術では半導体装置の動作を不安定にさせる原因であった不純物の拡散現象を利用することによって、本発明では半導体装置の動作を安定にさせる。
p型のIII族窒化物半導体の不純物としてマグネシウムを利用すると、不純物の拡散の問題が顕著になる。しかしながら、マグネシウム以外の不純物を利用しても同様の問題が起こる。半導体装置の微細化が進むに従い、マグネシウム以外の不純物を利用しても、半導体領域に含まれているp型の不純物が、隣接する半導体領域に拡散してマグネシウムを含まないはずの半導体領域の不純物濃度を変化させる現象が発生する。
ここでいう拡散は、狭義の意味の拡散に限定されない。例えば、マグネシウムを含む半導体結晶上にマグネシウムを含まないはずの半導体結晶を成長させると、マグネシウムを含まないはずの半導体結晶にマグネシウムがとりこまれることがある。ここでは、この現象も拡散現象と表現する。
In group III nitride semiconductors, magnesium is often used as a p-type impurity. Magnesium diffuses easily, so magnesium diffuses into a semiconductor region adjacent to a semiconductor region containing magnesium (a semiconductor region that should not contain magnesium originally), and changes the impurity concentration of the semiconductor region that should not contain magnesium. It has been known. When the impurity concentration in the semiconductor region changes, the semiconductor device may not perform a desired operation. In conventional common sense, measures are taken so that impurities contained in a semiconductor region do not diffuse into other semiconductor regions. For example, a technique is used in which an impurity diffusion prevention film is formed between a semiconductor region containing magnesium and a semiconductor region that should not contain magnesium.
However, in the present invention, the phenomenon that the impurities contained in the p-type group III nitride semiconductor change the impurity concentration of the adjacent semiconductor region is positively utilized. That is, among the semiconductor regions adjacent to the p-type group III nitride semiconductor region, p-type impurities are diffused into a desired semiconductor region, and the conductivity type of the semiconductor region is changed to p-type. On the other hand, a desired operation is realized in the semiconductor device without diffusing p-type impurities in an undesired region. In the present invention, the operation of the semiconductor device is stabilized by utilizing the diffusion phenomenon of impurities which has been a cause of making the operation of the semiconductor device unstable in the prior art.
When magnesium is used as the impurity of the p-type group III nitride semiconductor, the problem of impurity diffusion becomes significant. However, similar problems occur when impurities other than magnesium are used. As semiconductor devices are miniaturized, even if impurities other than magnesium are used, the p-type impurities contained in the semiconductor region diffuse into the adjacent semiconductor region and should not contain magnesium. A phenomenon that changes the density occurs.
The diffusion here is not limited to diffusion in a narrow sense. For example, when a semiconductor crystal that does not contain magnesium is grown on a semiconductor crystal that contains magnesium, magnesium may be incorporated into the semiconductor crystal that should not contain magnesium. Here, this phenomenon is also expressed as a diffusion phenomenon.
本発明の半導体装置では、p型の不純物を含む第1のIII族窒化物半導体領域の表面に、その表面の一部を覆っている不純物拡散防止膜が形成されている。第1のIII族窒化物半導体領域の表面に、不純物拡散防止膜で覆われている部分と不純物拡散防止膜で覆われていない部分が存在する。第1のIII族窒化物半導体領域と不純物拡散防止膜を介して向かい合っているとともにn型の不純物を含むかまたはi型の第2のIII族窒化物半導体領域が形成されている。さらに、第1のIII族窒化物半導体領域と不純物拡散防止膜を介さないで向かい合っているとともにp型の不純物を含む第3のIII族窒化物半導体領域が形成されている。 In the semiconductor device of the present invention, an impurity diffusion preventing film covering a part of the surface of the first group III nitride semiconductor region containing the p-type impurity is formed. There are a portion covered with the impurity diffusion preventing film and a portion not covered with the impurity diffusion preventing film on the surface of the first group III nitride semiconductor region. Opposite the first group III nitride semiconductor region through an impurity diffusion prevention film, an n-type impurity or i-type second group III nitride semiconductor region is formed. Further, a third group III nitride semiconductor region is formed which faces the first group III nitride semiconductor region without an impurity diffusion preventing film and contains p-type impurities.
上記の半導体装置によると、第1のIII族窒化物半導体領域から第3のIII族窒化物半導体領域に不純物が拡散する。すなわち、第3のIII族窒化物半導体領域の導電型は、半導体領域を形成するときの導電型がn型またはi型であっても、第1のIII族窒化物半導体領域から不純物が拡散することによってp型に変化する。第3のIII族窒化物半導体領域の導電型がp型であると、第3のIII族窒化物半導体領域の表面に、第1のIII族窒化物半導体領域とコンタクトするための金属電極を形成することができる。第2のIII族窒化物半導体領域をエッチングしないで、第1のIII族窒化物半導体領域と金属電極をコンタクトさせることができる。エッチング工程を省略することができるので、半導体装置の製造コストを低くすることができる。また、不純物拡散防止膜によって、第1のIII族窒化物半導体領域から第2のIII族窒化物半導体領域に不純物が拡散しない。第2のIII族窒化物半導体領域の不純物濃度が変化しないため、半導体装置の動作は安定する。 According to the semiconductor device described above, impurities diffuse from the first group III nitride semiconductor region to the third group III nitride semiconductor region. That is, as for the conductivity type of the third group III nitride semiconductor region, impurities diffuse from the first group III nitride semiconductor region even if the conductivity type when forming the semiconductor region is n-type or i-type. It changes to p type. If the conductivity type of the third group III nitride semiconductor region is p-type, a metal electrode for contacting the first group III nitride semiconductor region is formed on the surface of the third group III nitride semiconductor region can do. The first group III nitride semiconductor region and the metal electrode can be contacted without etching the second group III nitride semiconductor region. Since the etching step can be omitted, the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced. In addition, the impurity diffusion preventing film prevents impurities from diffusing from the first group III nitride semiconductor region to the second group III nitride semiconductor region. Since the impurity concentration of the second group III nitride semiconductor region does not change, the operation of the semiconductor device is stabilized.
本発明の半導体装置では、第3のIII族窒化物半導体領域が、その表面から第1のIII族窒化物半導体領域に至る全領域において、p型であることが好ましい。
上記の半導体装置によると、第3のIII族窒化物半導体と金属電極の間に良好なオーミックコンタクト特性を得られる。
In the semiconductor device of the present invention, the third group III nitride semiconductor region is preferably p-type in the entire region from the surface to the first group III nitride semiconductor region.
According to the above semiconductor device, good ohmic contact characteristics can be obtained between the third group III nitride semiconductor and the metal electrode.
本発明では、第1のIII族窒化物半導体領域のバンドギャップよりも、第2のIII族窒化物半導体領域のバンドギャップの方が大きい半導体装置を提供することができる。
上記の半導体装置によると、第1のIII族窒化物半導領域と第2のIII族窒化物半導体領域によって、ヘテロ接合が構成される。ヘテロ接合が構成されることによって、第1のIII族窒化物半導体領域と第2のIII族窒化物半導体領域の間に、2次元電子ガス領域が形成される。2次元電子ガス領域が形成されると電子が移動することができる。ヘテロ接合を有する半導体装置を少ない構成で実現できるため、半導体装置の製造コストを低くすることができる。
The present invention can provide a semiconductor device in which the band gap of the second group III nitride semiconductor region is larger than the band gap of the first group III nitride semiconductor region.
According to the above semiconductor device, the first group III nitride semiconductor region and the second group III nitride semiconductor region form a heterojunction. By forming the heterojunction, a two-dimensional electron gas region is formed between the first group III nitride semiconductor region and the second group III nitride semiconductor region. When the two-dimensional electron gas region is formed, electrons can move. Since a semiconductor device having a heterojunction can be realized with a small number of structures, the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.
本発明では、第2のIII族窒化物半導体領域の表面に、第2のIII族窒化物半導体領域のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有するとともにn型の不純物を含むかまたはi型の第4のIII族窒化物半導体領域が形成されている半導体装置を提供することができる。
上記の半導体装置によると、第2のIII族窒化物半導体領域と第4のIII族窒化物半導体領域によって、ヘテロ接合が構成される。ヘテロ接合が構成されることによって、第2のIII族窒化物半導体領域と第4のIII族窒化物半導体領域の間に、2次元電子ガス領域が形成される。n型の不純物を含むかまたはi型の半導体領域内に2次元電子ガス領域が形成されるため、電子の移動抵抗が小さくなり、半導体装置のオン抵抗を低くすることができる。
In the present invention, the surface of the second group III nitride semiconductor region has a band gap larger than the band gap of the second group III nitride semiconductor region and contains an n-type impurity or an i-type fourth layer. A semiconductor device in which the group III nitride semiconductor region is formed can be provided.
According to the above semiconductor device, the second group III nitride semiconductor region and the fourth group III nitride semiconductor region form a heterojunction. By forming the heterojunction, a two-dimensional electron gas region is formed between the second group III nitride semiconductor region and the fourth group III nitride semiconductor region. Since the two-dimensional electron gas region is formed in the i-type semiconductor region containing n-type impurities, the electron transfer resistance is reduced, and the on-resistance of the semiconductor device can be reduced.
本発明の半導体装置では、第1のIII族窒化物半導体領域に含まれている不純物が、マグネシウムであることが好ましい、
マグネシウムは大きな拡散速度を有している。第1のIII族窒化物半導体領域に含まれているマグネシウムが、第3のIII族窒化物半導体領域に拡散しやすい。第3のIII族窒化物半導体領域の導電型がp型に変化し易くなる。
In the semiconductor device of the present invention, the impurity contained in the first group III nitride semiconductor region is preferably magnesium.
Magnesium has a large diffusion rate. Magnesium contained in the first group III nitride semiconductor region is likely to diffuse into the third group III nitride semiconductor region. The conductivity type of the third group III nitride semiconductor region is likely to change to the p-type.
本発明の半導体装置では、不純物拡散防止膜が、アルミニウムを組成の一部とするIII族窒化物半導体で形成されていることが好ましい。
アルミニウムを組成の一部とするIII族窒化物半導体は、半導体に含まれている不純物の拡散を防止する効果が高い。第1のIII族窒化物半導体領域から第2のIII族窒化物半導体領域に、不純物が拡散する現象を防止できる。アルミニウムの組成割合が高いほど不純物の拡散を防止する効果は高く、特に、アルミニウムの組成割合が50%以上であることが好ましい。
In the semiconductor device of the present invention, the impurity diffusion preventing film is preferably formed of a group III nitride semiconductor containing aluminum as a part of the composition.
A group III nitride semiconductor whose composition is aluminum is highly effective in preventing diffusion of impurities contained in the semiconductor. It is possible to prevent the impurity from diffusing from the first group III nitride semiconductor region to the second group III nitride semiconductor region. The higher the composition ratio of aluminum, the higher the effect of preventing impurity diffusion. In particular, the aluminum composition ratio is preferably 50% or more.
本発明の具体的な1態様では、ヘテロ接合を有する縦型の半導体装置に具現化することができる。
その半導体装置は、ドレイン電極と、ドレイン電極の表面に形成されているとともにn型の不純物を高濃度に含む高濃度III族窒化物半導体層を備えている。高濃度III族窒化物半導体層の表面に、n型の不純物を低濃度に含む低濃度III族窒化物半導体層が形成されている。低濃度III族窒化物半導体層の上部に、p型の不純物を含む第1のIII族窒化物半導体領域が島状に形成されている。第1のIII族窒化物半導体領域の表面の一部に、不純物拡散防止膜が形成されている。低濃度III族窒化物半導体層の表面および不純物拡散防止膜の表面に、n型の不純物を含むかまたはi型の第2のIII族窒化物半導体領域が形成されている。第1のIII族窒化物半導体領域の表面の不純物拡散防止膜が形成されていない部分に、p型の不純物を含む第3のIII族窒化物半導体領域が形成されている。第1のIII族窒化物半導体領域に対向する第2のIII族窒化物半導体領域の表面側に、ゲート絶縁膜が形成されている。ゲート絶縁膜の表面に、ゲート電極が形成されている。第1のIII族窒化物半導体領域に対向する位置の第2のIII族窒化物半導体領域の表面側および第3のIII族窒化物半導体領域の表面に、ソース電極が形成されている。
In a specific embodiment of the present invention, the invention can be embodied in a vertical semiconductor device having a heterojunction.
The semiconductor device includes a drain electrode and a high concentration group III nitride semiconductor layer formed on the surface of the drain electrode and containing an n-type impurity at a high concentration. A low concentration group III nitride semiconductor layer containing an n-type impurity at a low concentration is formed on the surface of the high concentration group III nitride semiconductor layer. A first group III nitride semiconductor region containing a p-type impurity is formed in an island shape on the low concentration group III nitride semiconductor layer. An impurity diffusion preventing film is formed on a part of the surface of the first group III nitride semiconductor region. An n-type impurity-containing or i-type second group III nitride semiconductor region is formed on the surface of the low concentration group III nitride semiconductor layer and the surface of the impurity diffusion prevention film. A third group III nitride semiconductor region containing a p-type impurity is formed in a portion of the surface of the first group III nitride semiconductor region where the impurity diffusion prevention film is not formed. A gate insulating film is formed on the surface side of the second group III nitride semiconductor region facing the first group III nitride semiconductor region. A gate electrode is formed on the surface of the gate insulating film. A source electrode is formed on the surface side of the second group III nitride semiconductor region and the surface of the third group III nitride semiconductor region at positions facing the first group III nitride semiconductor region.
上記のヘテロ接合を有する縦型の半導体装置では、ゲート電極に電圧が印加されていないときに、第1のIII族窒化物半導体領域から第2のIII族窒化物半導体領域に向けて空乏層が伸びる。その結果、ノーマリーオフの半導体装置が実現できる。
ここで、第1のIII族窒化物半導体領域のバンドギャップよりも、第2のIII族窒化物半導体領域のバンドギャップを大きくすると、第1のIII族窒化物半導体領域と第2のIII族窒化物半導体領域の間にヘテロ接合が構成される。ゲート絶縁膜は、第2のIII族窒化物半導体領域の表面に形成されている。ソース電極は、第2のIII族窒化物半導体領域の表面と第3のIII族窒化物半導体領域の表面に形成されている。
第2のIII族窒化物半導体領域の表面に、第2のIII族窒化物半導体領域のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有するとともにn型の不純物を含むかまたはi型の第4のIII族窒化物半導体領域が形成されていてもよい。第2のIII族窒化物半導体領域と第4のIII族窒化物半導体領域の間にヘテロ接合が構成される。この場合、ゲート絶縁膜は、第4のIII族窒化物半導体領域の表面に形成されている。ソース電極は、第4のIII族窒化物半導体領域の表面と第3のIII族窒化物半導体領域の表面に形成されている。
第1のIII族窒化物半導体領域と第2のIII族窒化物半導体領域の間、または、第2のIII族窒化物半導体領域と第4のIII族窒化物半導体領域の間にヘテロ接合が構成されることによって、ヘテロ接合面に2次元電子ガス層が形成される。2次元電子ガス層が形成されると電子が移動することができる。
In the vertical semiconductor device having the heterojunction described above, when no voltage is applied to the gate electrode, a depletion layer is formed from the first group III nitride semiconductor region toward the second group III nitride semiconductor region. extend. As a result, a normally-off semiconductor device can be realized.
Here, when the band gap of the second group III nitride semiconductor region is made larger than the band gap of the first group III nitride semiconductor region, the first group III nitride semiconductor region and the second group III nitride are obtained. A heterojunction is formed between the physical semiconductor regions. The gate insulating film is formed on the surface of the second group III nitride semiconductor region. The source electrode is formed on the surface of the second group III nitride semiconductor region and the surface of the third group III nitride semiconductor region.
The surface of the second group III nitride semiconductor region has a band gap larger than the band gap of the second group III nitride semiconductor region and contains an n-type impurity or is an i-type fourth group III nitride A physical semiconductor region may be formed. A heterojunction is formed between the second group III nitride semiconductor region and the fourth group III nitride semiconductor region. In this case, the gate insulating film is formed on the surface of the fourth group III nitride semiconductor region. The source electrode is formed on the surface of the fourth group III nitride semiconductor region and the surface of the third group III nitride semiconductor region.
A heterojunction is formed between the first group III nitride semiconductor region and the second group III nitride semiconductor region, or between the second group III nitride semiconductor region and the fourth group III nitride semiconductor region. As a result, a two-dimensional electron gas layer is formed on the heterojunction surface. When the two-dimensional electron gas layer is formed, electrons can move.
本発明の具体的な他の1態様では、ヘテロ接合を有する横型の半導体装置に具現化することができる。
その半導体装置では、n型の不純物を含むn型のIII族窒化物半導体層の上部に、p型の不純物を含む第1のIII族窒化物半導体領域が島状に形成されている。第1のIII族窒化物半導体領域の表面の一部に、不純物拡散防止膜が形成されている。n型のIII族窒化物半導体層の表面および不純物拡散防止膜の表面に、n型の不純物を含むかまたはi型の第2のIII族窒化物半導体層が形成されている。第1のIII族窒化物半導体領域の表面の不純物拡散防止膜が形成されていない部分に、p型の不純物を含む第3のIII族窒化物半導体領域が形成されている。第1のIII族窒化物半導体領域に対向する第2のIII族窒化物半導体領域の表面側に、ゲート絶縁膜が形成されている。ゲート絶縁膜の表面に、ゲート電極が形成されている。第1のIII族窒化物半導体領域に対向する位置の第2のIII族窒化物半導体領域の表面側および第3のIII族窒化物半導体領域の表面に、ソース電極が形成されている。第1のIII族窒化物半導体領域に対向しない位置の第2のIII族窒化物半導体領域の表面側に、ドレイン電極が形成されている。
In another specific embodiment of the present invention, a lateral semiconductor device having a heterojunction can be realized.
In the semiconductor device, a first group III nitride semiconductor region containing a p-type impurity is formed in an island shape above an n-type group III nitride semiconductor layer containing an n-type impurity. An impurity diffusion preventing film is formed on a part of the surface of the first group III nitride semiconductor region. An n-type impurity-containing or i-type second group III nitride semiconductor layer is formed on the surface of the n-type group III nitride semiconductor layer and the surface of the impurity diffusion prevention film. A third group III nitride semiconductor region containing a p-type impurity is formed in a portion of the surface of the first group III nitride semiconductor region where the impurity diffusion prevention film is not formed. A gate insulating film is formed on the surface side of the second group III nitride semiconductor region facing the first group III nitride semiconductor region. A gate electrode is formed on the surface of the gate insulating film. A source electrode is formed on the surface side of the second group III nitride semiconductor region and the surface of the third group III nitride semiconductor region at positions facing the first group III nitride semiconductor region. A drain electrode is formed on the surface side of the second group III nitride semiconductor region at a position not facing the first group III nitride semiconductor region.
上記のヘテロ接合を有する横型の半導体装置では、ゲート電極に電圧が印加されていないときに、第1のIII族窒化物半導体領域から第2のIII族窒化物半導体領域に向けて空乏層が伸びる。その結果、ノーマリーオフの半導体装置が実現できる。
ここで、第1のIII族窒化物半導体領域のバンドギャップよりも、第2のIII族窒化物半導体領域のバンドギャップを大きくすると、第1のIII族窒化物半導体領域と第2のIII族窒化物半導体領域の間にヘテロ接合が構成される。この場合、ゲート絶縁膜は、第2のIII族窒化物半導体領域の表面に形成されている。ソース電極は、第2のIII族窒化物半導体領域の表面と第3のIII族窒化物半導体領域の表面に形成されている。ドレイン電極は、第2のIII族窒化物半導体領域の表面に形成されている。
第2のIII族窒化物半導体領域の表面に、第2のIII族窒化物半導体領域のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有するとともにn型の不純物を含むかまたはi型の第4のIII族窒化物半導体領域が形成されていてもよい。第2のIII族窒化物半導体領域と第4のIII族窒化物半導体領域の間にヘテロ接合が構成される。ゲート絶縁膜は、第4のIII族窒化物半導体領域の表面に形成されている。ソース電極は、第4のIII族窒化物半導体領域の表面と第3のIII族窒化物半導体領域の表面に形成されている。ドレイン電極は、第4のIII族窒化物半導体領域の表面に形成されている。
第1のIII族窒化物半導体領域と第2のIII族窒化物半導体領域の間、または、第2のIII族窒化物半導体領域と第4のIII族窒化物半導体領域の間にヘテロ接合が構成されることによって、ヘテロ接合面に2次元電子ガス層が形成される。2次元電子ガス層が形成されると電子が移動することができる。
In the lateral semiconductor device having the heterojunction described above, a depletion layer extends from the first group III nitride semiconductor region toward the second group III nitride semiconductor region when no voltage is applied to the gate electrode. . As a result, a normally-off semiconductor device can be realized.
Here, when the band gap of the second group III nitride semiconductor region is made larger than the band gap of the first group III nitride semiconductor region, the first group III nitride semiconductor region and the second group III nitride are obtained. A heterojunction is formed between the physical semiconductor regions. In this case, the gate insulating film is formed on the surface of the second group III nitride semiconductor region. The source electrode is formed on the surface of the second group III nitride semiconductor region and the surface of the third group III nitride semiconductor region. The drain electrode is formed on the surface of the second group III nitride semiconductor region.
The surface of the second group III nitride semiconductor region has a band gap larger than the band gap of the second group III nitride semiconductor region and contains an n-type impurity or is an i-type fourth group III nitride A physical semiconductor region may be formed. A heterojunction is formed between the second group III nitride semiconductor region and the fourth group III nitride semiconductor region. The gate insulating film is formed on the surface of the fourth group III nitride semiconductor region. The source electrode is formed on the surface of the fourth group III nitride semiconductor region and the surface of the third group III nitride semiconductor region. The drain electrode is formed on the surface of the fourth group III nitride semiconductor region.
A heterojunction is formed between the first group III nitride semiconductor region and the second group III nitride semiconductor region, or between the second group III nitride semiconductor region and the fourth group III nitride semiconductor region. As a result, a two-dimensional electron gas layer is formed on the heterojunction surface. When the two-dimensional electron gas layer is formed, electrons can move.
本発明によると、p型のIII族窒化物半導体領域の表面と金属電極の間に、良好なオーミック特性が確保されている半導体装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device in which good ohmic characteristics are ensured between the surface of the p-type group III nitride semiconductor region and the metal electrode.
実施例の主要な特徴を列記する。
(第1実施形態) n−型のIII族窒化物半導体層26の表面に、複数個のp+型のIII族窒化物半導体領域28が島状に形成されている。
(第2実施形態) p+型のIII族窒化物半導体領域28と不純物拡散防止膜36を介して向かい合う位置に、n−型のIII族窒化物半導体領域44が形成されている。
(第3実施形態) n−型のIII族窒化物半導体領域44の表面に、n−型のIII族窒化物半導体領域44のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有するi型のIII族窒化物半導体領域38が形成されている。
(第4実施形態) n−型のIII族窒化物半導体領域44とn−型のIII族窒化物半導体領域38の両端部分に、n+型のIII族窒化物半導体領域32が形成されている。
(第5実施形態) n+型のIII族窒化物半導体領域32とp型のIII族半導体領域30の両方に接続するソース電極34が形成されている。
(第6実施形態) III族窒化物半導体領域38の表面に、ゲート絶縁膜42を介してゲート電極40が形成されている。ゲート電極40は、少なくともp+型のIII族窒化物半導体領域28に対向する位置に形成されている。
The main features of the examples are listed.
First Embodiment A plurality of p + -type group III
Second Embodiment An n − type group III
(Third Embodiment) n - on the surface of the mold of the group III
(Fourth Embodiment) n - -type III
Fifth Embodiment
Sixth Embodiment
図面を参照して以下に実施例を詳細に説明する。
(第1実施例)
図1に、ヘテロ接合を有する縦型のIII族窒化物半導体装置10の要部断面図を模式的に示す。図1は、半導体装置10の単位構造を示し、この単位構造が実際には紙面左右方向に繰返されている。
半導体装置10の裏面に、チタン(Ti)とアルミニウム(Al)が積層しているドレイン電極22が形成されている。ドレイン電極22の表面に、窒化ガリウム(GaN)を主材料とするn+型のIII族窒化物半導体層24が形成されている。III族窒化物半導体層24の不純物には、シリコン(Si)または酸素(O)が用いられており、そのキャリア濃度は約3×1018cm−3に調整されている。
III族窒化物半導体層24の表面に、窒化ガリウムを主材料とするn−型の低濃度III族窒化物半導体層26が形成されている。III族窒化物半導体層26の不純物にはシリコンが用いられており、そのキャリア濃度は約1×1016cm−3に調整されている。
III族窒化物半導体層26の上部に、窒化ガリウムを主材料とするp+型のIII族窒化物半導体領域(第1のIII族窒化物半導体領域)28が島状に分散して形成されている。III族窒化物半導体領域28の不純物にはマグネシウム(Mg)が用いられており、そのキャリア濃度は約1×1018cm−3に調整されている。複数のIII族窒化物半導体領域28が、III族窒化物半導体層26の上部に分散して形成されており、隣接するIII族窒化物半導体領域28の間は、III族窒化物半導体層26によって隔てられている。図1に示すように、本実施例では、紙面左右に2つのIII族窒化物半導体領域28が形成されている。平面視したときに、III族窒化物半導体領域28は紙面奥行き方向に長く伸びており、複数のIII族窒化物半導体領域28がストライプ状に配置されている。
Embodiments will be described in detail below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 schematically shows a cross-sectional view of an essential part of a vertical group III
A
On the surface of the group III
A p + -type group III nitride semiconductor region (first group III nitride semiconductor region) 28 mainly composed of gallium nitride is formed in an island shape on the group III
III族窒化物半導体領域28の表面の一部に、窒化アルミニウム(AlN)を主材料とする不純物拡散防止膜36が形成されている。後述するように、ソース電極34がp+型のIII族窒化物半導体領域30を介してIII族窒化物半導体領域28に電気的にコンタクトする部位では、不純物拡散防止膜36が形成されていない。また、不純物拡散防止膜36として、窒化アルミニウム以外にも、アルミニウムを組成の一部とするIII族窒化物半導体や窒化シリコン(SiN)や酸化シリコン(SiO2)を利用することもできる。さらに、窒化シリコンと酸化シリコンの複合膜を利用することもできる。不純物拡散防止膜36は、III族窒化物半導体領域28に含まれているp型の不純物を、後述するIII族窒化物半導体領域44やIII族窒化物半導体領域38に拡散させない材料であればよい。
III族窒化物半導体層26の表面に、窒化ガリウムを主材料とするn−型のIII族窒化物半導体領域(第2のIII族窒化物半導体領域)44が形成されている。III族窒化物半導体領域44は不純物拡散防止膜36の表面にも形成されている。すなわち、III族窒化物半導体領域28と不純物拡散防止膜36を介して向かい合うIII族窒化物半導体領域44が形成される。III族窒化物半導体領域44の不純物にはシリコン(Si)が用いられており、そのキャリア濃度は約1×1016cm−3に調整されている。
III族窒化物半導体領域44上に、窒化ガリウム・アルミニウム(Al0.3Ga0.7N)を主材料とするi型のIII族窒化物半導体領域(第4のIII族窒化物半導体領域)38が形成されている。III族窒化物半導体領域38の結晶構造にはアルミニウムが含まれており、III族窒化物半導体領域44のバンドギャップよりもIII族窒化物半導体領域38の方が大きなバンドギャップを有している。III族窒化物半導体領域44とIII族窒化物半導体領域38によってヘテロ接合が構成されている。III族窒化物半導体領域38には不純物の導入を行っていない。
On part of the surface of the group III
An n − -type group III nitride semiconductor region (second group III nitride semiconductor region) 44 mainly composed of gallium nitride is formed on the surface of the group III
An i-type group III nitride semiconductor region mainly composed of gallium nitride / aluminum (Al 0.3 Ga 0.7 N) on the group III nitride semiconductor region 44 (fourth group III nitride semiconductor region) 38 is formed. The crystal structure of group III nitride semiconductor region 38 includes aluminum, and group III nitride semiconductor region 38 has a larger band gap than the band gap of group III
窒化ガリウムを主材料とするn+型のソース領域32が、III族窒化物半導体領域44とIII族窒化物半導体領域38の紙面左右方向の両端に形成されている。ソース領域32は、平面視したときに、低濃度III族窒化物半導体層26がIII族窒化物半導体領域44に接する範囲(紙面中央側)のIII族窒化物半導体領域44とIII族窒化物半導体領域38には接していない。ソース領域32の不純物にはシリコンが用いられており、そのキャリア濃度は約3×1018cm−3に調整されている。
III族窒化物半導体領域28の表面の不純物拡散防止膜36が形成されていない部分に、p型のIII族窒化物半導体領域(第3のIII族窒化物半導体領域)30が形成されている。III族窒化物半導体領域30は、III族窒化物半導体領域28の不純物(本実施例ではマグネシウム)がIII族窒化物半導体領域44とIII族窒化物半導体領域38に拡散することによって、III族窒化物半導体領域44の一部とIII族窒化物半導体領域38の一部がp型化した領域である。
An n + -
A p-type group III nitride semiconductor region (third group III nitride semiconductor region) 30 is formed in a portion of the surface of group III
III族窒化物半導体領域38の表面に、酸化シリコン主材料とするゲート絶縁膜42が形成されている。ゲート絶縁膜42の表面に、ニッケル(Ni)を主材料とするゲート電極40が形成されている。なお、本実施例では、ゲート絶縁膜42およびゲート電極40は、III族窒化物半導体領域44及びIII族窒化物半導体領域38のほぼ全範囲に対向して形成されているが、ゲート絶縁膜42およびゲート電極40は、III族窒化物半導体領域28に対向する位置にさえ形成されていればよい。すなわち、ソース領域32の紙面中央側端とIII族窒化物半導体領域28の紙面中央側端をオーバーラップする部分にさえ形成されていればよい。
On the surface of the group III nitride semiconductor region 38, a
ソース領域32とIII族窒化物半導体領域30の表面に、チタンとアルミニウムの積層からなるソース電極34が形成されている。ソース電極34は、III族窒化物半導体領域30を介して、III族窒化物半導体領域28に電気的に接続している。
A
次に、半導体装置10の動作を説明する。
p型のIII族窒化物半導体領域28が、不純物拡散防止膜36を介して、n型のIII族窒化物半導体領域44に接している。ゲート電極40に電圧を印加していない状態では、III族窒化物半導体領域38の領域38aまで空乏層が形成される。すなわち、空乏層はIII族窒化物半導体領域44とIII族窒化物半導体領域38のヘテロ接合面にまで伸びている。ヘテロ接合面の伝導帯のエネルギー準位はフェルミ準位よりも上側に存在することになり、2次元電子ガス層がヘテロ接合面に存在することができない。すなわち、ゲート電極40に電圧が印加されていない状態では電子の走行が停止され、半導体装置10はオフとなる。半導体装置10は、ノーマリーオフの動作を行う。
Next, the operation of the
The p-type group III
ゲート電極40に正の電圧が印加されている状態では、III族窒化物半導体領域38の領域38aまで形成されていた空乏層が消失し、III族窒化物半導体領域44とIII族窒化物半導体領域38のヘテロ接合面に2次元電子ガス層が形成される。よって、2次元電子ガス層の伝導帯のエネルギー準位がフェルミ準位よりも下側に存在することになり、ヘテロ接合面のポテンシャル井戸内に2次元電子ガス層が存在する状態が作り出される。この結果、2次元電子ガス層内を電子が走行し、半導体装置10はオンとなる。
ソース領域32からIII族窒化物半導体領域44とIII族窒化物半導体領域38のヘテロ接合面の2次元電子ガス層に沿って横方向に走行してきた電子は、低濃度III族窒化物半導体層26の凸部(低濃度III族窒化物半導体層26がIII族窒化物半導体領域44に接する部分)を縦方向に流れ、低濃度III族窒化物半導体層26及びドレイン領域24を経由してドレイン電極22まで流れる。ソース電極34とドレイン電極22の間が導通する。
In a state where a positive voltage is applied to the
The electrons that have traveled laterally along the two-dimensional electron gas layer at the heterojunction surface of the group III
上記したように、半導体装置10のオン、オフの制御は、III族窒化物半導体領域28、不純物拡散防止膜36、III族窒化物半導体領域44、およびIII族窒化物半導体領域38が積層している部分で行われている。すなわち、ゲート電極40に印加する電圧によって、III族窒化物半導体領域44に形成される空乏層の厚みを制御することにより、半導体装置10のオン、オフが制御される。ソース電極34とIII族窒化物半導体領域30が、良好なオーミック特性を示すため、III族窒化物半導体領域28の電位が安定する所定のゲート電圧を印加することによって、半導体装置10が確実にオンし、ゲート電圧を印加しないと半導体装置10が確実にオフする。
As described above, on / off control of the
(第2実施例)
本発明は、横型の半導体装置にも具現化することができる。図2に、半導体装置100の要部断面図を示す。半導体装置100は、サファイア(Al2O3)で構成されている基板148の表面に、n−型のIII族窒化物半導体層126が形成されている。n−型のIII族窒化物半導体層126の一部の領域に、p+型のIII族窒化物半導体領域128が島状に形成されている。III族窒化物半導体領域128の不純物にはマグネシウムが用いられている。III族窒化物半導体領域128の一部の表面に、不純物拡散防止膜136が形成されている。III族窒化物半導体領域128の不純物拡散防止膜136が形成されていない領域に、III族窒化物半導体領域130が形成されている。不純物拡散防止膜136上から、III族窒化物半導体層126のIII族窒化物半導体領域128が形成されていない領域の一部に渡って、III族窒化物半導体領域144が形成されている。III族窒化物半導体領域144の表面に、III族窒化物半導体領域144のバンドギャップよりもの大きなバンドギャップを有するIII族窒化物半導体領域138が形成されている。III族窒化物半導体領域138の表面に、ゲート絶縁膜142が形成されている。III族窒化物半導体領域142とIII族窒化物半導体領域138の紙面左側の端部に、n+型のソース領域132が形成されている、III族窒化物半導体領域142とIII族窒化物半導体領域138の紙面右側の端部に、n+型のドレイン領域146が形成されている。III族窒化物半導体領域128の不純物拡散防止膜136が形成されていない表面に、III族窒化物半導体領域130が形成されている。
(Second embodiment)
The present invention can also be embodied in a horizontal semiconductor device. FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the
ゲート電極140に正の電圧を印加していない状態では、III族窒化物半導体領域128とIII族窒化物半導体領域144のから空乏層が伸びており、領域138aは空乏化されている。ゲート電極140に電圧が印加されていない状態では電子の走行が停止され、半導体装置100はオフとなる。半導体装置100は、ノーマリーオフの動作を行う。
一方、ゲート電極140に正の電圧が印加されている状態では、III族窒化物半導体領域138aに形成されていた空乏層が消失し、III族窒化物半導体領域144とIII族窒化物半導体領域138のヘテロ接合面に2次元電子ガス層が形成される。2次元電子ガス層内を電子が走行し、半導体装置100はオンとなる。
In a state where a positive voltage is not applied to the
On the other hand, when a positive voltage is applied to
(第3実施例)
図3を参照して、本発明の半導体装置200を説明する。なお、第1実施例と実質的に同様の構成については、同じ参照番号を付して説明を省略する。半導体装置200は、第1実施例の半導体装置10に対して、III族窒化物半導体領域44とIII族窒化物半導体領域38の代わりに、III族窒化物半導体領域28よりもバンドギャップの大きいn−型のIII族窒化物半導体領域244が形成されている。III族窒化物半導体領域28とIII族窒化物半導体領域244によってヘテロ接合が構成されている。図3では、III族窒化物半導体領域28とIII族窒化物半導体領域244の間に、不純物拡散防止膜36が形成されている。しかしながら、不純物拡散防止膜36は、極めて薄い膜であるため、III族窒化物半導体領域28とIII族窒化物半導体領域244の間にヘテロ接合が構成される。III族窒化物半導体領域28とIII族窒化物半導体領域38の間にヘテロ接合が構成されることにより、ゲート電極40に電圧を印加していない状態では、III族窒化物半導体領域28とIII族窒化物半導体領域244のヘテロ接合面からIII族窒化物半導体領域244に向けて空乏層が伸びる。すなわち、ゲート電極40に電圧を印加していない状態では、III族窒化物半導体領域244の領域244aに空乏層が形成されている。ヘテロ接合面の伝導帯のエネルギー準位は、フェルミ準位よりも上側に存在し、2次元電子ガス層がヘテロ接合面に存在することができない。すなわち、ゲート電極40に電圧が印加されていない状態では電子の走行が停止され、半導体装置200はオフとなる。半導体装置200は、ノーマリーオフの動作を行う。
一方、ゲート電極40に正の電圧が印加されている状態では、III族窒化物半導体領域244の領域244aに形成されていた空乏層が消失し、III族窒化物半導体領域28とIII族窒化物半導体領域244のヘテロ接合面に2次元電子ガス層が形成される。よって、2次元電子ガス層の伝導帯のエネルギー準位がフェミル準位よりも下側に存在することになり、ヘテロ接合面のポテンシャル井戸内に2次元電子ガス層が存在する状態が作りだされる。この結果、2次元電子ガス層内を電子が走行し、半導体装置200はオンする。
(Third embodiment)
A
On the other hand, when a positive voltage is applied to the
(第4実施例)
図4を参照して、本発明の半導体装置300を説明する。なお、第1実施例及び第3実施例と実質的に同様の構成については、同じ参照番号を付して説明を省略する。半導体装置300は、第1実施例の半導体装置10に対して、III族窒化物半導体領域44とIII族窒化物半導体領域38の代わりに、III族窒化物半導体領域28と同じバンドギャップのn−型のIII族窒化物半導体領域344が形成されている。図4では、III族窒化物半導体領域28とIII族窒化物半導体領域344の間に、不純物拡散防止膜36が形成されている。ゲート電極40に電圧を印加していない状態では、III族窒化物半導体領域28とIII族窒化物半導体領域344の接合面からIII族窒化物半導体領域344に向けて空乏層が伸びる。すなわち、ゲート電極40に電圧を印加していない状態では、III族窒化物半導体領域344の領域344aに空乏層が形成されている。したがって、III族窒化物半導体領域344には電流に寄与できるキャリアが存在しない。すなわち、ゲート電極40に電圧が印加されていない状態では電子の走行が停止され、半導体装置300はオフとなる。半導体装置300は、ノーマリーオフの動作を行う。
一方、ゲート電極40に正の電圧が印加されている状態では、III族窒化物半導体領域344の領域344aに形成されていた空乏層が消失し、III族窒化物半導体領域344の内部に電流に寄与できるキャリアが存在するようになる。この結果、III族窒化物半導体領域344中をキャリアである電子が走行し、半導体装置300はオンする
(Fourth embodiment)
A
On the other hand, in a state where a positive voltage is applied to the
(実験例)
図5は、半導体装置10のIII族窒化物半導体領域30のマグネシウム濃度を、SIMS(Secondary ion mass spectrometry:2次イオン質量分析法)で測定した結果を示している。図4の縦軸は、マグネシウム濃度(単位:cm−3)を示し、横軸はIII族窒化物半導体領域30の表面からの距離(単位:nm)を示している。図中の点線62は、III族窒化物半導体領域30とIII族窒化物半導体領域28の境界を示している。すなわち、点線62の紙面左側は半導体領域30を示し、点線62の紙面右側はIII族窒化物半導体領域28を示している。
カーブ60から明らかなように、マグネシウム濃度は、III族窒化物半導体領域30の表面付近では高く、III族窒化物半導体領域30の表面から離れるに従って低くなっている。一旦低くなったマグネシウム濃度は、III族窒化物半導体領域28に近付くに従って高くなっている。図中の点線64は、3×1018cm−3のマグネシウム濃度を示している。ここで、III族窒化物半導体領域30のマグネシウム濃度が最も低い部分においても、マグネシウム濃度が3×1018cm−3以上である。n−型のIII族窒化物半導体領域44のn型の不純物濃度は、約1×1016cm−3である。ここで、マグネシウムの活性化率が1%、III族窒化物半導体領域44のn型の不純物の活性化率が100%と仮定しても、III族窒化物半導体領域30の導電型は、半導体領域の全領域に亘ってp型になる。さらに、本実験の結果、III族窒化物半導体領域30の表面付近のマグネシウム濃度は、III族窒化物半導体領域30の表面以外のマグネシウム濃度よりも高くなることが判明した。これは狭義の拡散現象では説明することができない。本発明では、III族窒化物半導体領域28のマグネシウムが何らかの過程を経てIII族半導体領域30にシフトすることを拡散という。III族窒化物半導体領域30のソース電極34と接触する部分のマグネシウム濃度が高いため、III族窒化物半導体領域30とソース電極34の接触抵抗が小さくなる。すなわち、III族窒化物半導体領域30とソース電極34の間に、良好なオーミックコンタクト特性を得られる。
(Experimental example)
FIG. 5 shows the result of measuring the magnesium concentration in the group III
As is apparent from the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、上記実施例では、p型のIII族窒化物半導体領域の表面に、n型の低濃度III族窒化物半導体領域が形成されているが、n型のIII族窒化物半導体領域に替えてi型のIII族窒化物半導体領域が形成されていてもよい。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described above in detail, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
For example, in the above embodiment, the n-type low-concentration group III nitride semiconductor region is formed on the surface of the p-type group III nitride semiconductor region, but instead of the n-type group III nitride semiconductor region. An i-type group III nitride semiconductor region may be formed.
Further, the technical elements described in the present specification or drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and has technical utility by achieving one of the purposes.
22,122:ドレイン電極
24,146:n+型のドレイン領域
26,126:n−型の低濃度III族窒化物半導体層
28,128:第1のIII族窒化物半導体領域
30,130,230,330:第3のIII族窒化物半導体領域
32,132,232,332:ソース領域
34,134:ソース電極
36,136:不純物拡散防止層
38:第4のIII族窒化物半導体領域
40,140:ゲート電極
42,142:ゲート絶縁膜
44,144,244,344:第2のIII族窒化物半導体領域
22, 122:
Claims (9)
第1のIII族窒化物半導体領域の表面の一部を覆っている不純物拡散防止膜と、
第1のIII族窒化物半導体領域と不純物拡散防止膜を介して向かい合っているとともにn型の不純物を含むかまたはi型の第2のIII族窒化物半導体領域と、
第1のIII族窒化物半導体領域と不純物拡散防止膜を介さないで向かい合っているとともにp型の不純物を含む第3のIII族窒化物半導体領域、
を備えていることを特徴とする半導体装置。 a first group III nitride semiconductor region containing p-type impurities;
An impurity diffusion preventing film covering a part of the surface of the first group III nitride semiconductor region;
An n-type impurity or i-type second group III nitride semiconductor region facing the first group III nitride semiconductor region via an impurity diffusion prevention film and
A third group III nitride semiconductor region facing the first group III nitride semiconductor region without an impurity diffusion preventing film and containing a p-type impurity;
A semiconductor device comprising:
ドレイン電極の表面に形成されているとともにn型の不純物を高濃度に含む高濃度III族窒化物半導体層と、
高濃度III族窒化物半導体層の表面に形成されているとともにn型の不純物を低濃度に含む低濃度III族窒化物半導体層と、
低濃度III族窒化物半導体層の上部に島状に形成されているとともにp型の不純物を含む第1のIII族窒化物半導体領域と、
第1のIII族窒化物半導体領域の表面の一部に形成されている不純物拡散防止膜と、
低濃度III族窒化物半導体層の表面および不純物拡散防止膜の表面に形成されているとともにn型の不純物を含むかまたはi型の第2のIII族窒化物半導体領域と、
第1のIII族窒化物半導体領域の表面の不純物拡散防止膜が形成されていない部分に形成されているとともにp型の不純物を含む第3のIII族窒化物半導体領域と、
第1のIII族窒化物半導体領域に対向する第2のIII族窒化物半導体領域の表面側に形成されているゲート絶縁膜と、
ゲート絶縁膜の表面に形成されているゲート電極と、
第1のIII族窒化物半導体領域に対向する位置の第2のIII族窒化物半導体領域の表面側および第3のIII族窒化物半導体領域の表面に形成されているソース電極、
を備えていることを特徴とする半導体装置。 A drain electrode;
A high-concentration group III nitride semiconductor layer formed on the surface of the drain electrode and containing a high concentration of n-type impurities;
A low concentration group III nitride semiconductor layer formed on the surface of the high concentration group III nitride semiconductor layer and containing an n-type impurity at a low concentration;
A first group III nitride semiconductor region formed in an island shape on the low concentration group III nitride semiconductor layer and containing p-type impurities;
An impurity diffusion preventing film formed on a part of the surface of the first group III nitride semiconductor region;
An n-type impurity or i-type second group III nitride semiconductor region formed on the surface of the low concentration group III nitride semiconductor layer and the surface of the impurity diffusion preventing film;
A third group III nitride semiconductor region formed on a portion of the surface of the first group III nitride semiconductor region where the impurity diffusion prevention film is not formed and containing a p-type impurity;
A gate insulating film formed on the surface side of the second group III nitride semiconductor region facing the first group III nitride semiconductor region;
A gate electrode formed on the surface of the gate insulating film;
A source electrode formed on the surface side of the second group III nitride semiconductor region and the surface of the third group III nitride semiconductor region at a position facing the first group III nitride semiconductor region;
A semiconductor device comprising:
n型のIII族窒化物半導体層の上部に島状に形成されているとともにp型の不純物を含む第1のIII族窒化物半導体領域と、
第1のIII族窒化物半導体領域の表面の一部に形成されている不純物拡散防止膜と、
n型のIII族窒化物半導体層の表面および不純物拡散防止膜の表面に形成されているとともにn型の不純物を含むかまたはi型の第2のIII族窒化物半導体領域と、
第1のIII族窒化物半導体領域の表面の不純物拡散防止膜が形成されていない部分に形成されているとともにp型の不純物を含む第3のIII族窒化物半導体領域と、
第1のIII族窒化物半導体領域に対向する第2のIII族窒化物半導体領域の表面側に形成されているゲート絶縁膜と、
ゲート絶縁膜の表面に形成されているゲート電極と、
第1のIII族窒化物半導体領域に対向する位置の第2のIII族窒化物半導体領域の表面側および第3のIII族窒化物半導体領域の表面に形成されているソース電極と、
第1のIII族窒化物半導体領域に対向しない位置の第2のIII族窒化物半導体領域の表面側に形成されているドレイン電極、
を備えていることを特徴とする半導体装置。 an n-type group III nitride semiconductor layer containing an n-type impurity;
a first group III nitride semiconductor region formed in an island shape on the n-type group III nitride semiconductor layer and containing p-type impurities;
An impurity diffusion preventing film formed on a part of the surface of the first group III nitride semiconductor region;
an n-type group III nitride semiconductor region formed on the surface of the n-type group III nitride semiconductor layer and the surface of the impurity diffusion prevention film and containing an n-type impurity or an i-type second group III nitride semiconductor region;
A third group III nitride semiconductor region formed on a portion of the surface of the first group III nitride semiconductor region where the impurity diffusion prevention film is not formed and containing a p-type impurity;
A gate insulating film formed on the surface side of the second group III nitride semiconductor region facing the first group III nitride semiconductor region;
A gate electrode formed on the surface of the gate insulating film;
A source electrode formed on the surface side of the second group III nitride semiconductor region and the surface of the third group III nitride semiconductor region at a position facing the first group III nitride semiconductor region;
A drain electrode formed on the surface side of the second group III nitride semiconductor region at a position not facing the first group III nitride semiconductor region;
A semiconductor device comprising:
第4のIII族窒化物半導体領域の表面に、ゲート絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項7又は8の半導体装置。 The surface of the second group III nitride semiconductor region has a band gap larger than the band gap of the second group III nitride semiconductor region and contains an n-type impurity or is an i-type fourth group III nitride A semiconductor region is formed,
9. The semiconductor device according to claim 7, wherein a gate insulating film is formed on a surface of the fourth group III nitride semiconductor region.
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