JP2009272441A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリコン基板11上に形成されたキャリア走行層としてのGaN層13と、GaN層13に形成されたキャリア供給層としてのAlGaN層14と、少なくともAlGaN層14の上層の一部に形成され、GaN層13におけるキャリアと反対の導電性を有するp−AlGaN層15と、少なくともp−AlGaN層15上に形成された第2アノード電極AN2と、を備えることで、例えばオフ状態においてp−AlGaN層15下に空乏層を広げることが可能となるため、p−AlGaN層15下に位置するヘテロ接合界面付近に2次元電子ガスが発生することを抑制して、リーク電流の低減を図ることが可能となる。
【選択図】 図2
Description
以下、本発明の実施の形態1による半導体装置としてショットキーバリアダイオード(SBD)10を例に挙げて説明する。
図1は、本実施の形態によるSBD10の一部(第1アノード電極AN1および第2アノード電極AN2、カソード電極CA1、並びにp−AlGaN層15)を上方から見た際のレイアウト例を示す上視図である。また、図2は、本実施の形態によるSBD10の層構造を示す断面図である。なお、図2では、シリコン基板11上面と垂直な面であって、チャネル長方向DL(図1参照)と平行な面(図1におけるA−A’面)でSBD10を切断した際の層構造を示す。
次に、以上の構成を有する本実施の形態によるSBD10の特性について、図面を用いて詳細に説明する。図3(a)は、本実施の形態によるSBD10の断面構造を模式化した図であり、オフ状態時のSBD10の特性の説明を補助するための図である。図3(b)は、本実施の形態によるSBD10の断面構造を模式化した図であり、オン状態時のSBD10の特性の説明を補助するための図である。また、図4(a)は図3(a)に示す深さ方向のラインD2におけるバンド構造を説明するための模式図であり、図4(b)は図3(a)に示す深さ方向のラインD1におけるバンド構造を説明するための模式図であり、図4(c)は図3(b)における深さ方向のラインD1におけるバンド構造を説明するための模式図である。さらに、図5は本実施の形態によるSBD10に対する比較例として例示するSBD100の構成を示す断面図であり、図6は本実施の形態によるSBD10の電流特性L1と比較例によるSBD100の電流特性L0とを示す図である。
次に、本発明の実施の形態1によるSBD10の製造方法を、図面を用いて詳細に説明する。図7(a)から図9(b)は、本実施の形態によるSBD10の製造方法を示すプロセス図である。
また、図10に、本実施の形態によるSBD10の変形例1であるSBD10−1を示す。図10に示すように、本変形例によるSBD10−1は、SBD10における第1アノード電極AN1が第1アノード電極AN1−1に置き換えられ、同じくSBD10におけるカソード電極CA1がカソード電極CA1−1に置き換えられた構成を有する。なお、その他の構成は、上記したSBD10と同様であるため、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
また、図11に、本実施の形態によるSBD10の変形例2であるSBD10−2を示す。図11に示すように、本変形例によるSBD10−2は、SBD10における第1アノード電極AN1が第1アノード電極AN1−2に置き換えられ、同じくSBD10におけるカソード電極CA1がカソード電極CA1−2に置き換えられ、さらに、シリコン基板11の裏面に裏面電極19−2が形成された構成を有する。なお、その他の構成は、上記したSBD10と同様であるため、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
次に、本発明の実施の形態2による半導体装置としてSBD20を例に挙げて説明する。なお、以下の説明において、本発明の実施の形態1によるSBD10と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図12は、本実施の形態によるSBD20の層構造を示す断面図である。なお、図12では、図2と同様に、シリコン基板11上面と垂直な面であって、チャネル長方向と平行な面でSBD20を切断した際の層構造を示す。
次に、本発明の実施の形態2によるSBD20の製造方法を、図面を用いて詳細に説明する。図13(a)および図13(b)は、本実施の形態によるSBD20の製造方法を示すプロセス図である。なお、以下の説明において、本発明の実施の形態1と同様の工程については、それを引用することで説明の簡略化を図る。
10U 構成パターン
11 シリコン基板
12 バッファ層
13 GaN層
14 AlGaN層
15、25 p−AlGaN層
15A p−AlGaN層
16 絶縁膜
19−2 裏面電極
2DEG 2次元電子ガス
AN1、AN1−1、AN1−2 第1アノード電極
AN2 第2アノード電極
CA1、CA1−1、CA1−2 カソード電極
D1、D2 深さ方向のライン
DEP1 空乏層
DL チャネル長方向
DW チャネル幅方向
M1、M2、M3、M21 マスク酸化膜
R1、R2、R3 フォトレジスト
ap1 開口
ar1 領域
gl1 発生層
t1、t2、t21 トレンチ
Claims (10)
- 所定基板上に形成されたIII族窒化物半導体よりなるキャリア走行層と、
前記キャリア走行層上に形成されたIII族窒化物半導体よりなるキャリア供給層と、
少なくとも前記キャリア供給層の上層の一部に形成され、前記キャリア走行層におけるキャリアと反対の導電性を有する半導体層と、
少なくとも前記半導体層上に形成された第1電極と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。 - 前記半導体層は、前記キャリア供給層を貫通して前記キャリア走行層と接するように形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 少なくとも前記キャリア供給層の上層の一部に形成された第2電極を備え、
前記第1電極は、少なくとも前記キャリア供給層の上層であって前記半導体層を挟んで前記第2電極が形成された側と反対側に位置する所定領域および前記半導体層上に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。 - 前記第1電極は、少なくとも前記所定領域に形成された第1アノード電極と、前記第1アノード電極上および前記半導体層上に形成され、前記キャリア走行層と接合させた場合に該キャリア走行層との間で形成される電位障壁の大きさが前記第1アノード電極と前記キャリア走行層との間に形成される電位障壁の大きさよりも大きい第2アノード電極と、を含み、
前記第2電極は、前記キャリア供給層および/または前記キャリア走行層とオーミック接触することを特徴とする請求項3記載の半導体装置。 - 前記第1電極は、少なくとも前記キャリア供給層を貫通して前記キャリア走行層における2次元電子ガスの発生層にまで到達するように形成されていることを特徴とする請求項3または4記載の半導体装置。
- 前記第1電極と前記キャリア走行層とは、オーミック接触していることを特徴とする請求項5記載の半導体装置。
- 前記第2電極は、少なくとも前記キャリア供給層を貫通して前記キャリア走行層における2次元電子ガスの発生層にまで到達するように形成されており、
前記第2電極と前記キャリア走行層とは、オーミック接触していることを特徴とする請求項3〜6のいずれか一つに記載の半導体装置。 - 前記第1アノード電極は、Ti、Al、Si、Pb、Cr、In、Taのうち少なくとも一つを含む金属膜、Ti、Al、Si、Pb、Cr、In、Taのうち少なくとも一つを含む合金よりなる金属膜、および、Ti、Al、Si、Taのうち少なくとも一つを含むシリサイド合金よりなる金属膜のうち、少なくとも1つを含み、
前記第2アノード電極は、Ni、Pt、Pd、W、Au、Ag、Cuのうち少なくとも一つを含む金属膜、および、Ni、Pt、Pd、W、Au、Ag、Cuのうち少なくとも一つを含む合金よりなる金属膜のうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項4記載の半導体装置。 - 前記半導体層は、p型の導電性を有するAlGaN膜、BAlGaN膜またはInBAlN膜を含んで形成され、
前記キャリア供給層は、AlGaN膜、InGaN膜またはGaN膜を含んで形成されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の半導体装置。 - 所定基板上にIII族窒化物半導体よりなるキャリア走行層を形成するキャリア走行層形成工程と、
前記キャリア走行層上にIII族窒化物半導体よりなるキャリア供給層を形成するキャリア供給層形成工程と、
前記キャリア走行層におけるキャリアと反対の導電性を有する半導体層を少なくとも前記キャリア供給層の上層の一部に形成する半導体層形成工程と、
少なくとも前記半導体層上に電極を形成する電極形成工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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