JP2013123023A - 窒化物半導体素子及びその製造方法 - Google Patents

窒化物半導体素子及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2013123023A
JP2013123023A JP2012037693A JP2012037693A JP2013123023A JP 2013123023 A JP2013123023 A JP 2013123023A JP 2012037693 A JP2012037693 A JP 2012037693A JP 2012037693 A JP2012037693 A JP 2012037693A JP 2013123023 A JP2013123023 A JP 2013123023A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nitride semiconductor
semiconductor layer
semiconductor device
isolation region
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012037693A
Other languages
English (en)
Inventor
Young Hwan Park
ファン パク,ヨン
Woo Chul Jeon
チュル ジョン,ウ
Ki Yeol Park
イェル パク,キ
Seok Yoon Hong
ユン ホン,ショク
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electro Mechanics Co Ltd filed Critical Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Publication of JP2013123023A publication Critical patent/JP2013123023A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/778Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66446Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET]
    • H01L29/66462Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET] with a heterojunction interface channel or gate, e.g. HFET, HIGFET, SISFET, HJFET, HEMT
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/778Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H01L29/7786Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
    • H01L29/7787Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT with wide bandgap charge-carrier supplying layer, e.g. direct single heterostructure MODFET
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/20Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L29/2003Nitride compounds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

【課題】寄生容量及び漏洩電流の発生を防止することができる窒化物半導体素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の窒化物半導体素子は、基板110と、基板110上に下部窒化物半導体層130及び上部窒化物半導体層140からなる窒化物半導体層と、下部窒化物半導体層130と上部窒化物半導体層140との間の界面を含んで形成されたアイソレーション(isolation)領域150と、上部窒化物半導体層140上に形成されたドレイン電極161、ソース電極171、及びゲート電極181と、を含む。
【選択図】図2

Description

本発明は、窒化物半導体素子及びその製造方法に関する。
グリーンエネルギー政策などにより電力消費の低減に対する関心が増加しており、そのために、電力変換効率の上昇は必須な要素である。電力変換において、パワースイッチング素子の効率が全体の電力変換効率を左右する。従来に利用されている電力素子は、シリコン(Silicon)を用いたパワーMOSFETやIGBTが殆どであるが、シリコンの物性的な限界により、素子の効率増加に限界が生じる。
これを解決するために、特許文献1に記載されているように、GaNなどの窒化物を基にする窒化物系電界効果トランジスタを製作して変換効率を高めようとする研究が進んでいる。
窒化物系電界効果トランジスタは、いわゆる高電子移動度トランジスタ(High Electron Mobility Transistor:以下、「HEMT」という)構造を有する。例えば、前記HEMT構造の半導体素子は、特許文献1に記載されているように、ベース基板と、前記ベース基板上に形成された窒化物系半導体層と、前記半導体層上に配置されたソースパッド及びドレインパッドと、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の前記半導体層上に配置されたゲートパッドと、を備える。このような半導体素子は、前記半導体層の内部に電流の移動経路として用いられる二次元電子ガス(2−Dimensional Electron Gas:2DEG)が生成されている。
しかし、上記のような構造の窒化物系電界効果トランジスタは、活性領域(active region)に直接的に用いられないパッド領域が広く形成される。そのため、パッド領域で発生する寄生容量(parasitic capacitance)により、スイッチング速度が遅くなったり、または不所望の漏洩電流(leakage current)が発生するという問題点がある。
韓国公開特許第2007−0092482号公報
本発明の目的は、上記の問題点を解消するために、寄生容量及び漏洩電流の発生を防止することができる窒化物半導体素子を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記目的を果たすことができる窒化物半導体素子の製造方法を提供することにある。
上記の目的を果たすための本発明の窒化物半導体素子は、基板と、前記基板上に下部窒化物半導体層及び上部窒化物半導体層からなる窒化物半導体層と、前記下部窒化物半導体層と上部窒化物半導体層との間の界面を含んで形成されたアイソレーション(isolation)領域と、上部窒化物半導体層上に形成されたドレイン電極、ソース電極、及びゲート電極と、を含む。
本発明の窒化物半導体素子は、前記基板と下部窒化物半導体層との間にバッファ層をさらに含む。
本発明の窒化物半導体素子において、前記アイソレーション領域は、前記ドレイン電極の下部、前記ソース電極の下部、及び前記ゲート電極のゲートパッドの下部に備えられる。
本発明の窒化物半導体素子において、前記アイソレーション領域は、不活性元素が注入(implantation)された領域からなる。
本発明の窒化物半導体素子において、前記アイソレーション領域は、前記ドレイン電極、前記ソース電極、及び前記ゲート電極のゲートパッドの下部に対して前記下部窒化物半導体層と上部窒化物半導体層との間の界面を含み、前記ドレイン電極、前記ソース電極、及び前記ゲート電極のゲートパッドの下部に接するように備えられる。
また、本発明による窒化物半導体素子の製造方法は、基板を備える段階と、基板上に下部窒化物半導体層と上部窒化物半導体層を順に積層形成する段階と、前記下部窒化物半導体層と上部窒化物半導体層との間の界面領域を含むアイソレーション領域を形成する段階と、前記上部窒化物半導体層上にドレイン電極、ソース電極、及びゲート電極を形成する段階と、を含む。
本発明による窒化物半導体素子の製造方法において、前記アイソレーション領域を形成する段階は、前記上部窒化物半導体層の上部面に、前記アイソレーション領域に該当する領域を露出するフォトレジストパターンを形成する段階と、前記フォトレジストパターンを用いて、前記アイソレーション領域に該当する領域に不活性元素をイオン注入する段階と、を含む。
本発明による窒化物半導体素子の製造方法において、前記アイソレーション領域を形成する段階は、前記上部窒化物半導体層の上部面に、前記アイソレーション領域に該当する領域を露出するフォトレジストパターンを形成する段階と、前記フォトレジストパターンを用いて、不活性元素をイオン注入する段階と、前記注入された不活性元素に対する熱拡散工程により、前記ドレイン電極、前記ソース電極、及び前記ゲート電極のゲートパッドの下部で前記界面を含んで前記上部窒化物半導体層の上部面まで前記アイソレーション領域を形成する段階と、を含む。
本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は、通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に従って本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。
本発明の窒化物半導体素子は、下部窒化物半導体層と上部窒化物半導体層との間の界面を含んで形成されたアイソレーション領域を用いて、寄生容量及び漏洩電流の問題点を解消することにより、ゲートパッドを介したスイッチング速度を向上させることができる。
また、本発明による窒化物半導体素子の製造方法は、下部窒化物半導体層と上部窒化物半導体層との間の界面を含むアイソレーション領域を容易に備える窒化物半導体素子を提供することができる効果がある。
本発明の一実施例による窒化物半導体素子の平面図である。 図1のI−I´線に沿って切断した断面を図示した断面図である。 本発明の一実施例による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための工程断面図である。 本発明の一実施例による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための工程断面図である。 本発明の一実施例による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための工程断面図である。 本発明の一実施例による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための工程断面図である。 本発明の他の実施例による窒化物半導体素子の断面図である。
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、第1、第2などの用語は、多様な構成要素を説明するために用いられることができるが、前記構成要素は前記用語によって限定されてはならない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するためにのみ用いられる。また、本発明を説明するにあたり、係わる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例による窒化物半導体素子の平面図であり、図2は、図1のI−I´線に沿って切断した断面を図示した断面図である。
本発明の一実施例による窒化物半導体素子は、基板110と、バッファ層120と、下部窒化物半導体層130及び上部窒化物半導体層140からなる窒化物半導体層と、下部窒化物半導体層130と上部窒化物半導体層140との間の界面を含んで形成されたアイソレーション(isolation)領域150と、上部窒化物半導体層140上に形成されたドレイン電極160、161、ソース電極170、171、及びゲート電極180、181と、を含む。
基板110は、絶縁性基板であるが、高抵抗性を有したり、n型またはp型にドープされることができる基板であり、例えば、シリコン基板、シリコンカーバイド基板、サファイア基板のうち少なくとも何れか一つであることが好ましい。
バッファ層120は、基板110の上部面に選択的に形成されることが好ましい。バッファ層120は、AlNまたはGaNからなることが好ましいが、これに限定されない。ここで、バッファ層120は、基板110と後程形成される下部窒化物半導体層130との間の格子不整合(lattice mismatch)による問題点を解決するために備えられることが好ましい。
基板110またはバッファ層120の上部面方向に、下部窒化物半導体層130と上部窒化物半導体層140が積層された窒化物半導体層を形成することが好ましい。
窒化物半導体層は、下部窒化物半導体層130と上部窒化物半導体層140との間の界面に沿って二次元電子ガス(two−dimensional electron gas;2DEG)チャンネル(channel)が形成される構造層である。これにより、上部窒化物半導体層140は、下部窒化物半導体層130より広いエネルギーバンドギャップを有する物質からなることが好ましい。
このような下部窒化物半導体層130及び上部窒化物半導体層140は、III−窒化物系物質からなることが好ましい。具体的には、下部窒化物半導体層130及び上部窒化物半導体層140は、それぞれ、GaN、AlGaN、InGaN、及びInAlGaNのうち何れか一つで形成されることが好ましい。ここで、下部窒化物半導体層130は、GaNからなり、上部窒化物半導体層140は、AlGaNからなる層を適用する。
これにより、気相成長法を用いて基板110上にGaNバッファ層(buffer layer)120を成長させた後、GaNバッファ層120上に下部窒化物半導体層130としてGaNエピ層を成長させる。この際、GaNバッファ層120から上部窒化物半導体層140までの成長方法は、気相成長装置でその場処理(in−situ)で行われることが好ましい。
アイソレーション領域150は、Ar、Nなどの不活性元素を注入(implantation)することにより、下部窒化物半導体層130と上部窒化物半導体層140との間の界面を含んで形成され、ドレイン電極160、161、ソース電極170、171、及びゲートパッド180の下部に形成される。
このようなアイソレーション領域150は、ゲートライン181を除いた、ドレイン電極160、161、ソース電極170、171、及びゲートパッド180の下部に重なって形成されることが好ましい。
具体的には、アイソレーション領域150は、図1に示すように、ドレインパッド160、ソースパッド170、及びゲートパッド180の下部を含んで素子の縁に形成される。前記アイソレーション領域150は、ドレインフィンガー161とソースフィンガー171に対してドレインフィンガー161とソースフィンガー171の下部で各フィンガー161、171の中央方向の内側に重なって形成されることが好ましい。
アイソレーション領域150がドレイン電極160、161、ソース電極170、171、及びゲートパッド180の下部に位置したチャンネル領域を含んで形成されることにより、従来チャンネルとの関係から生じる寄生容量(parasitic capacitance)によるスイッチング速度の低下を防止することができる。
特に、図1に図示されたように、アイソレーション領域150がゲートパッド180の下部に形成されて、ゲートパッド180とチャンネルとの間の寄生容量を除去することができる。これにより、ゲートパッド180とチャンネルとの間の寄生容量が除去されると、ゲートパッド180を介したスイッチング速度を向上させることができる。
また、アイソレーション領域150は、不活性元素からなる絶縁領域であるため、ドレイン電極160、161、ソース電極170、171、及びゲートパッド180の下部に位置したチャンネル領域で発生する漏洩電流(leakage current)を遮断することができる。
これにより、下部窒化物半導体層130と上部窒化物半導体層140との間の界面付近に形成される2DEGは、ドレイン電極160、161、ソース電極170、171、及びゲートパッド180の下部を除いた領域、特にゲートライン181領域の下部に形成される。
従って、このような2DEGチャンネルを有する窒化物半導体素子は、寄生容量及び漏洩電流の問題点を解消することができるため、ゲートパッドを介したスイッチング速度を向上させることができる。
以下、本発明の一実施例による窒化物半導体素子の製造方法について、図3から図6を参照して説明する。
図3から図6は、本発明の一実施例による窒化物半導体素子の製造方法を説明するための工程断面図である。
図3に図示されたように、本発明の一実施例による窒化物半導体素子の製造方法は、まず基板110を備える。
基板110は、絶縁性基板であるが、高抵抗性を有したり、n型またはp型にドープされることができる基板であり、例えば、シリコン基板、シリコンカーバイド基板、サファイア基板のうち少なくとも何れか一つであることが好ましい。
次に、図4に図示されたように、基板110の上部面方向にバッファ層120、下部窒化物半導体層130、上部窒化物半導体層140を順に積層形成する。
具体的には、バッファ層120、下部窒化物半導体層130、上部窒化物半導体層140の形成方法は、気相蒸着法、例えば、ALE(atomic layer epitaxy)、APCVD(atmospheric pressure chemical vapour deposition)、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)、RTCVD(rapid thermal chemical vapor deposition)、UHVCVD(ultrahigh vacuum chemical vapor deposition)、LPCVD(low pressure chemical vapor deposition)、MOCVD(Metal organic Chemical Vapor Deposition)などの気相エピタキシャル成長法を用いて、同様の気相エピタキシャル成長用設備(不図示)でその場処理(in−situ)で行われることが好ましい。
バッファ層120は、基板110と下部窒化物半導体層130との間の格子不整合(lattice mismatch)による問題点を解決するために、AlNまたはGaNを用いて基板110の上部面に選択的に形成されることが好ましい。
下部窒化物半導体層130及び上部窒化物半導体層140は、それぞれ、GaN、AlGaN、InGaN、及びInAlGaNのうち何れか一つで形成されることが好ましい。ここで、上部窒化物半導体層140は、下部窒化物半導体層130より広いエネルギーバンドギャップを有する物質で形成されるため、下部窒化物半導体層130がGaNからなる層である場合、上部窒化物半導体層140は、AlGaNからなる層を適用する。
基板110の上部面方向にバッファ層120、下部窒化物半導体層130、上部窒化物半導体層140を順に積層形成した後、図5に図示されたように、下部窒化物半導体層130と上部窒化物半導体層140との間の界面領域を含むアイソレーション領域150にAr、Nなどの不活性元素を注入(implantation)する。
具体的には、アイソレーション領域150を形成するために、上部窒化物半導体層140の上部面にアイソレーション領域150に該当する領域は露出し、その他の領域を覆うフォトレジストパターン(不図示)を形成する。
このようなフォトレジストパターンを用いてAr、Nなどの不活性元素をイオン注入することにより、アイソレーション領域150が形成される。この際、イオン注入の量及び出力を調整して、下部窒化物半導体層130と上部窒化物半導体層140との間の界面を含んでアイソレーション領域150が形成されるようにする。
勿論、アイソレーション領域150は、上記方法の他に、デルタドーピング(Delta doping)、プラズマドーピングなどの多様な方法で形成することもできる。
アイソレーション領域150を形成した後、図6に図示されたように、上部窒化物半導体層140の上部面にドレイン電極160、161、ソース電極170、171、及びゲート電極180、181を形成する。ここで、ドレイン電極160、161とソース電極170、171を先に形成した後、ゲート電極180、181を形成することができる。 また、ゲート電極180、181は、その下部にゲート絶縁層(不図示)を選択的に備えることもできる。
具体的には、ドレイン電極160、161及びソース電極170、171の形成過程は、(i)ドレイン電極160、161及びソース電極170、171の領域を露出するフォトレジストパターンを形成する段階と、(ii)このようなフォトレジストパターンを用いて金属材質を蒸着する段階と、(iii)前記フォトレジストパターンを除去する剥離(lift−off)段階と、(iv)残されたドレイン電極160、161とソース電極170、171の金属パターンに対するRTA(Rapid Thermal Annealing)を行う段階と、を含むことが好ましい。
ここで、RTAを行う段階は、ドレイン電極160、161とソース電極170、171のオーミックコンタクトがなされるようにするための段階である。このようなオーミックコンタクトがなされたドレイン電極160、161とソース電極170、171は、接着力を向上させることができる。
その後、ゲート電極180、181を、上部窒化物半導体層140の上部面に形成する。
このように、本発明の一実施例による窒化物半導体素子の製造方法は、イオン注入の量及び出力を調整して、下部窒化物半導体層130と上部窒化物半導体層140との間の界面を含むアイソレーション領域150を容易に形成することができる。
従って、本発明の一実施例による窒化物半導体素子の製造方法は、ドレイン電極160、161、ソース電極170、171、及びゲートパッド180の下部で発生する寄生容量及び漏洩電流の問題点を解消できる窒化物半導体素子を提供することができる。
以下、本発明の他の実施例による窒化物半導体素子を、図7を参照して説明する。
図7は、本発明の他の実施例による窒化物半導体素子の断面図である。
本発明の他の実施例による窒化物半導体素子は、図2に図示された本発明の一実施例による窒化物半導体素子と類似している。
しかし、本発明の他の実施例による窒化物半導体素子は、アイソレーション領域250が、下部窒化物半導体層230と上部窒化物半導体層240との間の界面を含んで、上部窒化物半導体層240の上部面まで広く形成された形態を有する。
本発明の他の実施例による窒化物半導体素子におけるアイソレーション領域250は、図2に図示されたアイソレーション領域150の形成方法と同様に形成されることが好ましいが、イオン注入の量及び出力を調整して注入した後、熱拡散工程により、ドレイン電極261、ソース電極271、及びゲートパッドの下部の中央に重なって上部窒化物半導体層240の上部面まで形成されることが好ましい。
この際、アイソレーション領域250がドレイン電極261、ソース電極271、及びゲートパッドを含む電極に接するように形成されるため、ドレイン電極261、ソース電極271、及びゲートパッドなどの電極を介した漏洩電流及び寄生容量の発生をさらに遮断することができる。
本発明の技術思想を、前記好ましい実施例によって具体的に説明したが、上述の実施例は、それを説明するためのものであり、それを制限するためのものではないことに留意すべきである。
また、本発明が属する技術分野における通常の専門家であれば、本発明の技術思想の範囲内で多様な実施が可能であることを理解できるであろう。
本発明は、寄生容量及び漏洩電流の発生を防止することができる窒化物半導体素子及びその製造方法に適用可能である。
110,210 基板
120,220 バッファ層
130,230 下部窒化物半導体層
140,240 上部窒化物半導体層
150,250 アイソレーション領域
160 ドレインパッド(ドレイン電極)
161,261 ドレインフィンガー(ドレイン電極)
170 ソースパッド(ソース電極)
171,271 ソースフィンガー(ソース電極)
180 ゲートパッド(ゲート電極)
181,281 ゲートライン(ゲート電極)

Claims (12)

  1. 基板と、
    前記基板上に下部窒化物半導体層及び上部窒化物半導体層からなる窒化物半導体層と、
    前記下部窒化物半導体層と上部窒化物半導体層との間の界面を含んで形成されたアイソレーション(isolation)領域と、
    上部窒化物半導体層上に形成されたドレイン電極、ソース電極、及びゲート電極と、を含む窒化物半導体素子。
  2. 前記基板と下部窒化物半導体層との間にバッファ層をさらに含む請求項1に記載の窒化物半導体素子。
  3. 前記アイソレーション領域は、前記ドレイン電極の下部、前記ソース電極の下部、及び前記ゲート電極のゲートパッドの下部に形成される請求項1または2に記載の窒化物半導体素子 。
  4. 前記アイソレーション領域は、不活性元素が注入(implantation)された領域からなる請求項1または2に記載の窒化物半導体素子。
  5. 前記アイソレーション領域は、前記ドレイン電極、前記ソース電極、及び前記ゲート電極のゲートパッドの下部に対して前記下部窒化物半導体層と上部窒化物半導体層との間の界面を含み、前記ドレイン電極、前記ソース電極、及び前記ゲート電極のゲートパッドの下部に接するように備えられる請求項1または2に記載の窒化物半導体素子。
  6. 前記アイソレーション領域は、前記ドレイン電極のドレインフィンガー及び前記ソース電極のソースフィンガーに対して中央方向の内側に重なって形成される請求項5に記載の窒化物半導体素子。
  7. 基板を備える段階と、
    基板上に下部窒化物半導体層と上部窒化物半導体層を順に積層形成する段階と、
    前記下部窒化物半導体層と上部窒化物半導体層との間の界面領域を含むアイソレーション領域を形成する段階と、
    前記上部窒化物半導体層上にドレイン電極、ソース電極、及びゲート電極を形成する段階と、を含む窒化物半導体素子の製造方法。
  8. 前記積層形成する段階は、
    前記基板と前記下部窒化物半導体層との間にバッファ層を形成する段階を含む請求項7に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
  9. 前記アイソレーション領域は、前記ドレイン電極の下部、前記ソース電極の下部、及び前記ゲート電極のゲートパッドの下部に形成される請求項7または8に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
  10. 前記アイソレーション領域を形成する段階は、
    前記上部窒化物半導体層の上部面に、前記アイソレーション領域に該当する領域を露出するフォトレジストパターンを形成する段階と、
    前記フォトレジストパターンを用いて、前記アイソレーション領域に該当する領域に不活性元素をイオン注入する段階と、を含む請求項7または8に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
  11. 前記アイソレーション領域を形成する段階は、
    前記上部窒化物半導体層の上部面に、前記アイソレーション領域に該当する領域を露出するフォトレジストパターンを形成する段階と、
    前記フォトレジストパターンを用いて、不活性元素をイオン注入する段階と、
    前記注入された不活性元素に対する熱拡散工程により、前記ドレイン電極、前記ソース電極、及び前記ゲート電極のゲートパッドの下部で前記界面を含んで前記上部窒化物半導体層の上部面まで前記アイソレーション領域を形成する段階と、を含む請求項7または8に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
  12. 前記アイソレーション領域は、前記ドレイン電極のドレインフィンガー及び前記ソース電極のソースフィンガーに対して中央方向の内側に重なって形成される請求項7または8に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
JP2012037693A 2011-12-12 2012-02-23 窒化物半導体素子及びその製造方法 Pending JP2013123023A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2011-0133192 2011-12-12
KR1020110133192A KR20130066396A (ko) 2011-12-12 2011-12-12 질화물 반도체 소자 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013123023A true JP2013123023A (ja) 2013-06-20

Family

ID=48571209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012037693A Pending JP2013123023A (ja) 2011-12-12 2012-02-23 窒化物半導体素子及びその製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8841704B2 (ja)
JP (1) JP2013123023A (ja)
KR (1) KR20130066396A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160040617A (ko) * 2013-07-29 2016-04-14 이피션트 파워 컨버젼 코퍼레이션 감소된 출력 커패시턴스를 갖는 GaN 장치 및 그 제조 공정
WO2017098603A1 (ja) * 2015-12-09 2017-06-15 三菱電機株式会社 窒化物半導体装置
US9911842B2 (en) 2013-10-18 2018-03-06 Furukawa Electric Co., Ltd. Nitride semiconductor device, production method thereof, diode, and field effect transistor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220124579A (ko) 2021-03-03 2022-09-14 (주)키나바 수소와 메탄 가스 생산을 위한 수열가스화 유동층 반응기

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006261179A (ja) * 2005-03-15 2006-09-28 Hitachi Cable Ltd 半導体ウェハー及びその製造方法
JP2006269862A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置形成用ウエハ、その製造方法、および電界効果型トランジスタ
JP2009252756A (ja) * 2008-04-01 2009-10-29 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2010062321A (ja) * 2008-09-03 2010-03-18 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2010062320A (ja) * 2008-09-03 2010-03-18 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2010129566A (ja) * 2008-11-25 2010-06-10 Sharp Corp 窒化物半導体装置およびその製造方法
JP2010251414A (ja) * 2009-04-13 2010-11-04 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2011238700A (ja) * 2010-05-07 2011-11-24 Fujitsu Semiconductor Ltd 化合物半導体装置の製造方法及び化合物半導体装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050145851A1 (en) * 2003-12-17 2005-07-07 Nitronex Corporation Gallium nitride material structures including isolation regions and methods
KR101207701B1 (ko) 2006-03-10 2012-12-03 재단법인서울대학교산학협력재단 질화물계 반도체 소자 및 그 제조방법
US8809907B2 (en) * 2006-03-14 2014-08-19 Northrop Grumman Systems Corporation Leakage barrier for GaN based HEMT active device
KR101067114B1 (ko) 2009-09-08 2011-09-22 삼성전기주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
US8936976B2 (en) 2009-12-23 2015-01-20 Intel Corporation Conductivity improvements for III-V semiconductor devices
KR101120904B1 (ko) * 2010-03-25 2012-02-27 삼성전기주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
KR101124017B1 (ko) 2010-03-26 2012-03-23 삼성전기주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
KR101046055B1 (ko) 2010-03-26 2011-07-01 삼성전기주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
KR101051561B1 (ko) 2010-04-14 2011-07-22 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 소자 및 그 제조 방법
US8785973B2 (en) * 2010-04-19 2014-07-22 National Semiconductor Corporation Ultra high voltage GaN ESD protection device
KR101108746B1 (ko) 2010-07-07 2012-02-24 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 소자 및 그 제조 방법
KR20120004758A (ko) 2010-07-07 2012-01-13 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 소자 및 그 제조 방법
KR20120120828A (ko) 2011-04-25 2012-11-02 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자 및 그 제조방법
KR20120120829A (ko) 2011-04-25 2012-11-02 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자 및 그 제조방법
KR20120120827A (ko) 2011-04-25 2012-11-02 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자 및 그 제조방법
KR20120120825A (ko) 2011-04-25 2012-11-02 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자 및 그 제조방법
KR20120120826A (ko) 2011-04-25 2012-11-02 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자 및 그 제조방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006261179A (ja) * 2005-03-15 2006-09-28 Hitachi Cable Ltd 半導体ウェハー及びその製造方法
JP2006269862A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置形成用ウエハ、その製造方法、および電界効果型トランジスタ
JP2009252756A (ja) * 2008-04-01 2009-10-29 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2010062321A (ja) * 2008-09-03 2010-03-18 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2010062320A (ja) * 2008-09-03 2010-03-18 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2010129566A (ja) * 2008-11-25 2010-06-10 Sharp Corp 窒化物半導体装置およびその製造方法
JP2010251414A (ja) * 2009-04-13 2010-11-04 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2011238700A (ja) * 2010-05-07 2011-11-24 Fujitsu Semiconductor Ltd 化合物半導体装置の製造方法及び化合物半導体装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160040617A (ko) * 2013-07-29 2016-04-14 이피션트 파워 컨버젼 코퍼레이션 감소된 출력 커패시턴스를 갖는 GaN 장치 및 그 제조 공정
JP2016529709A (ja) * 2013-07-29 2016-09-23 エフィシエント パワー コンヴァーション コーポレーション 低減された出力キャパシタンスを有するGaNデバイスおよびこれを作製するためのプロセス
KR102193086B1 (ko) * 2013-07-29 2020-12-21 이피션트 파워 컨버젼 코퍼레이션 감소된 출력 커패시턴스를 갖는 GaN 장치 및 그 제조 공정
US9911842B2 (en) 2013-10-18 2018-03-06 Furukawa Electric Co., Ltd. Nitride semiconductor device, production method thereof, diode, and field effect transistor
WO2017098603A1 (ja) * 2015-12-09 2017-06-15 三菱電機株式会社 窒化物半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130066396A (ko) 2013-06-20
US20130146983A1 (en) 2013-06-13
US8841704B2 (en) 2014-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101357477B1 (ko) 화합물 반도체 장치 및 그 제조 방법
US9466705B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP5628276B2 (ja) 埋込形フィールド・プレート(buriedfieldplate)を有する化合物半導体デバイス
KR101720589B1 (ko) 이 모드(E-mode) 고 전자 이동도 트랜지스터 및 그 제조방법
TWI521696B (zh) 高電子移動率電晶體及其形成方法
JP5751074B2 (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
KR101922120B1 (ko) 고전자이동도 트랜지스터 및 그 제조방법
JP6123941B1 (ja) 縦型半導体装置およびその製造方法
JP5367429B2 (ja) GaN系電界効果トランジスタ
US10622456B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2014022752A (ja) 窒化物系半導体素子及びその製造方法
JP2010206020A (ja) 半導体装置
JP2013544021A (ja) バッファ降伏電圧が増大されたhemt
KR20140133360A (ko) 노멀리 오프 타입 트랜지스터 및 그 제조방법
CN110429127B (zh) 一种氮化镓晶体管结构及其制备方法
JP2013123023A (ja) 窒化物半導体素子及びその製造方法
KR20130067819A (ko) 선택 성장을 이용한 질화물 반도체 소자 및 그 제조 방법
JP6090361B2 (ja) 半導体基板、半導体装置、半導体基板の製造方法及び半導体装置の製造方法
CN112289683B (zh) 高电子迁移率晶体管及其制造方法
US9954091B2 (en) Compound semiconductor device and method of manufacturing the same
KR101680767B1 (ko) 불순물 주입을 이용한 고출력 고 전자 이동도 트랜지스터 제조방법
KR102067596B1 (ko) 질화물 반도체 소자 및 그 제조 방법
JP5648307B2 (ja) 縦型AlGaN/GaN−HEMTおよびその製造方法
US11955541B2 (en) Semiconductor device and method for forming the same
US20240014307A1 (en) High electron mobility transistor (hemt) device and method of forming the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150217

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160105

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160816