JP2018160668A - 窒化物半導体装置 - Google Patents
窒化物半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018160668A JP2018160668A JP2018048289A JP2018048289A JP2018160668A JP 2018160668 A JP2018160668 A JP 2018160668A JP 2018048289 A JP2018048289 A JP 2018048289A JP 2018048289 A JP2018048289 A JP 2018048289A JP 2018160668 A JP2018160668 A JP 2018160668A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitride semiconductor
- layer
- gate
- film
- semiconductor device
- 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.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 302
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims abstract description 297
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 23
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 13
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 9
- 229910017109 AlON Inorganic materials 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910004542 HfN Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910004140 HfO Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910004143 HfON Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical group [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910004541 SiN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 331
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 35
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 description 29
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 20
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 18
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 16
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 14
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 13
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 12
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 description 10
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- -1 HfSiON Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N azanylidyneindigane Chemical compound [In]#N NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 125000004469 siloxy group Chemical group [SiH3]O* 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
Description
このような窒化物半導体を用いたHEMT(High Electron Mobility Transistor;高電子移動度トランジスタ)が提案されている。このようなHEMTは、たとえば、GaNからなる電子走行層と、この電子走行層上にエピタキシャル成長されたAlGaNからなる電子供給層とを含む。電子供給層に接するように一対のソース電極およびドレイン電極が形成され、それらの間にゲート電極が配置される。GaNとAlGaNとの格子不整合に起因する分極のために、電子走行層内において、電子走行層と電子供給層との界面から数Åだけ内方の位置に、二次元電子ガスが形成される。この二次元電子ガスをチャネルとして、ソース・ドレイン間が接続される。ゲート電極に制御電圧を印加することで、二次元電子ガスを遮断すると、ソース・ドレイン間が遮断される。ゲート電極に制御電圧を印加していない状態では、ソース・ドレイン間が導通するので、ノーマリーオン型のデバイスとなる。
しかし、パワーデバイスとして用いるためには、ゼロバイアス時に電流を遮断するノーマリーオフ型のデバイスである必要があるため、前述のようなHEMTは、パワーデバイスには適用できない。
この発明の一実施形態では、前記ゲート絶縁膜が、SiN、SiO2、SiON、Al2O3、AlN、AlON、HfO、HfN、HfON、HfSiONおよびAlONのうちから選択された1つから構成されている。
この発明の一実施形態では、ゲートリーク電流が、1nA/mm以下である。
この発明の一実施形態では、前記窒化物半導体ゲート層の膜厚は100nm以下であり、前記ゲート絶縁膜の膜厚は3nm以上である。
この発明の一実施形態では、前記窒化物半導体ゲート層と前記ゲート絶縁膜との界面の炭素濃度は、1×1013cm−2以下である。
この発明の一実施形態では、前記第1窒化物半導体層はGaN層からなり、前記第2窒化物半導体層はAlGaN層からなり、前記窒化物半導体ゲート層はp型GaN層からなる。
この発明の一実施形態では、前記アクセプタ型不純物は、マグネシウムまたは鉄である。
この発明の一実施形態では、前記窒素含有層が、AlN膜若しくはSIN膜の単膜またはAlN膜およびSIN膜の積層膜からなる。
この発明の一実施形態では、前記窒素含有層が、前記窒化物半導体ゲート層上に形成されたAlN膜と、前記AlN膜上に形成されたSIN膜とからなる。
この発明の一実施形態では、前記ゲート絶縁膜が酸素を含む絶縁膜からなる。
この発明の一実施形態では、前記ゲート絶縁膜が、Al2O3膜またはSiO2膜からなる。
図1は、この発明の第1実施形態に係る窒化物半導体装置の構成を説明するための断面図である。
窒化物半導体装置1は、基板2と、基板2の表面に形成されたバッファ層3と、バッファ層3上にエピタキシャル成長された第1窒化物半導体層4と、第1窒化物半導体層4上にエピタキシャル成長された第2窒化物半導体層5とを含む。さらに、この窒化物半導体装置1は、第2窒化物半導体層5上に形成されたゲート部20とを含む。
第2窒化物半導体層5は、電子供給層を構成している。第2窒化物半導体層5は、第1窒化物半導体層4よりもバンドギャップの大きい窒化物半導体からなっている。具体的には、第2窒化物半導体層5は、第1窒化物半導体層4よりもAl組成の高い窒化物半導体からなっている。窒化物半導体においては、Al組成が高いほどバッドギャップは大きくなる。この実施形態では、第2窒化物半導体層5は、Alx1Ga1−x1N層(0<x1<1)からなり、その厚さは10nm〜30nm程度である。
ゲート電極8は、ゲート絶縁膜7の表面に接するように形成されている。ゲート電極8は、この実施形態では、TiN層から構成されており、その厚さは50nm〜200nm程度である。ゲート電極8は、ソース電極用コンタクト孔11寄りに偏って配置されている。
パッシベーション膜9上には、バリアメタル膜10が積層されている。この実施形態では、バリアメタル膜10はTiN膜からなり、その厚さは10nm〜50nm程度である。この実施形態では、バリアメタル膜10の厚さは、25nmである。
この窒化物半導体装置1では、第1窒化物半導体層4(電子走行層)上にバンドギャップ(Al組成)の異なる第2窒化物半導体層5(電子供給層)が形成されてヘテロ接合が形成されている。これにより、第1窒化物半導体層4と第2窒化物半導体層5との界面付近の第1窒化物半導体層4内に二次元電子ガス16が形成され、この二次元電子ガス16をチャネルとして利用したHEMTが形成されている。ゲート電極8は、ゲート絶縁膜7およびp型GaN層からなる窒化物半導体ゲート層6を挟んで第2窒化物半導体層5に対向している。
図2A〜図2Gは、前述の窒化物半導体装置1の製造工程の一例を説明するための断面図であり、製造工程における複数の段階における断面構造が示されている。
次に、図2Cに示すように、ゲート電極膜33表面におけるゲート電極作成予定領域を覆うレジスト膜34が形成される。そして、レジスト膜34をマスクとして、ゲート電極膜33、絶縁材料膜32およびゲート層材料膜31が選択的にエッチングされる。
次に、レジスト膜34が除去される。この後、図2Dに示すように、プラズマCVD法またはLPCVD法によって、露出した表面全域を覆うように、パッシベーション膜9が形成される。そして、スパッタ法によって、パッシベーション膜9の表面に、バリアメタル膜10が形成される。パッシベーション膜9は、たとえばSiN層からなる。バリアメタル膜10は、たとえばTiN層からなる。
次に、図2Fに示すように、露出した表面全域を覆うようにソース・ドレイン電極膜35が形成される。ソース・ドレイン電極膜35は、下層としてのTi層35A、中間層としてのAl層35Bおよび上層としてのTiN層35Cを積層した積層金属膜からなり、各層を順に蒸着することによって形成される。
以下において、図1の窒化物半導体装置1に対して、ゲート絶縁膜7が設けられていない構成の窒化物半導体装置を第1比較例ということにする。図3は、第1比較例に係る窒化物半導体装置101の構成を示す断面図である。第1比較例に係る窒化物半導体装置101では、ゲート部20は、第2窒化物半導体層5上に形成された窒化物半導体ゲート層6と、窒化物半導体ゲート層6上に形成されたゲート電極8とからなる。第1比較例では、p型GaNからなる窒化物半導体ゲート層6にTiNからなるゲート電極8がショットキー接合されている。第1比較例の窒化物半導体ゲート層6の膜厚は80nmである。なお、前述の窒化物半導体装置1の窒化物半導体ゲート層6の膜厚は60nmであり、ゲート絶縁膜7の膜厚は30nmである。
前述の実施形態に係る窒化物半導体装置1(以下、第1実施例という)では、窒化物半導体ゲート層6上にゲート絶縁膜7が形成され、そのゲート絶縁膜7上にゲート電極8が形成されている。つまり、第1実施例では、窒化物半導体ゲート層6とゲート電極8との間にゲート絶縁膜7が介在しているので、第1比較例に比べて、ゲートリーク電流を小さくすることができる。これにより、窒化物半導体ゲート層6が劣化しにくくなる。第1実施例では、ゲートリーク電流は、1nA/mm以下である。
図4は、第1比較例のエネルギー分布を示すエネルギーバンド図である。図5は、第1比較例の電界強度分布を示す電界強度分布図である。図4および図5において、GaNは第1窒化物半導体層4を示し、AlGaNは第2窒化物半導体層5を示し、P−GaNは窒化物半導体ゲート層6を示し、Metalは、ゲート電極8を示している。図4において、ECは伝導帯のエネルギーレベルであり、EVは価電子帯のエネルギーレベルであり、EFはフェルミ準位である。
図4の例では、閾値電圧Vthは2[V]となる。窒化物半導体装置の閾値電圧Vthは、Si半導体装置の閾値電圧Vthに比べて小さいので、閾値電圧Vthを大きくすることが重要である。第1比較例において閾値電圧Vthを上げるためには、窒化物半導体ゲート層6の膜厚を大きくする必要がある。p−GaNのアクセプタであるMg,Feはメモリ効果を有するため、図5からわかるように、窒化物半導体ゲート層6の膜厚を大きくすると、窒化物半導体ゲート層6内部の電界強度は、ゲート電極8との境界部に近づくにつれて高くなる。また、窒化物半導体は、絶縁膜に比べて、許容できる電界強度が小さい。そのため、窒化物半導体ゲート層6の膜厚をあげることができず、閾値電圧Vthを高くすることは困難である。窒化物半導体ゲート層6の膜厚は、通常、100nm以下にされる。
次に、第1実施例では、第1比較例に比べて閾値電圧Vthを安定させることができる理由について説明する。
第1比較例では、CVD装置によって窒化物半導体ゲート層6の材料膜(ゲート層材料膜)を形成した後、スパッタ装置によってゲート層材料膜上にゲート電極の材料膜(ゲート電極膜)が形成される。このため、窒化物半導体ゲート層6の表面が大気に晒されるので、その表面に大気中の有機分子が付着する。これにより、ショットキー障壁ΦBの大きさが変動し、閾値電圧Vthが不安定になる。
図10は、この発明の第2実施形態に係る窒化物半導体装置の構成を説明するための断面図である。図11は、図10のゲート部の拡大断面図である。図10において、前述の図1の各部に対応する部分には図1と同じ符号を付して示す。
以下、第2実施形態に係る窒化物半導体装置1Aのゲート部20Aの構造について説明する。
ゲート部20Aは、第2窒化物半導体層5上にエピタキシャル成長された窒化物半導体ゲート層6と、窒化物半導体ゲート層6上に形成された窒素を含む窒素含有層50と、窒素含有層51上に形成されたゲート絶縁膜7と、ゲート絶縁膜7上に形成されたゲート電極8とを含む。
窒素含有層50は、この実施形態では、窒化物半導体ゲート層6上に形成されたAlN膜51と、AlN膜51上に積層されたSiN膜との積層膜からなる。窒素含有層50の膜厚は、10nm以下であることが好ましい。この実施形態では、AlN膜51の膜厚は2nm程度あり、SiN膜52は5nm程度である。
この第2実施形態では、窒化物半導体ゲート層6上に窒素含有層50が形成され、その窒素含有層50上にゲート絶縁膜7が形成され、そのゲート絶縁膜7上にゲート電極8が形成されている。つまり、第2実施形態では、窒化物半導体ゲート層6とゲート電極8との間にゲート絶縁膜7が介在しているので、第1比較例に比べて、ゲートリーク電流を小さくすることができる。これにより、窒化物半導体ゲート層6が劣化しにくくなる。第2実施形態では、ゲートリーク電流は、1nA/mm以下である。
酸素を含む絶縁膜からなるゲート絶縁膜7を窒化物半導体ゲート層6の表面に接するように形成した場合、窒化物半導体ゲート層6が酸化し、窒化物半導体ゲート層6上にGa酸化膜が形成されるおそれがある。窒化物半導体ゲート層6上にGa酸化膜が形成されると、閾値電圧Vthが変動しやすくなる。
図12のゲート部20Bは、窒化物半導体ゲート層6と、窒化物半導体ゲート層6上に形成された窒素含有層50Aと、窒素含有層50A上に形成されたゲート絶縁膜7と、ゲート絶縁膜7上に形成されたゲート電極8とを含む。図12のゲート部20Bは、図11のゲート部20Aに比べて、窒素含有層50Aの構成が異なっている。窒素含有層50Aは、窒化物半導体ゲート層6上に形成されたSiN膜の単膜から構成されている。この例では、窒素含有層50Aの膜厚は、2nm程度である。
図13のゲート部20Cは、窒化物半導体ゲート層6と、窒化物半導体ゲート層6上に形成された窒素含有層50Bと、窒素含有層51上に形成されたゲート絶縁膜7と、ゲート絶縁膜7上に形成されたゲート電極8とを含む。図13のゲート部20Cは、図11のゲート部20Aに比べて、窒素含有層50Bの構成が異なっている。窒素含有層50Bは、窒化物半導体ゲート層6上に形成されたSiN膜53と、SiN膜53上に形成されたAlN膜54とから構成されている。この例では、SiN膜53の膜厚は、5nm程度であり、AlN膜54の膜厚は、2nm程度である。
第2実施例および第2比較例に対して、温度が150℃の環境下で、ゲート電圧Vgを5Vに設定した場合と−3Vに設定した場合の2種類の高温ゲートバイアス試験(HTGB : High Temperature Gate Bias test)を行い、閾値電圧Vthの変化量ΔVthを測定した。高温ゲートバイアス試験とは、高温下でソース・ドレイン間をショートさせた状態でゲートのみにバイアスを印可する試験である。
図14および図15から、第2実施例では、ゲート電圧Vgを5Vである場合および−3Vである場合の両方において、閾値電圧Vthの変化量ΔVthが小さいことがわかる。
また、前述の第1および第2実施形態では、ゲート電極7を窒化物半導体ゲート層6に接合させたとすると、それらがショットキー接合するような材料からゲート電極7が構成されている場合について説明した。しかし、ゲート電極7を窒化物半導体ゲート層6に接合させたとすると、それらがオーミック接合するような材料からゲート電極7が構成されている場合にも、この発明を適用することができる。
2 基板
3 バッファ層
3A 第1バッファ層
3B 第2バッファ層
4 第1窒化物半導体層
5 第2窒化物半導体層
20,20A,20B,20C ゲート部
6 窒化物半導体ゲート層
7 ゲート絶縁膜
8 ゲート電極
9 パッシベーション膜
10 バリアメタル膜
11 ソース電極用コンタクト孔
12 ドレイン電極用コンタクト孔
13 ソース電極
14 ドレイン電極
13A,14A 下層
13B,14B 中間層
13C,14C 上層
15 層間絶縁膜
16 二次元電子ガス
31 ゲート層材料膜
32 絶縁材料膜
33 ゲート電極膜
34 レジスト膜
35 ソース・ドレイン電極膜
50,50A,50B 窒素含有層
Claims (18)
- 電子走行層を構成する第1窒化物半導体層と、
前記第1窒化物半導体層上に形成され、前記第1窒化物半導体層よりもバンドギャップが大きく、電子供給層を構成する第2窒化物半導体層と、
前記第2窒化物半導体層上に配置されたゲート部とを含み、
前記前記ゲート部は、
前記第2窒化物半導体層上に配置されかつアクセプタ型不純物を含む窒化物半導体ゲート層と、
前記窒化物半導体ゲート層上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを含む、窒化物半導体装置。 - 前記ゲート絶縁膜が、SiN、SiO2、SiON、Al2O3、AlN、AlON、HfO、HfN、HfON、HfSiONおよびAlONのうちから選択された1つから構成されている、請求項1に記載の窒化物半導体装置。
- 前記ゲート絶縁膜は、前記窒化物半導体ゲート層とin−situで成膜される、in−situ SINからなる、請求項1に記載の窒化物半導体装置。
- ゲートリーク電流が、1nA/mm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
- 前記窒化物半導体ゲート層の膜厚は100nm以下であり、
前記ゲート絶縁膜の膜厚は3nm以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。 - 前記第1窒化物半導体層における前記第2窒化物半導体層とは反対側に配置され、バッファ層を構成する第3窒化物半導体層をさらに有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
- 前記窒化物半導体ゲート層と前記ゲート絶縁膜との界面の炭素濃度は、1×1013cm−2以下である、請求項1に記載の窒化物半導体装置。
- 前記第1窒化物半導体層はGaN層からなり、前記第2窒化物半導体層はAlGaN層からなり、前記窒化物半導体ゲート層はp型GaN層からなる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
- 前記第1窒化物半導体層はGaN層からなり、前記第2窒化物半導体層はAlGaN層からなり、前記窒化物半導体ゲート層はp型GaN層からなり、第3窒化物半導体層がAlGaN層からなる、請求項6に記載の窒化物半導体装置。
- 前記アクセプタ型不純物は、マグネシウムまたは鉄である、請求項8または9に記載の窒化物半導体装置。
- 電子走行層を構成する第1窒化物半導体層と、
前記第1窒化物半導体層上に形成され、前記第1窒化物半導体層よりもバンドギャップが大きく、電子供給層を構成する第2窒化物半導体層と、
前記第2窒化物半導体層上に配置されたゲート部とを含み、
前記ゲート部は、
前記第2窒化物半導体層上に配置されかつアクセプタ型不純物を含む窒化物半導体ゲート層と、
前記窒化物半導体ゲート層上に形成された窒素を含む窒素含有層と、
前記窒素含有層上に配置されたゲート電極とを含む、窒化物半導体装置。 - 前記窒素含有層の厚さが10nm以下である、請求項11に記載の窒化物半導体装置。
- 前記窒素含有層が、AlN膜若しくはSIN膜の単膜またはAlN膜およびSIN膜の積層膜からなる、請求項12または13に記載の窒化物半導体装置。
- 前記窒素含有層が、前記窒化物半導体ゲート層上に形成されたAlN膜と、前記AlN膜上に形成されたSIN膜とからなる、請求項13に記載の窒化物半導体装置。
- 前記窒素含有層と前記ゲート電極との間に形成されたゲート絶縁膜をさらに含む、請求項11〜14のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
- 前記ゲート絶縁膜が酸素を含む絶縁膜からなる、請求項15に記載の窒化物半導体装置。
- 前記ゲート絶縁膜が、Al2O3膜またはSiO2膜からなる、請求項16に記載の窒化物半導体装置。
- ゲートリーク電流が、1nA/mm以下である、請求項11〜17のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017057830 | 2017-03-23 | ||
JP2017057830 | 2017-03-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018160668A true JP2018160668A (ja) | 2018-10-11 |
JP7308593B2 JP7308593B2 (ja) | 2023-07-14 |
Family
ID=63796767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018048289A Active JP7308593B2 (ja) | 2017-03-23 | 2018-03-15 | 窒化物半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7308593B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2018220741A1 (ja) * | 2017-05-31 | 2019-11-07 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP2020198328A (ja) * | 2019-05-30 | 2020-12-10 | ローム株式会社 | 窒化物半導体装置およびその製造方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011187840A (ja) * | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
US20130075788A1 (en) * | 2011-09-28 | 2013-03-28 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and fabrication method |
US20130082336A1 (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-04 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and method for fabricating the same |
US20130082360A1 (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-04 | Fujitsu Limited | Compound semiconductor device and method for fabricating the same |
JP2014222724A (ja) * | 2013-05-14 | 2014-11-27 | 三菱電機株式会社 | 窒化物半導体を用いたトランジスタおよびその製造方法 |
JP2016051817A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
JP2016162879A (ja) * | 2015-03-02 | 2016-09-05 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
-
2018
- 2018-03-15 JP JP2018048289A patent/JP7308593B2/ja active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011187840A (ja) * | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
US20130075788A1 (en) * | 2011-09-28 | 2013-03-28 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and fabrication method |
JP2013074209A (ja) * | 2011-09-28 | 2013-04-22 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
US20130082336A1 (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-04 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and method for fabricating the same |
US20130082360A1 (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-04 | Fujitsu Limited | Compound semiconductor device and method for fabricating the same |
JP2013074279A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-22 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2013074281A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-22 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
JP2014222724A (ja) * | 2013-05-14 | 2014-11-27 | 三菱電機株式会社 | 窒化物半導体を用いたトランジスタおよびその製造方法 |
JP2016051817A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
JP2016162879A (ja) * | 2015-03-02 | 2016-09-05 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2018220741A1 (ja) * | 2017-05-31 | 2019-11-07 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP2020198328A (ja) * | 2019-05-30 | 2020-12-10 | ローム株式会社 | 窒化物半導体装置およびその製造方法 |
JP7398885B2 (ja) | 2019-05-30 | 2023-12-15 | ローム株式会社 | 窒化物半導体装置およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7308593B2 (ja) | 2023-07-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6767741B2 (ja) | 窒化物半導体装置およびその製造方法 | |
US9620599B2 (en) | GaN-based semiconductor transistor | |
JP6251071B2 (ja) | 半導体装置 | |
US10249727B2 (en) | Semiconductor device with silicon nitride film over nitride semiconductor layer and between electrodes | |
TWI487036B (zh) | 化合物半導體裝置及其製造方法 | |
JP6337726B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP6591169B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
KR101365302B1 (ko) | 화합물 반도체 장치 및 그 제조 방법 | |
US10868164B2 (en) | Nitride semiconductor device | |
JP2008306130A (ja) | 電界効果型半導体装置及びその製造方法 | |
JP2007035905A (ja) | 窒化物半導体素子 | |
CN101971307A (zh) | 半导体装置及半导体装置的制造方法 | |
US10804384B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US20150263155A1 (en) | Semiconductor device | |
US10541321B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP5436974B2 (ja) | 半導体装置、半導体装置の製造方法 | |
US11374121B2 (en) | Nitride semiconductor device | |
JP2018157100A (ja) | 窒化物半導体装置 | |
US11296193B2 (en) | Nitride semiconductor device | |
JP2007096203A (ja) | 2次元キャリアガス層を有する電界効果トランジスタ | |
JP2018157177A (ja) | 窒化物半導体デバイスおよび窒化物半導体パッケージ | |
JP6331907B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP7308593B2 (ja) | 窒化物半導体装置 | |
JP2002329863A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
WO2014129245A1 (ja) | 窒化物半導体装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210204 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211214 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211223 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220207 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220707 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220822 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230112 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230220 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230622 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230704 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7308593 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |