JP2020057636A - Nitride semiconductor device and method for manufacturing nitride semiconductor device - Google Patents

Nitride semiconductor device and method for manufacturing nitride semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2020057636A
JP2020057636A JP2018185118A JP2018185118A JP2020057636A JP 2020057636 A JP2020057636 A JP 2020057636A JP 2018185118 A JP2018185118 A JP 2018185118A JP 2018185118 A JP2018185118 A JP 2018185118A JP 2020057636 A JP2020057636 A JP 2020057636A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type gan
concentration
layer
region
gan layer
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
Application number
JP2018185118A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7210979B2 (en
Inventor
冨田 一義
Kazuyoshi Tomita
一義 冨田
哲生 成田
Tetsuo Narita
哲生 成田
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.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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 Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP2018185118A priority Critical patent/JP7210979B2/en
Publication of JP2020057636A publication Critical patent/JP2020057636A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7210979B2 publication Critical patent/JP7210979B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

To provide a technique capable of forming a high-quality p-type region in a nitride semiconductor.SOLUTION: A method for manufacturing a nitride semiconductor device comprises the steps of: forming an n-type GaN layer on a GaN substrate by an epitaxial growth method; forming a low-concentration p-type GaN layer on an upper surface of the n-type GaN layer by the epitaxial growth method; forming a high-concentration p-type GaN layer on an upper surface of the low-concentration p-type GaN layer by the epitaxial growth method; and diffusing hydrogen contained in the low-concentration p-type GaN layer into the high-concentration GaN layer by performing annealing in an inert atmosphere (annealing step).SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本明細書に開示する技術は、窒化物半導体装置および窒化物半導体装置の製造方法に関する。   The technology disclosed in the present specification relates to a nitride semiconductor device and a method for manufacturing the nitride semiconductor device.

GaNでは、水素が高濃度に含まれていると、アクセプタ(例:Mg)が活性化せず、p型領域の性能が得られない場合がある。特許文献1には、p型GaN層から効率よく水素を離脱させるために、p型GaN層が露出した状態で脱水素アニールを行う技術が開示されている。   In GaN, if hydrogen is contained at a high concentration, the acceptor (eg, Mg) may not be activated, and the performance of the p-type region may not be obtained. Patent Document 1 discloses a technique for performing dehydrogenation annealing in a state where the p-type GaN layer is exposed, in order to efficiently release hydrogen from the p-type GaN layer.

特開2012-84617号公報JP 2012-84617 A

p型GaN層が露出した状態で脱水素アニールを行った場合においても、p型GaN層の水素が十分抜けきらず、実効アクセプタ濃度が低下してしまう場合がある。   Even when the dehydrogenation annealing is performed in a state where the p-type GaN layer is exposed, hydrogen in the p-type GaN layer may not be sufficiently removed, and the effective acceptor concentration may decrease.

本明細書に開示する窒化物半導体装置の製造方法の一実施形態は、GaN基板上にn型GaN層をエピタキシャル成長法により形成する工程を備える。n型GaN層の上面に低濃度p型GaN層をエピタキシャル成長法により形成する工程を備える。低濃度p型GaN層の上面に高濃度p型GaN層をエピタキシャル成長法により形成する工程を備える。不活性雰囲気でアニールすることで低濃度p型GaN層に含まれている水素を高濃度p型GaN層に拡散させるアニール工程を備える。   One embodiment of a method for manufacturing a nitride semiconductor device disclosed in this specification includes a step of forming an n-type GaN layer on a GaN substrate by an epitaxial growth method. forming a low concentration p-type GaN layer on the upper surface of the n-type GaN layer by an epitaxial growth method; Forming a high concentration p-type GaN layer on the upper surface of the low concentration p-type GaN layer by an epitaxial growth method; An annealing step of diffusing hydrogen contained in the low concentration p-type GaN layer into the high concentration p-type GaN layer by annealing in an inert atmosphere is provided.

低濃度p型GaN層の上面に高濃度p型GaN層が形成されている状態で、アニールを行うことができる。低濃度p型GaN層に含まれている水素を高濃度p型GaN層に拡散させることができるため、低濃度p型GaN層の水素濃度を、高濃度p型GaN層が上面に配置されていない場合に比して短時間で十分低くすることができる。低濃度p型GaNの実効アクセプタ濃度を高めることができる。   The annealing can be performed in a state where the high concentration p-type GaN layer is formed on the upper surface of the low concentration p-type GaN layer. Since the hydrogen contained in the low-concentration p-type GaN layer can be diffused into the high-concentration p-type GaN layer, the hydrogen concentration of the low-concentration p-type GaN layer is reduced by setting the high-concentration p-type GaN layer on the upper surface. It can be sufficiently reduced in a short time as compared with the case where there is not. The effective acceptor concentration of low-concentration p-type GaN can be increased.

アニール工程の後に、開口領域の高濃度p型GaN層をエッチングにより除去することで低濃度p型GaN層を露出させる工程を備えていてもよい。開口領域に不純物を注入することで、開口領域内の低濃度p型GaN層の上部にn型GaN領域を形成する工程を備えていてもよい。開口領域の一部に、n型GaN領域の上面からn型GaN層まで到達しているトレンチを形成する工程を備えていてもよい。トレンチ内部にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程を備えていてもよい。   After the annealing step, a step of exposing the low-concentration p-type GaN layer by removing the high-concentration p-type GaN layer in the opening region by etching may be provided. A step of forming an n-type GaN region above the low-concentration p-type GaN layer in the opening region by implanting impurities into the opening region may be provided. A step of forming a trench extending from the upper surface of the n-type GaN region to the n-type GaN layer may be provided in a part of the opening region. The method may include a step of forming a gate electrode inside the trench via a gate insulating film.

アニール工程の後に、開口領域の高濃度p型GaN層をエッチングにより除去することで低濃度p型GaN層を露出させる工程を備えていてもよい。開口領域内に互いに離れて配置されているソース領域およびドレイン領域に不純物を注入することで、低濃度p型GaN層の上部に、n型GaNのソース領域およびn型GaNのドレイン領域を形成する工程を備えていてもよい。ソース領域とドレイン領域との間の領域であって低濃度p型GaN層の上面に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程を備えていてもよい。   After the annealing step, a step of exposing the low-concentration p-type GaN layer by removing the high-concentration p-type GaN layer in the opening region by etching may be provided. By implanting impurities into the source region and the drain region which are arranged apart from each other in the opening region, an n-type GaN source region and an n-type GaN drain region are formed above the low-concentration p-type GaN layer. A step may be provided. A step of forming a gate electrode on the upper surface of the low-concentration p-type GaN layer in a region between the source region and the drain region via a gate insulating film may be provided.

本明細書に開示する窒化物半導体装置の一実施形態は、n型GaNのドリフト層を備える。ドリフト層の上面に接している低濃度p型GaNのボディ層を備える。ボディ層の上部に配置されているn型GaNのソース領域を備える。ソース領域の上面からドリフト層まで到達しているゲート電極領域を備える。ボディ層の上面に配置されており開口領域を有する高濃度p型GaNのボディコンタクト層であって、開口領域の内部にソース領域の少なくとも一部およびゲート電極領域が露出しているボディコンタクト層を備える。ソース領域の上面およびボディコンタクト層の上面に接するソース電極を備える。効果の詳細は実施例で説明する。   One embodiment of the nitride semiconductor device disclosed in this specification includes an n-type GaN drift layer. A low concentration p-type GaN body layer is provided in contact with the upper surface of the drift layer. An n-type GaN source region is provided above the body layer. A gate electrode region extending from the upper surface of the source region to the drift layer; A high-concentration p-type GaN body contact layer disposed on an upper surface of the body layer and having an opening region, wherein at least a part of the source region and the gate electrode region are exposed inside the opening region. Prepare. A source electrode is provided in contact with the upper surface of the source region and the upper surface of the body contact layer. Details of the effects will be described in Examples.

ボディ層の水素濃度は、ボディコンタクト層の水素濃度よりも低くてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。   The hydrogen concentration of the body layer may be lower than the hydrogen concentration of the body contact layer. Details of the effects will be described in Examples.

ボディコンタクト層はエピタキシャル成長によって形成された層であってもよい。ソース領域はイオン注入によって形成された領域であってもよい。効果の詳細は実施例で説明する。   The body contact layer may be a layer formed by epitaxial growth. The source region may be a region formed by ion implantation. Details of the effects will be described in Examples.

本明細書に開示する窒化物半導体装置の一実施形態は、低濃度p型GaN層を備える。低濃度p型GaN層の上部に配置されているn型GaNのソース領域を備える。低濃度p型GaN層の上部に配置されているとともに、ソース領域から離れて配置されているn型GaNのドレイン領域を備える。ソース領域とドレイン領域との間の領域に配置されているゲート電極であって、低濃度p型GaN層の上面にゲート絶縁膜を介して配置されているゲート電極を備える。低濃度p型GaN層の上面に配置されており開口領域を有する高濃度p型GaN層であって、開口領域の内部にゲート電極、ソース領域の少なくとも一部、ドレイン領域の少なくとも一部が露出している高濃度p型GaN層を備える。ソース領域の上面および高濃度p型GaN層の上面に接するソース電極を備える。ドレイン領域の上面および高濃度p型GaN層の上面に接するドレイン電極を備える。効果の詳細は実施例で説明する。   One embodiment of the nitride semiconductor device disclosed in this specification includes a low-concentration p-type GaN layer. An n-type GaN source region is provided above the low-concentration p-type GaN layer. An n-type GaN drain region is provided above the low-concentration p-type GaN layer and is located away from the source region. A gate electrode disposed in a region between the source region and the drain region, the gate electrode being disposed on a top surface of the low-concentration p-type GaN layer via a gate insulating film. A high-concentration p-type GaN layer disposed on an upper surface of the low-concentration p-type GaN layer and having an opening region, wherein a gate electrode, at least a part of a source region, and at least a part of a drain region are exposed inside the opening region High concentration p-type GaN layer. A source electrode is provided in contact with the upper surface of the source region and the upper surface of the high concentration p-type GaN layer. A drain electrode is provided in contact with the upper surface of the drain region and the upper surface of the high concentration p-type GaN layer. Details of the effects will be described in Examples.

低濃度p型GaN層の水素濃度は、高濃度p型GaN層の水素濃度よりも低くてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。   The hydrogen concentration of the low concentration p-type GaN layer may be lower than the hydrogen concentration of the high concentration p-type GaN layer. Details of the effects will be described in Examples.

高濃度p型GaN層はエピタキシャル成長によって形成された層であってもよい。ソース領域およびドレイン領域はイオン注入によって形成された領域であってもよい。効果の詳細は実施例で説明する。   The high concentration p-type GaN layer may be a layer formed by epitaxial growth. The source region and the drain region may be regions formed by ion implantation. Details of the effects will be described in Examples.

実施例1に係る半導体装置1の断面概略図である。1 is a schematic sectional view of a semiconductor device 1 according to a first embodiment. 実施例1に係る半導体装置1の製造方法を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating a method for manufacturing the semiconductor device 1 according to the first embodiment. 実施例1に係る半導体装置1の製造工程を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a manufacturing process of the semiconductor device 1 according to the first embodiment. 実施例1に係る半導体装置1の製造工程を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a manufacturing process of the semiconductor device 1 according to the first embodiment. 実施例1に係る半導体装置1の製造工程を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a manufacturing process of the semiconductor device 1 according to the first embodiment. 低濃度p型GaN層の水素濃度の測定結果のグラフである。5 is a graph of a measurement result of a hydrogen concentration of a low concentration p-type GaN layer. 実施例2に係る半導体装置101の断面概略図である。FIG. 7 is a schematic sectional view of a semiconductor device 101 according to a second embodiment. 実施例2に係る半導体装置101の製造方法を示すフローチャートである。9 is a flowchart illustrating a method for manufacturing the semiconductor device 101 according to the second embodiment. 実施例2に係る半導体装置101の製造工程を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a manufacturing process of the semiconductor device 101 according to the second embodiment.

(半導体装置1の構成)
図1に、本実施例に係る半導体装置1の断面概略図を示す。半導体装置1は、トレンチゲートを備えた縦型MOSFETである。半導体装置1は、半導体基板10を備えている。半導体基板10は、ドレイン層32、ドリフト層34、ボディ層36、ボディコンタクト層46が積層した構造を有している。
(Configuration of Semiconductor Device 1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device 1 according to the present embodiment. The semiconductor device 1 is a vertical MOSFET provided with a trench gate. The semiconductor device 1 has a semiconductor substrate 10. The semiconductor substrate 10 has a structure in which a drain layer 32, a drift layer 34, a body layer 36, and a body contact layer 46 are stacked.

ドレイン層32は、高濃度n型(n型)のGaN基板である。ドレイン層32の裏面には、ドレイン電極52が形成されている。ドレイン層32のドナー濃度は、2×1018cm−3とした。ドレイン層32の表面には、ドリフト層34が形成されている。ドリフト層34は、ドレイン層32の表面上にエピタキシャル成長した低濃度n型(n型)のGaN層である。ドリフト層34のドナー濃度は、8×1015cm−3とした。ボディ層36は、ドリフト層34上にエピタキシャル成長した低濃度p型(p型)のGaN層である。ボディ層36のアクセプタ(Mg)濃度は、5×1017cm−3とした。 The drain layer 32 is a high-concentration n-type (n + -type) GaN substrate. On the back surface of the drain layer 32, a drain electrode 52 is formed. The donor concentration of the drain layer 32 was 2 × 10 18 cm −3 . A drift layer 34 is formed on the surface of the drain layer 32. The drift layer 34 is a low-concentration n-type (n type) GaN layer epitaxially grown on the surface of the drain layer 32. The donor concentration of the drift layer 34 was set to 8 × 10 15 cm −3 . The body layer 36 is a low-concentration p-type (p type) GaN layer epitaxially grown on the drift layer 34. The acceptor (Mg) concentration of the body layer 36 was set to 5 × 10 17 cm −3 .

ソース領域38は、ボディ層36の表面の一部の範囲に臨む位置に形成された、高濃度n型(n型)のGaN領域である。ソース領域38はイオン注入によって形成された領域である。ソース領域38には、ドナー元素(例:シリコン、ゲルマニウム)が、ガウス分布に従って存在している。ソース領域38のドナー濃度は、1×1020cm−3とした。 The source region 38 is a high-concentration n-type (n + -type) GaN region formed at a position facing a part of the surface of the body layer 36. The source region 38 is a region formed by ion implantation. In the source region 38, a donor element (eg, silicon, germanium) exists according to a Gaussian distribution. The donor concentration of the source region 38 was 1 × 10 20 cm −3 .

ボディ層36の上面には、ボディコンタクト層46が配置されている。ボディコンタクト層46は、ボディ層36の表面上にエピタキシャル成長した高濃度p型(p型)のGaN層である。ボディ層36とボディコンタクト層46は同一装置内で連続成膜されてもよい。ボディコンタクト層46のアクセプタ(Mg)濃度は、3×1019cm−3とした。ボディコンタクト層46は開口領域A1を備えている。開口領域A1は、ボディ層36の上面にボディコンタクト層46が配置されていない領域である。開口領域A1の内部に、ソース領域38の一部およびゲート電極領域41が露出している。 On the upper surface of body layer 36, body contact layer 46 is arranged. The body contact layer 46 is a high-concentration p-type (p + -type) GaN layer epitaxially grown on the surface of the body layer 36. The body layer 36 and the body contact layer 46 may be continuously formed in the same device. The acceptor (Mg) concentration of the body contact layer 46 was set to 3 × 10 19 cm −3 . The body contact layer 46 has an opening area A1. The opening region A1 is a region where the body contact layer 46 is not disposed on the upper surface of the body layer 36. Part of the source region 38 and the gate electrode region 41 are exposed inside the opening region A1.

ボディ層36の水素濃度は、ボディコンタクト層46の水素濃度よりも低い。例えば、ボディ層36の水素濃度は、ボディコンタクト層46の水素濃度の1/10以下であってもよい。ボディ層36の水素濃度は、5×1016cm−3とした。 The hydrogen concentration of body layer 36 is lower than the hydrogen concentration of body contact layer 46. For example, the hydrogen concentration of body layer 36 may be 1/10 or less of the hydrogen concentration of body contact layer 46. The hydrogen concentration of the body layer 36 was set to 5 × 10 16 cm −3 .

ゲート電極領域41は、トレンチゲート電極40およびゲート絶縁膜42を備えている。トレンチゲート電極40は、ソース領域38の表面から、ソース領域38とボディ層36を貫通してドリフト層34に侵入している。トレンチゲート電極40は、ゲート絶縁膜42で側面および底面が覆われたトレンチT1内に形成された電極である。トレンチゲート電極40は、トレンチT1外を延びており、ゲート電極50と接触している。トレンチゲート電極40は、多結晶シリコンなどで形成されている。   The gate electrode region 41 includes a trench gate electrode 40 and a gate insulating film 42. Trench gate electrode 40 penetrates into drift layer 34 from the surface of source region 38 through source region 38 and body layer 36. The trench gate electrode 40 is an electrode formed in the trench T1 whose side and bottom are covered with the gate insulating film 42. The trench gate electrode 40 extends outside the trench T1 and is in contact with the gate electrode 50. Trench gate electrode 40 is formed of polycrystalline silicon or the like.

層間絶縁膜48は、ゲート電極50およびソース電極44の絶縁を確保するための層である。ボディコンタクト層46およびソース領域38の上面には、ソース電極44が接触している。   The interlayer insulating film 48 is a layer for ensuring insulation of the gate electrode 50 and the source electrode 44. The source electrode 44 is in contact with the upper surfaces of the body contact layer 46 and the source region 38.

(半導体装置1の製造方法)
図2〜図5を参照して、半導体装置1の製造方法について説明する。図2のフローチャートのステップS1において、積層構造形成工程が行われる。具体的には図3に示すように、ドレイン層32、ドリフト層34、ボディ層36、ボディコンタクト層46が積層している半導体基板10を形成する。半導体基板10は、エピタキシャル成長法(例:MOVPE法)によって、ドレイン層32上にドリフト層34、ボディ層36、ボディコンタクト層46を成長させることで形成してもよい。
(Manufacturing method of semiconductor device 1)
A method for manufacturing the semiconductor device 1 will be described with reference to FIGS. In step S1 of the flowchart in FIG. 2, a laminated structure forming step is performed. Specifically, as shown in FIG. 3, the semiconductor substrate 10 on which the drain layer 32, the drift layer 34, the body layer 36, and the body contact layer 46 are stacked is formed. The semiconductor substrate 10 may be formed by growing the drift layer 34, the body layer 36, and the body contact layer 46 on the drain layer 32 by an epitaxial growth method (eg, MOVPE method).

ステップS2において、アニール工程が行われる。具体的には、半導体基板10を不活性雰囲気中(例:N雰囲気中)で850℃、10分間の条件で加熱する。これにより、ボディ層36(低濃度p型GaN層)に含まれている水素を、ボディコンタクト層46(高濃度p型GaN層)に拡散させることができる。 In step S2, an annealing step is performed. Specifically, the semiconductor substrate 10 is heated in an inert atmosphere (eg, in an N 2 atmosphere) at 850 ° C. for 10 minutes. This allows hydrogen contained in the body layer 36 (low-concentration p-type GaN layer) to diffuse into the body contact layer 46 (high-concentration p-type GaN layer).

ステップS3において、開口領域形成工程が行われる。具体的には、周知のフォトリソグラフィー技術およびドライエッチング加工を用いて、開口領域A1に対応する開口部を備えたマスクを加工する。ドライエッチングにより開口領域A1のボディコンタクト層46を除去することで、ボディ層36を露出させる。   In step S3, an opening region forming step is performed. Specifically, a mask having an opening corresponding to the opening region A1 is processed by using a well-known photolithography technique and dry etching. The body layer 36 is exposed by removing the body contact layer 46 in the opening region A1 by dry etching.

ステップS4において、ソース領域形成工程が行われる。具体的には、図4に示すように、ソース領域38に対応する開口部を備えたマスク61を介して、ボディ層36にシリコンまたはゲルマニウムをイオン注入する。これにより、開口領域A1内のボディ層36の上部に、ソース領域38を形成することができる。   In step S4, a source region forming step is performed. Specifically, as shown in FIG. 4, silicon or germanium is ion-implanted into the body layer 36 through a mask 61 having an opening corresponding to the source region 38. Thereby, the source region 38 can be formed above the body layer 36 in the opening region A1.

ソース領域38の端部がボディコンタクト層46の端部と重なるように、ソース領域38を形成してもよい。これにより、図4に示すように、オーバーラップ領域D1を形成することができる。オーバーラップ領域D1が存在することで、半導体装置1の横方向(X方向)のレイアウトをシュリンクすることができるため、半導体装置1の小型化が可能になる。   Source region 38 may be formed such that an end of source region 38 overlaps an end of body contact layer 46. Thereby, as shown in FIG. 4, the overlap region D1 can be formed. The layout of the semiconductor device 1 in the lateral direction (X direction) can be shrunk by the presence of the overlap region D1, so that the size of the semiconductor device 1 can be reduced.

ステップS5において、トレンチ形成工程が行われる。具体的には、開口領域A1の一部に、ソース領域38の上面からボディ層36を突き抜けてドリフト層34に到達するトレンチT1を加工する。トレンチT1の加工は、周知のフォトリソグラフィー技術およびドライエッチング加工により行うことができる。   In step S5, a trench forming step is performed. Specifically, a trench T1 that penetrates through the body layer 36 from the upper surface of the source region 38 and reaches the drift layer 34 is formed in a part of the opening region A1. The processing of the trench T1 can be performed by a known photolithography technique and a dry etching processing.

ステップS6において、ゲート電極領域形成工程が行われる。具体的には、トレンチT1内および半導体基板10の表面に、ゲート絶縁膜42を形成する。ゲート絶縁膜42は、SiOまたはAl等を原子堆積法などで堆積させて形成した絶縁膜である。ボロンなどの不純物をドープしたポリシリコンをLP−CVD法で成膜する。周知のフォトリソグラフィー技術およびドライエッチング加工を用いて、トレンチT1周囲のポリシリコンを除去することで、トレンチゲート電極40を形成する。これにより、図5に示す構造が形成される。 In step S6, a gate electrode region forming step is performed. Specifically, the gate insulating film 42 is formed in the trench T1 and on the surface of the semiconductor substrate 10. The gate insulating film 42 is an insulating film formed by depositing SiO 2 or Al 2 O 3 or the like by an atomic deposition method or the like. Polysilicon doped with impurities such as boron is formed by an LP-CVD method. The trench gate electrode 40 is formed by removing polysilicon around the trench T1 using a known photolithography technique and dry etching. Thereby, the structure shown in FIG. 5 is formed.

ステップS7において、ソース電極およびゲート電極形成工程が行われる。具体的には、トレンチゲート電極40の上面に層間絶縁膜48を成膜する。そして周知のフォトリソグラフィー技術およびドライエッチング加工を用いて、ソース電極44およびゲート電極50を形成する領域の層間絶縁膜48およびゲート絶縁膜42を除去する。金属層を成膜する。周知のフォトリソグラフィー技術およびドライエッチング加工を用いて、金属層を、ソース電極44およびゲート電極50に加工する。   In step S7, a source electrode and gate electrode formation step is performed. Specifically, an interlayer insulating film 48 is formed on the upper surface of the trench gate electrode 40. Then, the interlayer insulating film 48 and the gate insulating film 42 in the region where the source electrode 44 and the gate electrode 50 are formed are removed by using a known photolithography technique and dry etching. A metal layer is formed. The metal layer is processed into the source electrode 44 and the gate electrode 50 by using a known photolithography technique and dry etching.

ステップS8において、ドレイン電極形成工程が行われる。具体的には、ドレイン層32の裏面に、金属層のドレイン電極52を成膜する。以上により、図1に示す半導体装置1が完成する。   In step S8, a drain electrode forming step is performed. Specifically, a drain electrode 52 of a metal layer is formed on the back surface of the drain layer 32. Thus, the semiconductor device 1 shown in FIG. 1 is completed.

(半導体装置1の動作)
図1に示す半導体装置1は、ドレイン電極52を高電位に接続し、ソース電極44を接地し、ゲート電極50に加える電位を変化させる。ゲート電極50に正電位を加えると、ゲート絶縁膜42を介してトレンチゲート電極40に対向している領域R1のp型のボディ層36がn型に反転し、反転層によってn型のソース領域38とn型のドリフト層34が導通し、ソース電極44とドレイン電極52の間を電流が流れる。ゲート電極50に正電位を加えるのを停止すると、領域R1の反転層が消失し、ドリフト層34に空乏層が伸長して、ソース電極44とドレイン電極52の間が高抵抗な状態となる。
(Operation of Semiconductor Device 1)
In the semiconductor device 1 shown in FIG. 1, the drain electrode 52 is connected to a high potential, the source electrode 44 is grounded, and the potential applied to the gate electrode 50 is changed. When a positive potential is applied to the gate electrode 50, the p type body layer 36 in the region R1 facing the trench gate electrode 40 via the gate insulating film 42 is inverted to the n type, and the n + type is inverted by the inversion layer. The source region 38 and the n -type drift layer 34 conduct, and a current flows between the source electrode 44 and the drain electrode 52. When the application of the positive potential to the gate electrode 50 is stopped, the inversion layer in the region R1 disappears, the depletion layer extends in the drift layer 34, and the state between the source electrode 44 and the drain electrode 52 becomes high resistance.

(効果)
低濃度p型GaN層であるボディ層36は、前述したように反転層が形成される層であるため、半導体装置1のしきい値を決定する重要な層である。またp型GaNは、水素が高濃度に含まれていると、アクセプタ(例:Mg)が活性化せず、p型特性が十分が得られない場合がある。従って、低濃度p型GaN層の水素濃度を低減する必要がある。本明細書に記載されている技術では、低濃度p型GaN層(ボディ層36)の上面に高濃度p型GaN層(ボディコンタクト層46)が形成されている状態で、不活性雰囲気でアニールを行う(ステップS2)。このようなアニールを行うことで、低濃度p型GaN層の水素濃度を、高濃度p型GaN層が上面に配置されていない場合に比して短時間で十分低くすることができることを、本発明者らは見出した。これは、高濃度p型GaN層と低濃度p型GaN層の界面では水素がプロトンとして存在し、高濃度p型GaN層側への水素の拡散が電界によって加速されるためと考えられる。
(effect)
The body layer 36, which is a low-concentration p-type GaN layer, is a layer on which the inversion layer is formed as described above, and is therefore an important layer that determines the threshold value of the semiconductor device 1. When p-type GaN contains a high concentration of hydrogen, the acceptor (eg, Mg) is not activated, and sufficient p-type characteristics may not be obtained. Therefore, it is necessary to reduce the hydrogen concentration of the low concentration p-type GaN layer. According to the technique described in this specification, annealing is performed in an inert atmosphere in a state where a high-concentration p-type GaN layer (body contact layer 46) is formed on the upper surface of a low-concentration p-type GaN layer (body layer 36). Is performed (step S2). By performing such annealing, the hydrogen concentration of the low-concentration p-type GaN layer can be sufficiently reduced in a short time as compared with the case where the high-concentration p-type GaN layer is not disposed on the upper surface. The inventors have found. This is probably because hydrogen exists as a proton at the interface between the high-concentration p-type GaN layer and the low-concentration p-type GaN layer, and the diffusion of hydrogen toward the high-concentration p-type GaN layer is accelerated by an electric field.

これにより、低濃度p型GaN層(ボディ層36)の水素濃度を十分に低減することができる。設計通りの実効アクセプタ濃度を得ることができるため、しきい値電圧を精密に制御することが可能となる。   Thereby, the hydrogen concentration of the low concentration p-type GaN layer (body layer 36) can be sufficiently reduced. Since the effective acceptor concentration as designed can be obtained, the threshold voltage can be precisely controlled.

低濃度p型GaN層の上面に高濃度p型GaN層が形成されている状態を、基板の全面で実現した上で、脱水素アニールすることができる。これにより、面内均一性よく、低濃度p型GaN層の水素濃度を低減することができる。よって、半導体装置1のしきい値電圧の面内均一性を向上させることが可能となる。   The state in which the high-concentration p-type GaN layer is formed on the upper surface of the low-concentration p-type GaN layer is realized on the entire surface of the substrate, and then dehydrogenation annealing can be performed. Thereby, the hydrogen concentration of the low-concentration p-type GaN layer can be reduced with good in-plane uniformity. Therefore, the in-plane uniformity of the threshold voltage of the semiconductor device 1 can be improved.

脱水素アニール(ステップS2)後に高濃度p型GaN層に開口領域A1を形成(ステップS3)することで、水素濃度を低減させるためのカバー膜として用いた高濃度p型GaN層を、ボディコンタクト層46として流用することが可能になる。ボディコンタクト層46は、エピタキシャル成長により形成されたp型GaN層である。そして一般に、エピタキシャル成長で形成したp型GaNの方が、イオン注入で形成したp型GaNよりも品質が高い。よって、ボディコンタクト層46の品質を高めることができる。   After the dehydrogenation annealing (step S2), an opening region A1 is formed in the high-concentration p-type GaN layer (step S3), so that the high-concentration p-type GaN layer used as the cover film for reducing the hydrogen concentration is removed from the body contact. It can be diverted as the layer 46. The body contact layer 46 is a p-type GaN layer formed by epitaxial growth. In general, the quality of p-type GaN formed by epitaxial growth is higher than that of p-type GaN formed by ion implantation. Therefore, the quality of body contact layer 46 can be improved.

ステップS3において形成した開口領域A1に、ステップS4でソースイオン注入領域を形成することで、開口領域を形成しない場合に比べて、ソース電極44のコンタクト抵抗を低くすることができる。結果として、n型ソース領域38の表面は、p型ボディコンタクト層46の表面よりも深い位置(すなわち、ドリフト層34に近い位置)に形成される。このような作製工程と表面構造をとることで、ボディコンタクト抵抗とソース抵抗とを同時に低く保つことができる。   By forming the source ion-implanted region in step S4 in the opening region A1 formed in step S3, the contact resistance of the source electrode 44 can be reduced as compared with a case where no opening region is formed. As a result, the surface of n-type source region 38 is formed at a position deeper than the surface of p-type body contact layer 46 (that is, at a position closer to drift layer 34). With such a manufacturing process and a surface structure, the body contact resistance and the source resistance can be kept low at the same time.

(水素濃度の測定結果)
図6に、低濃度p型GaN層の水素濃度の測定結果のグラフを示す。図6は、二次イオン質量分析(SIMS)法を用いた測定結果である。典型的な測定条件例としては、一次イオン種としてCsイオンを用い、加速電圧として8.0kVを用いた。縦軸は、正規化された水素濃度である。横軸は、アニール時間である。アニール温度は850℃、アニール雰囲気はNとした。比較例1、比較例2、本実施例、の3つの条件の各々について、水素濃度を測定した。比較例1では、低濃度p型GaN層の上面に高濃度n型GaN層が形成されているサンプルを使用した。比較例2では、低濃度p型GaN層が露出しているサンプルを使用した。本実施例では、低濃度p型GaN層の上面に高濃度p型GaN層が形成されているサンプルを使用した。図6では、比較例1の測定結果を三角形の点、比較例2の測定結果を丸形の点、本実施例の測定結果を四角形の点、で示している。
(Results of measurement of hydrogen concentration)
FIG. 6 shows a graph of the measurement result of the hydrogen concentration of the low-concentration p-type GaN layer. FIG. 6 shows a measurement result using the secondary ion mass spectrometry (SIMS). As a typical measurement condition example, Cs + ions were used as the primary ion species, and 8.0 kV was used as the acceleration voltage. The vertical axis is the normalized hydrogen concentration. The horizontal axis is the annealing time. The annealing temperature was 850 ° C. and the annealing atmosphere was N 2 . The hydrogen concentration was measured under each of the three conditions of Comparative Example 1, Comparative Example 2, and the present example. In Comparative Example 1, a sample in which a high-concentration n-type GaN layer was formed on the upper surface of a low-concentration p-type GaN layer was used. In Comparative Example 2, a sample in which the low-concentration p-type GaN layer was exposed was used. In this example, a sample in which a high-concentration p-type GaN layer was formed on the upper surface of a low-concentration p-type GaN layer was used. In FIG. 6, the measurement results of Comparative Example 1 are indicated by triangular points, the measurement results of Comparative Example 2 are indicated by round points, and the measurement results of this example are indicated by square points.

アニール時間が10分である時刻t1の時点において、比較例1(三角形)では水素濃度がアニール前とほぼ同一である。また比較例2(丸形)では、アニール前の60%程度までしか水素濃度が減少していない。しかし、本実施例(四角形)では、アニール前の10%程度まで減少させることができる。低濃度p型GaN層の上面に高濃度p型GaN層が形成されている状態でアニールすることで、低濃度p型GaN層の水素濃度を効率よく低減させることができることが分かる。またこの効果は、アニール時間を10分より長くした場合においても得られることが分かる。   At time t1 when the annealing time is 10 minutes, in Comparative Example 1 (triangle), the hydrogen concentration is almost the same as before the annealing. In Comparative Example 2 (round), the hydrogen concentration decreased only to about 60% before annealing. However, in this embodiment (square), it can be reduced to about 10% before annealing. It can be seen that annealing in a state where the high concentration p-type GaN layer is formed on the upper surface of the low concentration p-type GaN layer can efficiently reduce the hydrogen concentration of the low concentration p-type GaN layer. It can also be seen that this effect can be obtained even when the annealing time is longer than 10 minutes.

(半導体装置101の構成)
図7に、実施例2に係る半導体装置101の断面概略図を示す。半導体装置101は、プレーナゲートを備えた横型MOSFETである。半導体装置101は、半導体基板110を備えている。半導体基板110は、高濃度n型(n型)GaN層132、低濃度n型(n型)GaN層134、低濃度p型(p型)GaN層136、コンタクト層146が積層した構造を有している。コンタクト層146は、高濃度p型(p型)GaN層である。低濃度n型GaN層134、低濃度p型GaN層136、コンタクト層146は、エピタキシャル成長により形成された層である。
(Configuration of Semiconductor Device 101)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device 101 according to the second embodiment. The semiconductor device 101 is a lateral MOSFET having a planar gate. The semiconductor device 101 has a semiconductor substrate 110. The semiconductor substrate 110 has a high-concentration n-type (n + -type) GaN layer 132, a low-concentration n-type (n -type) GaN layer 134, a low-concentration p-type (p -type) GaN layer 136, and a contact layer 146. It has a structure. The contact layer 146 is a high-concentration p-type (p + -type) GaN layer. The low concentration n-type GaN layer 134, the low concentration p-type GaN layer 136, and the contact layer 146 are layers formed by epitaxial growth.

低濃度p型GaN層136の上部には、n型GaNのソース領域138と、n型GaNのドレイン領域139が配置されている。ドレイン領域139は、ソース領域138から離れて配置されている。ソース領域138およびドレイン領域139は、イオン注入によって形成された領域である。   Above the low-concentration p-type GaN layer 136, an n-type GaN source region 138 and an n-type GaN drain region 139 are arranged. Drain region 139 is arranged away from source region 138. The source region 138 and the drain region 139 are regions formed by ion implantation.

コンタクト層146は開口領域A101を備えている。開口領域A101は、低濃度p型GaN層136の上面にコンタクト層146が配置されていない領域である。開口領域A101の内部には、ゲート電極140、ソース領域138の少なくとも一部、ドレイン領域139の少なくとも一部が露出している。低濃度p型GaN層136の水素濃度は、コンタクト層146の水素濃度よりも低い。   The contact layer 146 has an opening area A101. The opening region A101 is a region where the contact layer 146 is not disposed on the upper surface of the low concentration p-type GaN layer 136. Inside the opening region A101, at least a part of the gate electrode 140, the source region 138, and at least a part of the drain region 139 are exposed. The hydrogen concentration of the low concentration p-type GaN layer 136 is lower than the hydrogen concentration of the contact layer 146.

ソース領域138とドレイン領域139との間の領域には、ゲート絶縁膜142およびゲート電極140が配置されている。ゲート電極140は、低濃度p型GaN層136の上面にゲート絶縁膜142を介して配置されている。   In a region between the source region 138 and the drain region 139, a gate insulating film 142 and a gate electrode 140 are arranged. The gate electrode 140 is disposed on the upper surface of the low-concentration p-type GaN layer 136 via the gate insulating film 142.

ソース電極144は、ソース領域138の上面およびコンタクト層146の上面に接している。ドレイン電極145は、ドレイン領域139の上面およびコンタクト層146の上面に接している。   Source electrode 144 is in contact with the upper surface of source region 138 and the upper surface of contact layer 146. The drain electrode 145 is in contact with the upper surface of the drain region 139 and the upper surface of the contact layer 146.

なお、低濃度p型GaN層136、コンタクト層146、ソース領域138の各々の不純物濃度は、実施例1で前述したボディ層36、ボディコンタクト層46、ソース領域38の各々の不純物濃度と同様である。また、低濃度n型GaN層134の不純物濃度は、実施例1で前述したドリフト層34の不純物濃度より高くされており、1×1016cm−3とした。これにより、低濃度n型GaN層134の膜厚を薄くすることができる。 The impurity concentrations of the low-concentration p-type GaN layer 136, the contact layer 146, and the source region 138 are the same as those of the body layer 36, the body contact layer 46, and the source region 38 described in the first embodiment. is there. Further, the impurity concentration of the low-concentration n-type GaN layer 134 is higher than the impurity concentration of the drift layer 34 described in the first embodiment, and is set to 1 × 10 16 cm −3 . Thus, the thickness of the low-concentration n-type GaN layer 134 can be reduced.

(効果)
実施例2に係る半導体装置101では、実施例1に係る半導体装置1と同様の効果を得ることができる。特に横型MOSFETである半導体装置101では、低濃度p型GaN層136の表面の領域R101に反転層が形成される。そして、領域R101の全面を高濃度p型のコンタクト層146で覆った上で脱水素アニール(ステップS12)するため、領域R101全体の水素濃度を効率よく低減することができる。しきい値電圧をより精密に制御することが可能となる。
(effect)
In the semiconductor device 101 according to the second embodiment, the same effects as those of the semiconductor device 1 according to the first embodiment can be obtained. In particular, in the semiconductor device 101 which is a lateral MOSFET, an inversion layer is formed in a region R101 on the surface of the low-concentration p-type GaN layer 136. Then, since the entire surface of the region R101 is covered with the high-concentration p-type contact layer 146 and then subjected to dehydrogenation annealing (step S12), the hydrogen concentration in the entire region R101 can be efficiently reduced. The threshold voltage can be controlled more precisely.

(半導体装置101の製造方法)
図8および図9を参照して、半導体装置101の製造方法について説明する。図8のステップS11〜S13の内容は、図2のステップS1〜S3の内容と同様であるため、説明を省略する。
(Method of Manufacturing Semiconductor Device 101)
A method for manufacturing the semiconductor device 101 will be described with reference to FIGS. The contents of steps S11 to S13 in FIG. 8 are the same as the contents of steps S1 to S3 in FIG.

ステップS14において、ソース領域およびドレイン領域形成工程が行われる。具体的には、図9に示すように、ソース領域138およびドレイン領域139に対応する開口部を備えたマスク161を介して、低濃度p型GaN層136にシリコンまたはゲルマニウムをイオン注入する。これにより、開口領域A101内の低濃度p型GaN層136の上部に、互いに離れて配置されているソース領域138およびドレイン領域139が形成される。   In step S14, a source region and a drain region forming step is performed. Specifically, as shown in FIG. 9, silicon or germanium is ion-implanted into the low-concentration p-type GaN layer 136 through a mask 161 having openings corresponding to the source region 138 and the drain region 139. As a result, a source region 138 and a drain region 139 which are arranged apart from each other are formed above the low-concentration p-type GaN layer 136 in the opening region A101.

ステップS15において、ゲート電極領域形成工程が行われる。具体的には、ソース領域138とドレイン領域139との間の領域であって低濃度p型GaN層136の上面に、ゲート絶縁膜142を介してゲート電極140を形成する。詳細な内容は、図2のステップS6の内容と同様であるため、説明を省略する。   In step S15, a gate electrode region forming step is performed. Specifically, the gate electrode 140 is formed on the upper surface of the low-concentration p-type GaN layer 136 between the source region 138 and the drain region 139 via the gate insulating film 142. The detailed contents are the same as the contents of step S6 in FIG.

ステップS16において、ソース電極およびドレイン電極形成工程が行われる。具体的には、周知のフォトリソグラフィー技術およびドライエッチング加工を用いて、ソース電極144およびドレイン電極145を形成する。以上により、図7に示す半導体装置101が完成する。   In step S16, a source electrode and drain electrode formation step is performed. Specifically, the source electrode 144 and the drain electrode 145 are formed by using a well-known photolithography technique and dry etching. Thus, the semiconductor device 101 shown in FIG. 7 is completed.

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。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。   As described above, specific examples of the present invention have been described 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 alterations of the specific examples illustrated above. The technical elements described in the present specification or the 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 illustrated in the present specification or the drawings can simultaneously achieve a plurality of objects, and has technical utility by achieving one of the objects.

(変形例)
アニール工程の温度は850℃に限られず、850℃以下の温度であってもよい。温度を下げるほど、低濃度p型GaN層の水素濃度の低下速度が下降するが、アニールによる結晶性の劣化を抑制することが可能となる。
(Modification)
The temperature of the annealing step is not limited to 850 ° C., and may be a temperature of 850 ° C. or less. As the temperature decreases, the rate of decrease in the hydrogen concentration of the low-concentration p-type GaN layer decreases, but it is possible to suppress the deterioration of crystallinity due to annealing.

半導体基板10を構成するIII族窒化物半導体はGaNに限定されるものではなく、例えばAlN(窒化アルミニウム)、InN(窒化インジウム)、または、その混晶等であってもよい。   The group III nitride semiconductor constituting the semiconductor substrate 10 is not limited to GaN, but may be, for example, AlN (aluminum nitride), InN (indium nitride), or a mixed crystal thereof.

上記の実施例では、p型領域を形成するためのII族元素の一例としてマグネシウム(Mg)を用いていたが、この構成に限定されるものではない。II族元素は、例えばベリウム(Be)、カルシウム(Ca)等であってもよい。   In the above embodiment, magnesium (Mg) is used as an example of the group II element for forming the p-type region. However, the present invention is not limited to this configuration. The group II element may be, for example, beryllium (Be), calcium (Ca), or the like.

ドリフト層34は、n型GaN層の一例である。ボディ層36は、低濃度p型GaN層の一例である。ボディコンタクト層46およびコンタクト層146は、高濃度p型GaN層の一例である。   The drift layer 34 is an example of an n-type GaN layer. The body layer 36 is an example of a low concentration p-type GaN layer. The body contact layer 46 and the contact layer 146 are examples of a high-concentration p-type GaN layer.

1:半導体装置、10:半導体基板、32:ドレイン層、34:ドリフト層、36:ボディ層、38:ソース領域、40:トレンチゲート電極、42および142:ゲート絶縁膜、46:ボディコンタクト層、134:低濃度n型GaN層、136:低濃度p型GaN層、140:ゲート電極、146:コンタクト層、A1およびA101:開口領域   1: semiconductor device, 10: semiconductor substrate, 32: drain layer, 34: drift layer, 36: body layer, 38: source region, 40: trench gate electrode, 42 and 142: gate insulating film, 46: body contact layer, 134: low concentration n-type GaN layer, 136: low concentration p-type GaN layer, 140: gate electrode, 146: contact layer, A1 and A101: open area

Claims (9)

GaN基板上にn型GaN層をエピタキシャル成長法により形成する工程と、
前記n型GaN層の上面に低濃度p型GaN層をエピタキシャル成長法により形成する工程と、
前記低濃度p型GaN層の上面に高濃度p型GaN層をエピタキシャル成長法により形成する工程と、
不活性雰囲気でアニールすることで前記低濃度p型GaN層に含まれている水素を前記高濃度p型GaN層に拡散させるアニール工程と、
を備える、窒化物半導体装置の製造方法。
Forming an n-type GaN layer on the GaN substrate by an epitaxial growth method;
Forming a low concentration p-type GaN layer on the upper surface of the n-type GaN layer by an epitaxial growth method;
Forming a high concentration p-type GaN layer on the upper surface of the low concentration p-type GaN layer by an epitaxial growth method;
An annealing step of diffusing hydrogen contained in the low-concentration p-type GaN layer into the high-concentration p-type GaN layer by annealing in an inert atmosphere;
A method for manufacturing a nitride semiconductor device, comprising:
前記アニール工程の後に、開口領域の前記高濃度p型GaN層をエッチングにより除去することで前記低濃度p型GaN層を露出させる工程と、
前記開口領域に不純物を注入することで、前記開口領域内の前記低濃度p型GaN層の上部にn型GaN領域を形成する工程と、
前記開口領域の一部に、前記n型GaN領域の上面から前記n型GaN層まで到達しているトレンチを形成する工程と、
前記トレンチ内部にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、
を備える、請求項1に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
After the annealing step, exposing the low-concentration p-type GaN layer by removing the high-concentration p-type GaN layer in the opening region by etching;
Forming an n-type GaN region above the low-concentration p-type GaN layer in the opening region by implanting impurities into the opening region;
Forming a trench in a part of the opening region from the upper surface of the n-type GaN region to the n-type GaN layer;
Forming a gate electrode inside the trench via a gate insulating film;
The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 1, comprising:
前記アニール工程の後に、開口領域の前記高濃度p型GaN層をエッチングにより除去することで前記低濃度p型GaN層を露出させる工程と、
前記開口領域内に互いに離れて配置されているソース領域およびドレイン領域に不純物を注入することで、前記低濃度p型GaN層の上部に、n型GaNの前記ソース領域およびn型GaNの前記ドレイン領域を形成する工程と、
前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の領域であって前記低濃度p型GaN層の上面に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、
を備える、請求項1に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
After the annealing step, exposing the low-concentration p-type GaN layer by removing the high-concentration p-type GaN layer in the opening region by etching;
Impurities are implanted into the source region and the drain region which are arranged apart from each other in the opening region, so that the source region of n-type GaN and the drain of n-type GaN are formed on the low concentration p-type GaN layer. Forming a region;
Forming a gate electrode via a gate insulating film on an upper surface of the low-concentration p-type GaN layer in a region between the source region and the drain region;
The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 1, comprising:
n型GaNのドリフト層と、
前記ドリフト層の上面に接している低濃度p型GaNのボディ層と、
前記ボディ層の上部に配置されているn型GaNのソース領域と、
前記ソース領域の上面から前記ドリフト層まで到達しているゲート電極領域と、
前記ボディ層の上面に配置されており開口領域を有する高濃度p型GaNのボディコンタクト層であって、前記開口領域の内部に前記ソース領域の少なくとも一部および前記ゲート電極領域が露出している前記ボディコンタクト層と、
前記ソース領域の上面および前記ボディコンタクト層の上面に接するソース電極と、
を備える窒化物半導体装置。
an n-type GaN drift layer;
A low-concentration p-type GaN body layer in contact with the upper surface of the drift layer;
An n-type GaN source region disposed above the body layer;
A gate electrode region reaching the drift layer from the upper surface of the source region;
A high-concentration p-type GaN body contact layer disposed on an upper surface of the body layer and having an opening region, wherein at least a part of the source region and the gate electrode region are exposed inside the opening region The body contact layer;
A source electrode in contact with an upper surface of the source region and an upper surface of the body contact layer;
A nitride semiconductor device comprising:
前記ボディ層の水素濃度は、前記ボディコンタクト層の水素濃度よりも低い、請求項4に記載の窒化物半導体装置。   The nitride semiconductor device according to claim 4, wherein a hydrogen concentration of said body layer is lower than a hydrogen concentration of said body contact layer. 前記ボディコンタクト層はエピタキシャル成長によって形成された層であり、
前記ソース領域はイオン注入によって形成された領域である、請求項4または5に記載の窒化物半導体装置。
The body contact layer is a layer formed by epitaxial growth,
6. The nitride semiconductor device according to claim 4, wherein said source region is a region formed by ion implantation.
低濃度p型GaN層と、
前記低濃度p型GaN層の上部に配置されているn型GaNのソース領域と、
前記低濃度p型GaN層の上部に配置されているとともに、前記ソース領域から離れて配置されているn型GaNのドレイン領域と、
前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の領域に配置されているゲート電極であって、前記低濃度p型GaN層の上面にゲート絶縁膜を介して配置されている前記ゲート電極と、
前記低濃度p型GaN層の上面に配置されており開口領域を有する高濃度p型GaN層であって、前記開口領域の内部に前記ゲート電極、前記ソース領域の少なくとも一部、前記ドレイン領域の少なくとも一部が露出している前記高濃度p型GaN層と、
前記ソース領域の上面および前記高濃度p型GaN層の上面に接するソース電極と、
前記ドレイン領域の上面および前記高濃度p型GaN層の上面に接するドレイン電極と、
を備える半導体装置。
A low concentration p-type GaN layer;
A source region of n-type GaN disposed on the low-concentration p-type GaN layer;
An n-type GaN drain region disposed above the low-concentration p-type GaN layer and separated from the source region;
A gate electrode disposed in a region between the source region and the drain region, wherein the gate electrode is disposed on a top surface of the low-concentration p-type GaN layer via a gate insulating film;
A high-concentration p-type GaN layer disposed on the upper surface of the low-concentration p-type GaN layer and having an opening region, wherein the gate electrode, at least a part of the source region, and the drain region are formed inside the opening region; Said high-concentration p-type GaN layer at least partially exposed;
A source electrode in contact with an upper surface of the source region and an upper surface of the high-concentration p-type GaN layer;
A drain electrode in contact with an upper surface of the drain region and an upper surface of the high-concentration p-type GaN layer;
A semiconductor device comprising:
前記低濃度p型GaN層の水素濃度は、前記高濃度p型GaN層の水素濃度よりも低い、請求項7に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 7, wherein a hydrogen concentration of the low-concentration p-type GaN layer is lower than a hydrogen concentration of the high-concentration p-type GaN layer. 前記高濃度p型GaN層はエピタキシャル成長によって形成された層であり、
前記ソース領域および前記ドレイン領域はイオン注入によって形成された領域である、請求項7または8に記載の半導体装置。
The high-concentration p-type GaN layer is a layer formed by epitaxial growth,
9. The semiconductor device according to claim 7, wherein said source region and said drain region are regions formed by ion implantation.
JP2018185118A 2018-09-28 2018-09-28 Nitride semiconductor device and method for manufacturing nitride semiconductor device Active JP7210979B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018185118A JP7210979B2 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Nitride semiconductor device and method for manufacturing nitride semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018185118A JP7210979B2 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Nitride semiconductor device and method for manufacturing nitride semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020057636A true JP2020057636A (en) 2020-04-09
JP7210979B2 JP7210979B2 (en) 2023-01-24

Family

ID=70107634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018185118A Active JP7210979B2 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Nitride semiconductor device and method for manufacturing nitride semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7210979B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021190578A (en) * 2020-05-29 2021-12-13 豊田合成株式会社 Manufacturing method for semiconductor device
JP2021190577A (en) * 2020-05-29 2021-12-13 豊田合成株式会社 Semiconductor device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002541668A (en) * 1999-03-31 2002-12-03 サイスド エレクトロニクス デヴェロプメント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニ コマンディートゲゼルシャフト Integrated semiconductor device having a lateral power element
JP2007250780A (en) * 2006-03-15 2007-09-27 Sharp Corp Semiconductor device
JP2010109276A (en) * 2008-10-31 2010-05-13 Sumitomo Electric Ind Ltd Method of manufacturing semiconductor element, and semiconductor element
JP2015056486A (en) * 2013-09-11 2015-03-23 株式会社東芝 Semiconductor device and manufacturing method of the same
WO2017163881A1 (en) * 2016-03-23 2017-09-28 三菱電機株式会社 Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002541668A (en) * 1999-03-31 2002-12-03 サイスド エレクトロニクス デヴェロプメント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニ コマンディートゲゼルシャフト Integrated semiconductor device having a lateral power element
JP2007250780A (en) * 2006-03-15 2007-09-27 Sharp Corp Semiconductor device
JP2010109276A (en) * 2008-10-31 2010-05-13 Sumitomo Electric Ind Ltd Method of manufacturing semiconductor element, and semiconductor element
JP2015056486A (en) * 2013-09-11 2015-03-23 株式会社東芝 Semiconductor device and manufacturing method of the same
WO2017163881A1 (en) * 2016-03-23 2017-09-28 三菱電機株式会社 Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021190578A (en) * 2020-05-29 2021-12-13 豊田合成株式会社 Manufacturing method for semiconductor device
JP2021190577A (en) * 2020-05-29 2021-12-13 豊田合成株式会社 Semiconductor device
JP7327283B2 (en) 2020-05-29 2023-08-16 豊田合成株式会社 semiconductor equipment
JP7331783B2 (en) 2020-05-29 2023-08-23 豊田合成株式会社 Semiconductor device manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP7210979B2 (en) 2023-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201030818A (en) Metal oxide semiconductor devices having implanted carbon diffusion retardation layers and methods for fabricating the same
JP2008508717A (en) Complementary metal-oxide-semiconductor field-effect transistor structure
US11075284B2 (en) Semiconductor structure and forming method thereof
TW201539758A (en) Transistor devices and methods of forming the same
JP2018032741A (en) Vertical mosfet and manufacturing method of vertical mosfet
CN111326587A (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP7210979B2 (en) Nitride semiconductor device and method for manufacturing nitride semiconductor device
US11101351B2 (en) Group III nitride semiconductor device and method of manufacturing group III nitride semiconductor substrate
US10424637B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP5453892B2 (en) Nitride semiconductor device
US10205026B2 (en) Thin film transistor having a composite metal gate layer
US8796669B2 (en) Semiconductor tunnel FET transistor device
JP7024761B2 (en) Nitride semiconductor device and manufacturing method of nitride semiconductor device
JP6962063B2 (en) Semiconductor devices and methods for manufacturing semiconductor devices
US20150008492A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing same
US9406567B1 (en) Method for fabricating multiple transistor devices on a substrate with varying threshold voltages
US10749003B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device and semiconductor device
JP7047578B2 (en) Nitride semiconductor device and manufacturing method of nitride semiconductor device
KR102335328B1 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US11742207B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
TWI817719B (en) Semiconductor structure and the method for forming the same
JP2018166149A (en) Method of manufacturing semiconductor device
KR20120044800A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH01101670A (en) Manufacture of field-effect transistor
JP2021129018A (en) Manufacturing method for nitride semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210716

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220627

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220712

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220809

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: 20221213

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7210979

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150