JP2023019807A - Nitride semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents

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翔悟 小川
Shogo Ogawa
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Abstract

To provide a nitride semiconductor device capable of suppressing occurrence of a breakdown voltage reduction phenomenon such as rapid flowing of current between a drain electrode and a source electrode.SOLUTION: A nitride semiconductor device includes a first nitride semiconductor layer constituting an electron transit layer, a second nitride semiconductor layer formed above the first nitride semiconductor layer, having a larger bandgap than the first nitride semiconductor layer, and constituting an electron supply layer, and a source electrode arranged above the first nitride semiconductor layer. The source electrode includes a main electrode in Ohmic contact with the second nitride semiconductor layer, and a sub-electrode which is electrically connected to the main electrode and at least a part of which is in contact with the first nitride semiconductor layer. A p-type region extending from a surface of the first nitride semiconductor layer in a downward direction and including a second p-type impurity is formed in a lower region of the sub-electrode in the first nitride semiconductor layer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、III族窒化物半導体(以下、単に「窒化物半導体」という場合がある。)からなる窒化物半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a nitride semiconductor device made of a group III nitride semiconductor (hereinafter sometimes simply referred to as "nitride semiconductor") and a method for manufacturing the same.

III族窒化物半導体とは、III-V族半導体においてV族元素として窒素を用いた半導体である。窒化アルミニウム(AlN)、窒化ガリウム(GaN)、窒化インジウム(InN)が代表例である。一般には、AlInGa1-x-yN(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1)と表わすことができる。
特許文献1の図3には、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)が開示されている。特許文献1の図3に記載されたHEMTは、シリコン基板と、シリコン基板上に形成されたバッファ層と、バッファ層上に形成されたGaNからなる電子走行層と、電子走行層上に形成されたAlGaNからなる電子供給層と、電子供給層上に形成されたゲート部と、電子供給層に接するように形成されたドレイン電極およびソース電極とを含む。ゲート部は、電子供給層上に形成されたリッジ形状のp型GaN層と、p型GaN層上に形成されたゲート電極と含む。
A group III nitride semiconductor is a semiconductor in which nitrogen is used as a group V element in a group III-V semiconductor. Aluminum nitride (AlN), gallium nitride (GaN), and indium nitride (InN) are representative examples. In general, it can be expressed as AlxInyGa1 -x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) .
FIG. 3 of Patent Document 1 discloses a HEMT (High Electron Mobility Transistor) using a nitride semiconductor. The HEMT described in FIG. 3 of Patent Document 1 includes a silicon substrate, a buffer layer formed on the silicon substrate, an electron transit layer made of GaN formed on the buffer layer, and an electron transit layer formed on the electron transit layer. an electron supply layer made of AlGaN; a gate portion formed on the electron supply layer; and a drain electrode and a source electrode formed in contact with the electron supply layer. The gate portion includes a ridge-shaped p-type GaN layer formed on the electron supply layer and a gate electrode formed on the p-type GaN layer.

特開2018-160668号公報JP 2018-160668 A

特許文献1の図3に記載されたHEMTにおいて、トランジスタオフ時に、ドレインーソース電極間に高電圧を印加し続けると、ドレインーソース電極間に電流が急に流れるといった、耐圧低下現象が発生することがある。
この理由は、次の通りである。すなわち、トランジスタオフ時に、ドレインーソース電極間に高電圧を印加し続けると、電子走行層内に電子と正孔とが発生する。電子はドレイン電極によって取り出される。
In the HEMT described in FIG. 3 of Patent Document 1, when a high voltage is continuously applied between the drain and source electrodes when the transistor is turned off, a phenomenon occurs in which a current suddenly flows between the drain and source electrodes. Sometimes.
The reason for this is as follows. That is, when a high voltage is continuously applied between the drain and source electrodes while the transistor is off, electrons and holes are generated in the electron transit layer. Electrons are extracted by the drain electrode.

一方、正孔は、電子走行層内のソース電極近傍まで移動する。しかし、ソース電極が電子供給層にオーミック接触しているので、ソース電極と電子供給層との界面には正孔に対する障壁が存在する。このため、正孔はソース電極側に移動できず、電子走行層内に蓄積されていく。電子走行層内に正孔が蓄積されていくと、ソース電極と電子供給層との界面における電子に対する障壁が下がり、ソース電極から電子走行層へ電子が移動しやすくなる。これにより、ドレインーソース電極間に電流が急に流れるといった、耐圧低下現象が発生する。 On the other hand, holes move to the vicinity of the source electrode in the electron transit layer. However, since the source electrode is in ohmic contact with the electron supply layer, there is a barrier against holes at the interface between the source electrode and the electron supply layer. Therefore, holes cannot move to the source electrode side and are accumulated in the electron transit layer. As holes are accumulated in the electron transit layer, the barrier against electrons at the interface between the source electrode and the electron supply layer is lowered, making it easier for electrons to move from the source electrode to the electron transit layer. As a result, a decrease in breakdown voltage occurs, such as a sudden current flow between the drain and source electrodes.

本発明の目的は、ドレインーソース電極間に電流が急に流れるといった耐圧低下現象の発生を抑制できる窒化物半導体装置およびその製造方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a nitride semiconductor device and a method of manufacturing the same that can suppress the occurrence of a breakdown voltage reduction phenomenon such as a sudden current flow between the drain and source electrodes.

本開示の一実施形態は、基板と、前記基板上に配置され、電子走行層を構成する第1窒化物半導体層と、前記第1窒化物半導体層の上方に形成され、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窒化物半導体層の上方に選択的に形成され、リッジ形状でかつ第1p型不純物を含む第3窒化物半導体層と、前記第3窒化物半導体層の上面の少なくとも一部に形成されたゲート電極と、前記第1窒化物半導体層の上方に配置されたソース電極と、前記第3窒化物半導体層を挟んで前記ソース電極と対向するように配置されたドレイン電極とを含み、前記ソース電極は、前記第2窒化物半導体層にオーミック接触するメイン電極と、前記メイン電極と電気的に接続され、少なくとも一部が前記第1窒化物半導体層に接触するサブ電極とを含み、前記第1窒化物半導体層における前記サブ電極の下方領域には、前記第1窒化物半導体層の表面から下方に延びかつ第2p型不純物を含むp型領域が形成されている、窒化物半導体装置を提供する。 An embodiment of the present disclosure includes a substrate, a first nitride semiconductor layer disposed on the substrate and constituting an electron transit layer, and the first nitride semiconductor layer formed above the first nitride semiconductor layer, a second nitride semiconductor layer having a bandgap larger than that of the semiconductor layer and forming an electron supply layer; three nitride semiconductor layers, a gate electrode formed on at least part of an upper surface of the third nitride semiconductor layer, a source electrode arranged above the first nitride semiconductor layer, and the third nitride and a drain electrode arranged to face the source electrode with a semiconductor layer interposed therebetween, the source electrode being electrically connected to a main electrode in ohmic contact with the second nitride semiconductor layer and the main electrode. and a sub-electrode at least partially in contact with the first nitride semiconductor layer, and a region below the sub-electrode in the first nitride semiconductor layer has a surface extending downward from the surface of the first nitride semiconductor layer. and a p-type region containing a second p-type impurity is provided.

この構成では、ドレインーソース電極間に電流が急に流れるといった耐圧低下現象の発生を抑制できる。
本開示の一実施形態は、基板上に、電子走行層を構成する第1窒化物半導体層を形成する工程と、前記第1窒化物半導体層の表面の一部から下方に延びるp型領域を形成する工程と、前記第1窒化物半導体層上に、電子供給層を構成する第2窒化物半導体層の材料膜である第2半導体層材料膜と、p型不純物を含む窒化物半導体からなる第3窒化物半導層の材料膜である第3半導体層材料膜とを、その順に形成する工程と、前記第3半導体層材料膜上に、ゲート電極の材料膜であるゲート電極膜を形成する工程と、前記ゲート電極膜および前記第3半導体層材料膜をパターニングすることにより、前記第2半導体層材料膜上に、リッジ形状の第3窒化物半導層と、前記第3窒化物半導層上に形成されゲート電極とからなるゲート部を形成する工程と、前記p型領域の表面の少なくとも一部が露出するように、前記第2半導体層材料膜を選択に除去することにより、前記第2窒化物半導体層を形成する工程と、前記第1窒化物半導体層上に、前記p型領域の露出面の少なくとも一部に接触するソースサブ電極を形成する工程と、前記第2窒化物半導体層上に、前記第2窒化物半導体層の表面にオーミック接触しかつ前記ソースサブ電極に電気的に接続されるソースメイン電極と、ドレイン電極とを形成する工程と含む、窒化物半導体装置の製造方法を提供する。
With this configuration, it is possible to suppress the occurrence of a decrease in withstand voltage, such as a sudden current flow between the drain and source electrodes.
An embodiment of the present disclosure includes steps of forming a first nitride semiconductor layer constituting an electron transit layer on a substrate, and forming a p-type region extending downward from a portion of the surface of the first nitride semiconductor layer. forming, on the first nitride semiconductor layer, a second semiconductor layer material film which is a material film of the second nitride semiconductor layer constituting the electron supply layer, and a nitride semiconductor containing p-type impurities. forming a third semiconductor layer material film, which is a material film of a third nitride semiconductor layer, in that order; and forming a gate electrode film, which is a material film of a gate electrode, on the third semiconductor layer material film. and patterning the gate electrode film and the third semiconductor layer material film to form a ridge-shaped third nitride semiconductor layer and the third nitride semiconductor layer on the second semiconductor layer material film. forming a gate portion formed on a conductive layer and comprising a gate electrode; and selectively removing the second semiconductor layer material film so as to expose at least a portion of the surface of the p-type region, forming a second nitride semiconductor layer; forming a source sub-electrode on the first nitride semiconductor layer in contact with at least a portion of an exposed surface of the p-type region; forming a source-main electrode and a drain electrode in ohmic contact with the surface of the second nitride semiconductor layer and electrically connected to the source sub-electrode, on the nitride semiconductor layer. to provide a method of manufacturing

この製造方法では、ドレインーソース電極間に電流が急に流れるといった耐圧低下現象の発生を抑制できる窒化物半導体装置が得られる。 With this manufacturing method, a nitride semiconductor device can be obtained that can suppress the occurrence of a voltage drop phenomenon such as a sudden current flow between the drain and source electrodes.

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。FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the configuration of a nitride semiconductor device according to a first embodiment of the invention. 図2Aは、図1の窒化物半導体装置の製造工程の一例を示す断面図である。2A is a cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of the nitride semiconductor device of FIG. 1. FIG. 図2Bは、図2Aの次の工程を示す断面図である。FIG. 2B is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 2A. 図2Cは、図2Bの次の工程を示す断面図である。FIG. 2C is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 2B. 図2Dは、図2Cの次の工程を示す断面図である。FIG. 2D is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 2C. 図2Eは、図2Dの次の工程を示す断面図である。FIG. 2E is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 2D. 図2Fは、図2Eの次の工程を示す断面図である。FIG. 2F is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 2E. 図2Gは、図2Fの次の工程を示す断面図である。FIG. 2G is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 2F. 図2Hは、図2Gの次の工程を示す断面図である。FIG. 2H is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 2G. 図2Iは、図2Hの次の工程を示す断面図である。FIG. 2I is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 2H. 図2Jは、図2Iの次の工程を示す断面図である。FIG. 2J is a cross-sectional view showing the next step after FIG. 2I. 図3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。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the structure of a nitride semiconductor device according to a second embodiment of the invention. 図4は、この発明の第3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。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the configuration of a nitride semiconductor device according to a third embodiment of the invention. 図5は、この発明の第4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。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the structure of a nitride semiconductor device according to a fourth embodiment of the invention. 図6Aは、図5の窒化物半導体装置の製造工程の一例を示す断面図である。6A is a cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of the nitride semiconductor device of FIG. 5. FIG. 図6Bは、図6Aの次の工程を示す断面図である。FIG. 6B is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 6A.

[本開示の実施形態の説明]
本開示の一実施形態は、基板と、前記基板上に配置され、電子走行層を構成する第1窒化物半導体層と、前記第1窒化物半導体層の上方に形成され、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窒化物半導体層の上方に選択的に形成され、リッジ形状でかつ第1p型不純物を含む第3窒化物半導体層と、前記第3窒化物半導体層の上面の少なくとも一部に形成されたゲート電極と、前記第1窒化物半導体層の上方に配置されたソース電極と、前記第3窒化物半導体層を挟んで前記ソース電極と対向するように配置されたドレイン電極とを含み、前記ソース電極は、前記第2窒化物半導体層にオーミック接触するメイン電極と、前記メイン電極と電気的に接続され、少なくとも一部が前記第1窒化物半導体層に接触するサブ電極とを含み、前記第1窒化物半導体層における前記サブ電極の下方領域には、前記第1窒化物半導体層の表面から下方に延びかつ第2p型不純物を含むp型領域が形成されている、窒化物半導体装置を提供する。
[Description of Embodiments of the Present Disclosure]
An embodiment of the present disclosure includes a substrate, a first nitride semiconductor layer disposed on the substrate and constituting an electron transit layer, and the first nitride semiconductor layer formed above the first nitride semiconductor layer, a second nitride semiconductor layer having a bandgap larger than that of the semiconductor layer and forming an electron supply layer; three nitride semiconductor layers, a gate electrode formed on at least part of an upper surface of the third nitride semiconductor layer, a source electrode arranged above the first nitride semiconductor layer, and the third nitride and a drain electrode arranged to face the source electrode with a semiconductor layer interposed therebetween, the source electrode being electrically connected to a main electrode in ohmic contact with the second nitride semiconductor layer and the main electrode. and a sub-electrode at least partially in contact with the first nitride semiconductor layer, and a region below the sub-electrode in the first nitride semiconductor layer has a surface extending downward from the surface of the first nitride semiconductor layer. and a p-type region containing a second p-type impurity is provided.

この構成では、ドレインーソース電極間に電流が急に流れるといった耐圧低下現象の発生を抑制できる。
本開示の一実施形態では、前記サブ電極は、前記メイン電極とは異なる材料から構成されている。
本開示の一実施形態では、前記サブ電極は、前記メイン電極と分離して配置されている。
With this configuration, it is possible to suppress the occurrence of a decrease in withstand voltage, such as a sudden current flow between the drain and source electrodes.
In one embodiment of the present disclosure, the sub-electrode is made of a different material than the main electrode.
In one embodiment of the present disclosure, the sub-electrode is arranged separately from the main electrode.

本開示の一実施形態では、前記サブ電極は、前記メイン電極と接触している。
本開示の一実施形態では、前記サブ電極が、前記第1窒化物半導体層上に形成されたNi層と、前記Ni層上に積層されたAu層との積層膜または前記第1窒化物半導体層上に形成されたV層と、前記V層上に積層されたAu層との積層膜からなる。
本開示の一実施形態では、前記サブ電極は、前記メイン電極と同じ材料から構成されている。
In one embodiment of the present disclosure, the sub-electrode is in contact with the main electrode.
In one embodiment of the present disclosure, the sub-electrode is a laminated film of a Ni layer formed on the first nitride semiconductor layer and an Au layer laminated on the Ni layer, or the first nitride semiconductor It is composed of a laminated film of a V layer formed on a layer and an Au layer laminated on the V layer.
In one embodiment of the present disclosure, the sub-electrode is made of the same material as the main electrode.

本開示の一実施形態では、前記サブ電極は、前記メイン電極と一体的に形成されている。
本開示の一実施形態では、前記メイン電極が、前記第2窒化物半導体層上に形成されたTi層と、前記Ti層上に積層されたAl層との積層膜、または前記第2窒化物半導体層上に形成されたTi層と、前記Ti層上に積層されたAl層と、前記Al層上形成されたNi層と、前記Ni層に上形成されたAu層との積層膜からなる。
In one embodiment of the present disclosure, the sub-electrode is formed integrally with the main electrode.
In one embodiment of the present disclosure, the main electrode is a laminated film of a Ti layer formed on the second nitride semiconductor layer and an Al layer laminated on the Ti layer, or the second nitride A laminated film comprising a Ti layer formed on a semiconductor layer, an Al layer formed on the Ti layer, a Ni layer formed on the Al layer, and an Au layer formed on the Ni layer. .

本開示の一実施形態では、前記第1窒化物半導体層が、前記基板上に配置された高抵抗窒化物半導体層と、前記高抵抗窒化物半導体層上に形成された導電性窒化物半導体層とを含み、前記p型領域が、前記導電性窒化物半導体層の表面から前記導電性窒化物半導体層を貫通し、前記高抵抗窒化物半導体層の内部まで延びている。
本開示の一実施形態では、前記高抵抗窒化物半導体層の厚さをdとし、前記導電性窒化物半導体層の厚さをdとすると、前記p型領域の深さtが、d<t<(d+d)である。
In one embodiment of the present disclosure, the first nitride semiconductor layer includes a high resistance nitride semiconductor layer disposed on the substrate and a conductive nitride semiconductor layer formed on the high resistance nitride semiconductor layer. and the p-type region extends from the surface of the conductive nitride semiconductor layer through the conductive nitride semiconductor layer and into the interior of the high resistance nitride semiconductor layer.
In an embodiment of the present disclosure, when the thickness of the high resistance nitride semiconductor layer is d1 and the thickness of the conductive nitride semiconductor layer is d2 , the depth t of the p-type region is d 2 <t<(d 1 +d 2 ).

本開示の一実施形態では、前記高抵抗窒化物半導体層の厚さをdとし、前記導電性窒化物半導体層の厚さをdとすると、前記p型領域の深さtが、{(d/4)+d}<t<{(3・d/4)+d}である。
本開示の一実施形態では、前記高抵抗窒化物半導体層の厚さをdとし、前記導電性窒化物半導体層の厚さをdとすると、前記p型領域の深さtが、t={(d/2)+d}である。
In an embodiment of the present disclosure, when the thickness of the high resistance nitride semiconductor layer is d1 and the thickness of the conductive nitride semiconductor layer is d2 , the depth t of the p-type region is { (d 1 /4)+d 2 }<t<{(3· d 1/4)+d 2 }.
In an embodiment of the present disclosure, when the thickness of the high resistance nitride semiconductor layer is d1 and the thickness of the conductive nitride semiconductor layer is d2 , the depth t of the p-type region is t = {( d1 /2)+ d2 }.

本開示の一実施形態では、前記p型領域の表層部に、前記p型領域における前記表層部よりも下部の前記第2p型不純物の濃度よりも前記第2p型不純物の濃度が高い第2高濃度領域が形成されている。
本開示の一実施形態では、前記第2高濃度領域の前記第2p型不純物の濃度が、1×1017cm~1×1021cmであり、前記p型領域における前記第2高濃度領域以外の領域の前記第2p型不純物の濃度が、1×1016cm~1×1020cmである。
In one embodiment of the present disclosure, in a surface layer portion of the p-type region, a second impurity having a concentration of the second p-type impurity higher than a concentration of the second p-type impurity below the surface portion of the p-type region is provided. A density region is formed.
In one embodiment of the present disclosure, the concentration of the second p-type impurity in the second high concentration region is 1×10 17 cm 3 to 1×10 21 cm 3 , and the second high concentration in the p-type region. The concentration of the second p-type impurity in the region other than the region is 1×10 16 cm 3 to 1×10 20 cm 3 .

本開示の一実施形態では、前記第3窒化物半導体層の表層部に、前記第3窒化物半導体層における前記表層部よりも下部の前記第1p型不純物の濃度よりも前記第1p型不純物の濃度が高い第1高濃度領域が形成されている。
本開示の一実施形態では、前記第1高濃度領域の前記第1p型不純物の濃度が、1×1017cm~1×1021cmであり、前記第3窒化物半導体層における前記第1高濃度領域以外の領域の前記第1p型不純物の濃度が、1×1016cm~1×1020cmである。
In one embodiment of the present disclosure, the surface layer portion of the third nitride semiconductor layer has a concentration of the first p-type impurity higher than the concentration of the first p-type impurity below the surface layer portion of the third nitride semiconductor layer. A first high-concentration region having a high concentration is formed.
In one embodiment of the present disclosure, the concentration of the first p-type impurity in the first high-concentration region is 1×10 17 cm 3 to 1×10 21 cm 3 , and the third The concentration of the first p-type impurity in the regions other than the first high-concentration region is 1×10 16 cm 3 to 1×10 20 cm 3 .

本開示の一実施形態では、前記ゲート電極が、前記第3窒化物半導体層上に形成されたNi層と、前記Ni層上に積層されたAu層との積層膜、または前記第3窒化物半導体層上に形成されたV層と、前記V層上に積層されたAu層との積層膜からなる。
本開示の一実施形態では、前記半導体基板と前記半絶縁性窒化物層との間に配置され、窒化物半導体からなるバッファ層を含む。
In one embodiment of the present disclosure, the gate electrode is a laminated film of a Ni layer formed on the third nitride semiconductor layer and an Au layer laminated on the Ni layer, or the third nitride It is composed of a laminated film of a V layer formed on a semiconductor layer and an Au layer laminated on the V layer.
In one embodiment of the present disclosure, a buffer layer made of a nitride semiconductor is included between the semiconductor substrate and the semi-insulating nitride layer.

本開示の一実施形態では、前記ドレイン電極が、前記第2窒化物半導体層にオーミック接触している。
本開示の一実施形態は、基板上に、電子走行層を構成する第1窒化物半導体層を形成する工程と、前記第1窒化物半導体層の表面の一部から下方に延びるp型領域を形成する工程と、前記第1窒化物半導体層上に、電子供給層を構成する第2窒化物半導体層の材料膜である第2半導体層材料膜と、p型不純物を含む窒化物半導体からなる第3窒化物半導層の材料膜である第3半導体層材料膜とを、その順に形成する工程と、前記第3半導体層材料膜上に、ゲート電極の材料膜であるゲート電極膜を形成する工程と、前記ゲート電極膜および前記第3半導体層材料膜をパターニングすることにより、前記第2半導体層材料膜上に、リッジ形状の第3窒化物半導層と、前記第3窒化物半導層上に形成されゲート電極とからなるゲート部を形成する工程と、前記p型領域の表面の少なくとも一部が露出するように、前記第2半導体層材料膜を選択に除去することにより、前記第2窒化物半導体層を形成する工程と、前記第1窒化物半導体層上に、前記p型領域の露出面の少なくとも一部に接触するソースサブ電極を形成する工程と、前記第2窒化物半導体層上に、前記第2窒化物半導体層の表面にオーミック接触しかつ前記ソースサブ電極に電気的に接続されるソースメイン電極と、ドレイン電極とを形成する工程と含む、窒化物半導体装置の製造方法を提供する。
In one embodiment of the present disclosure, the drain electrode is in ohmic contact with the second nitride semiconductor layer.
An embodiment of the present disclosure includes steps of forming a first nitride semiconductor layer constituting an electron transit layer on a substrate, and forming a p-type region extending downward from a portion of the surface of the first nitride semiconductor layer. forming, on the first nitride semiconductor layer, a second semiconductor layer material film which is a material film of the second nitride semiconductor layer constituting the electron supply layer, and a nitride semiconductor containing p-type impurities. forming a third semiconductor layer material film, which is a material film of a third nitride semiconductor layer, in that order; and forming a gate electrode film, which is a material film of a gate electrode, on the third semiconductor layer material film. and patterning the gate electrode film and the third semiconductor layer material film to form a ridge-shaped third nitride semiconductor layer and the third nitride semiconductor layer on the second semiconductor layer material film. forming a gate portion formed on a conductive layer and comprising a gate electrode; and selectively removing the second semiconductor layer material film so as to expose at least a portion of the surface of the p-type region, forming a second nitride semiconductor layer; forming a source sub-electrode on the first nitride semiconductor layer in contact with at least a portion of an exposed surface of the p-type region; forming a source-main electrode and a drain electrode in ohmic contact with the surface of the second nitride semiconductor layer and electrically connected to the source sub-electrode, on the nitride semiconductor layer. to provide a method of manufacturing

この製造方法では、ドレインーソース電極間に電流が急に流れるといった耐圧低下現象の発生を抑制できる窒化物半導体装置が得られる。
[本開示の実施形態の詳細な説明]
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
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。
With this manufacturing method, a nitride semiconductor device can be obtained that can suppress the occurrence of a voltage drop phenomenon such as a sudden current flow between the drain and source electrodes.
[Detailed Description of Embodiments of the Present Disclosure]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Below, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the configuration of a nitride semiconductor device according to a first embodiment of the invention.

窒化物半導体装置1は、基板2と、基板2の表面(上面)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、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。
さらに、この窒化物半導体装置1は、第1窒化物半導体層4および第2窒化物半導体層5に接触するソース電極8と、第2窒化物半導体層5に接触するドレイン電極9とを含む。ソース電極8およびドレイン電極9は、ゲート部20を挟んで対向配置されている。さらに、この窒化物半導体装置1は、基板2の裏面(下面)に形成された基板電極10を含む。
A nitride semiconductor device 1 includes a substrate 2, a buffer layer 3 formed on the surface (upper surface) of the substrate 2, a first nitride semiconductor layer 4 epitaxially grown on the buffer layer 3, and a first nitride semiconductor layer. 4 and a second nitride semiconductor layer 5 epitaxially grown thereon. Further, nitride semiconductor device 1 includes a gate portion 20 formed on second nitride semiconductor layer 5 .
Further, nitride semiconductor device 1 includes source electrode 8 in contact with first nitride semiconductor layer 4 and second nitride semiconductor layer 5 and drain electrode 9 in contact with second nitride semiconductor layer 5 . The source electrode 8 and the drain electrode 9 are opposed to each other with the gate portion 20 interposed therebetween. Further, nitride semiconductor device 1 includes a substrate electrode 10 formed on the rear surface (lower surface) of substrate 2 .

基板2は、例えば、低抵抗のシリコン基板であってもよい。低抵抗のシリコン基板は、例えば、0.001Ωmm~0.5Ωmmの電気抵抗率を有するp型シリコン基板でもよい。また、基板2は、低抵抗のシリコン基板の他、低抵抗のSiC基板、低抵抗のGaN基板等であってもよい。基板2の厚さは、半導体プロセス中においては、例えば650μm程度であり、チップ化する前段階において、350μm以下程度に研削される。 The substrate 2 may be, for example, a low resistance silicon substrate. The low resistance silicon substrate may be, for example, a p-type silicon substrate having an electrical resistivity of 0.001Ωmm to 0.5Ωmm. Further, the substrate 2 may be a low-resistance SiC substrate, a low-resistance GaN substrate, or the like, in addition to the low-resistance silicon substrate. The thickness of the substrate 2 is, for example, about 650 .mu.m during the semiconductor process, and is ground to about 350 .mu.m or less at the stage prior to chipping.

バッファ層3は、バッファ層3上に形成される第1窒化物半導体層4の格子定数と、基板2の格子定数との相違によって生じる歪を緩和するための緩衝層である。バッファ層3は、この実施形態では、複数の窒化物半導体膜を積層した多層バッファ層から構成されている。この実施形態では、バッファ層3は、基板2の表面に接するAlN膜からなる第1バッファ層31と、この第1バッファ層31の表面(基板2とは反対側の表面)に積層されたAlGaN層からなる第2バッファ層32とから構成されている。第1バッファ層31の膜厚は、100nm~500nm程度である。第2バッファ層32の膜厚は、500nm~2000nm程度である。バッファ層3は、例えば、AlGaNの単膜、AlGaN/GaN超格子膜、AlN/AlGaN超格子膜、AlN/GaN超格子構造を有する膜などから構成されていてもよい。 The buffer layer 3 is a buffer layer for relaxing strain caused by a difference between the lattice constant of the first nitride semiconductor layer 4 formed on the buffer layer 3 and the lattice constant of the substrate 2 . In this embodiment, the buffer layer 3 is composed of a multi-layered buffer layer in which a plurality of nitride semiconductor films are laminated. In this embodiment, the buffer layer 3 includes a first buffer layer 31 made of an AlN film in contact with the surface of the substrate 2 and AlGaN laminated on the surface of the first buffer layer 31 (the surface opposite to the substrate 2). and a second buffer layer 32 consisting of layers. The film thickness of the first buffer layer 31 is approximately 100 nm to 500 nm. The film thickness of the second buffer layer 32 is approximately 500 nm to 2000 nm. The buffer layer 3 may be composed of, for example, an AlGaN single film, an AlGaN/GaN superlattice film, an AlN/AlGaN superlattice film, a film having an AlN/GaN superlattice structure, or the like.

第1窒化物半導体層4は、電子走行層を構成している。この実施形態では、第1窒化物半導体層4は、バッファ層3上に形成された高抵抗窒化物半導体層(半絶縁性窒化物層)41と、高抵抗窒化物半導体層41上に形成された導電性窒化物半導体層42とから構成されている。
高抵抗窒化物半導体層41は、リーク電流を抑制するために設けられている。高抵抗窒化物半導体層41は、不純物がドーピングされたGaN層(高抵抗GaN層)からなり、その厚さは1μm~2μm程度である。この実施形態では、高抵抗窒化物半導体層41の厚さは、1.5μm程度である。不純物は例えばC(炭素)である。不純物濃度は4×1016cm-3以上であることが好ましい。不純物はFe(鉄)であってもよい。
The first nitride semiconductor layer 4 constitutes an electron transit layer. In this embodiment, the first nitride semiconductor layer 4 is formed on the high resistance nitride semiconductor layer (semi-insulating nitride layer) 41 formed on the buffer layer 3 and on the high resistance nitride semiconductor layer 41. and a conductive nitride semiconductor layer 42 .
The high resistance nitride semiconductor layer 41 is provided to suppress leakage current. The high resistance nitride semiconductor layer 41 is composed of an impurity-doped GaN layer (high resistance GaN layer) and has a thickness of about 1 μm to 2 μm. In this embodiment, the thickness of the high resistance nitride semiconductor layer 41 is approximately 1.5 μm. Impurities are, for example, C (carbon). The impurity concentration is preferably 4×10 16 cm −3 or higher. The impurity may be Fe (iron).

導電性窒化物半導体層42は、この実施形態では、GaN層(導電性GaN層)からなり、その厚さは0.2μm~1μm程度である。この実施形態では、導電性窒化物半導体層42の厚さは、0.5μm程度である。第1窒化物半導体層4の厚さは、0.5μm~2μm程度である。
第2窒化物半導体層5は、この実施形態では、第1窒化物半導体層4の上面の一側部(図1の左側部)を除いた領域に形成されている。このため、第2窒化物半導体層5の一側部の上面(図1の左側部)と、第1窒化物半導体層4の上面の一側部との間には、段部が形成されている。
In this embodiment, the conductive nitride semiconductor layer 42 is made of a GaN layer (conductive GaN layer) and has a thickness of about 0.2 μm to 1 μm. In this embodiment, the thickness of the conductive nitride semiconductor layer 42 is approximately 0.5 μm. The thickness of the first nitride semiconductor layer 4 is about 0.5 μm to 2 μm.
In this embodiment, the second nitride semiconductor layer 5 is formed in a region of the upper surface of the first nitride semiconductor layer 4 excluding one side (the left side in FIG. 1). Therefore, a stepped portion is formed between the top surface of one side portion of the second nitride semiconductor layer 5 (the left side in FIG. 1) and the one side portion of the top surface of the first nitride semiconductor layer 4 . there is

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構成されている。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構成されている。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、AlGa1-xN層(0.1<x≦0.3)からなる。第2窒化物半導体層5のAl組成は、20%以上30%以下であることが好ましく、24%以上25%以下であることがより好ましい。つまり、xは、0.2~0.3が好ましく、0.24~0.25がより好ましい。第2窒化物半導体層5の厚さは、5nm~15nmが好ましい。 The second nitride semiconductor layer 5 constitutes an electron supply layer. The second nitride semiconductor layer 5 is made of a nitride semiconductor having a bandgap larger than that of the first nitride semiconductor layer 4 . Specifically, the second nitride semiconductor layer 5 is made of a nitride semiconductor having a higher Al composition than the first nitride semiconductor layer 4 . In nitride semiconductors, the higher the Al composition, the larger the bad gap. In this embodiment, the second nitride semiconductor layer 5 consists of an Al x Ga 1-x N layer (0.1<x≦0.3). The Al composition of the second nitride semiconductor layer 5 is preferably 20% or more and 30% or less, more preferably 24% or more and 25% or less. That is, x is preferably 0.2 to 0.3, more preferably 0.24 to 0.25. The thickness of the second nitride semiconductor layer 5 is preferably 5 nm to 15 nm.

このように第1窒化物半導体層(電子走行層)4と第2窒化物半導体層(電子供給層)5とは、バンドギャップ(Al組成)の異なる窒化物半導体からなっており、それらの間には格子不整合が生じている。そして、第1窒化物半導体層4および第2窒化物半導体層5の自発分極と、それらの間の格子不整合に起因するピエゾ分極とによって、第1窒化物半導体層4と第2窒化物半導体層5との界面における第1窒化物半導体層4の伝導帯のエネルギーレベルはフェルミ準位よりも低くなる。これにより、第1窒化物半導体層4内には、第1窒化物半導体層4と第2窒化物半導体層5との界面に近い位置(例えば界面から数Å程度の距離)に、二次元電子ガス(2DEG)12が広がっている。 As described above, the first nitride semiconductor layer (electron transit layer) 4 and the second nitride semiconductor layer (electron supply layer) 5 are made of nitride semiconductors having different band gaps (Al composition). has lattice mismatch. Spontaneous polarization of the first nitride semiconductor layer 4 and the second nitride semiconductor layer 5 and piezoelectric polarization caused by lattice mismatch between them cause the first nitride semiconductor layer 4 and the second nitride semiconductor The energy level of the conduction band of first nitride semiconductor layer 4 at the interface with layer 5 is lower than the Fermi level. As a result, in the first nitride semiconductor layer 4, two-dimensional electrons are formed at a position close to the interface between the first nitride semiconductor layer 4 and the second nitride semiconductor layer 5 (for example, at a distance of several angstroms from the interface). A gas (2DEG) 12 is spreading.

ゲート部20は、第2窒化物半導体層5上に選択的に形成されたリッジ形状の第3窒化物半導体層6と、第3窒化物半導体層6上に形成されたゲート電極7と含む。
第3窒化物半導体層6の横断面形状は、矩形状である。第3窒化物半導体層6は、p型不純物(アクセプタ型不純物)がドーピングされた窒化物半導体からなる。より具体的には、第3窒化物半導体層6は、p型不純物がドーピングされたAlGa1-yN(0≦y<1,y<x)層からなる。
The gate portion 20 includes a ridge-shaped third nitride semiconductor layer 6 selectively formed on the second nitride semiconductor layer 5 and a gate electrode 7 formed on the third nitride semiconductor layer 6 .
The cross-sectional shape of the third nitride semiconductor layer 6 is rectangular. The third nitride semiconductor layer 6 is made of a nitride semiconductor doped with p-type impurities (acceptor-type impurities). More specifically, the third nitride semiconductor layer 6 is composed of an Al y Ga 1-y N (0≦y<1, y<x) layer doped with a p-type impurity.

この実施形態では、第3窒化物半導体層6は、p型不純物がドーピングされたGaN層(p型GaN層)からなっている。この実施形態では、p型不純物は、Zn(亜鉛)である。p型不純物は、Mo(モリブデン)等のZn以外のp型不純物であってもよい。第3窒化物半導体層6の膜厚は、50nm以上100nm以下であることが好ましい。
第3窒化物半導体層6の表層部には、p型不純物濃度が高い高濃度領域6aが形成されている。第3窒化物半導体層6における高濃度領域6a以外の領域のp型不純物濃度は、1×1016cm以上1×1020cm以下であることが好ましい。高濃度領域6aのp型不純物濃度は、1×1017cm以上1×1021cm以下であることが好ましい。
In this embodiment, the third nitride semiconductor layer 6 is composed of a GaN layer doped with p-type impurities (p-type GaN layer). In this embodiment, the p-type impurity is Zn (zinc). The p-type impurity may be a p-type impurity other than Zn, such as Mo (molybdenum). The film thickness of the third nitride semiconductor layer 6 is preferably 50 nm or more and 100 nm or less.
A high-concentration region 6 a having a high p-type impurity concentration is formed in the surface layer portion of the third nitride semiconductor layer 6 . The p-type impurity concentration in the region other than the high-concentration region 6a in the third nitride semiconductor layer 6 is preferably 1×10 16 cm 3 or more and 1×10 20 cm 3 or less. The p-type impurity concentration of the high-concentration region 6a is preferably 1×10 17 cm 3 or more and 1×10 21 cm 3 or less.

第3窒化物半導体層6は、ゲート部20の直下の領域において、第1窒化物半導体層4(電子走行層)と第2窒化物半導体層5(電子供給層)とで形成される界面の伝導帯を変化させ、ゲート電圧が印加されていない状態において、ゲート部20の直下の領域に二次元電子ガス12が発生しないようにするために設けられている。
ゲート電極7の横断面は、矩形状である。この実施形態では、ゲート電極7は、第3窒化物半導体層6の上面にショットキー接触している。ゲート電極7は、ゲート電極7と第3窒化物半導体層6との界面での正孔に対する障壁が低い材料で構成されることが好ましい。この実施形態では、ゲート電極7は、第3窒化物半導体層6上に形成されたNi層と、Ni層上に積層されたAu層との積層膜(Ni/Au積層膜)からなる。ゲート電極7は、第3窒化物半導体層6に形成されたV(バナジウム)層と、前記V層上に積層されたAu層との積層膜(V/Au積層膜)から構成されてもよい。Ni/Au積層膜およびV/Au積層膜は、ゲート電極7と第3窒化物半導体層6との界面での正孔に対する障壁が低い材料の一例である。ゲート電極7の膜厚は、50nm以上150nm以下が好ましい。
The third nitride semiconductor layer 6 is formed at the interface formed between the first nitride semiconductor layer 4 (electron transit layer) and the second nitride semiconductor layer 5 (electron supply layer) in the region immediately below the gate portion 20 . It is provided to change the conduction band so that the two-dimensional electron gas 12 is not generated in the region immediately below the gate section 20 when no gate voltage is applied.
The cross section of gate electrode 7 is rectangular. In this embodiment, the gate electrode 7 is in Schottky contact with the top surface of the third nitride semiconductor layer 6 . The gate electrode 7 is preferably made of a material having a low hole barrier at the interface between the gate electrode 7 and the third nitride semiconductor layer 6 . In this embodiment, the gate electrode 7 is composed of a laminated film (Ni/Au laminated film) of a Ni layer formed on the third nitride semiconductor layer 6 and an Au layer laminated on the Ni layer. The gate electrode 7 may be composed of a laminated film (V/Au laminated film) of a V (vanadium) layer formed on the third nitride semiconductor layer 6 and an Au layer laminated on the V layer. . The Ni/Au laminated film and the V/Au laminated film are examples of materials having a low hole barrier at the interface between the gate electrode 7 and the third nitride semiconductor layer 6 . The film thickness of the gate electrode 7 is preferably 50 nm or more and 150 nm or less.

ソース電極8は、メイン電極(ソースメイン電極)8Aとサブ電極(ソースサブ電極)8Bとを含む。この実施形態では、サブ電極8Bは、メイン電極8Aとは別体に形成されている。この実施形態では、サブ電極8Bは、メイン電極8Aと間隔を空けて配置されている。この実施形態では、サブ電極8Bは、メイン電極8Aに配線15によって電気的に接続される。 The source electrode 8 includes a main electrode (source main electrode) 8A and a sub-electrode (source sub-electrode) 8B. In this embodiment, the sub-electrode 8B is formed separately from the main electrode 8A. In this embodiment, the sub-electrode 8B is spaced apart from the main electrode 8A. In this embodiment, the sub-electrode 8B is electrically connected to the main electrode 8A by wiring 15. As shown in FIG.

メイン電極8Aは、この実施形態では、第2窒化物半導体層5の一側部の上面および側面ならびにそれらを接続する角部を覆うように形成されている。したがって、メイン電極8Aは、第2窒化物半導体層5の一側部の上面および側面ならびにそれらを接続する角部に接触しているとともに、第1窒化物半導体層4の上面に接触している。メイン電極8Aは、下層のTi層と、Ti層上に積層された上層のAl層との積層膜(Ti/Al積層膜)からなる。メイン電極8Aは、最下層のTi層と、Ti層上に積層された第1中間層のAl層と、Al層上に形成された第2中間層のNi層と、Ni層上に形成された最上層のAu層との積層膜(Ti/Al/Ni/Au積層膜)から構成されてもよい。メイン電極8Aは、第1窒化物半導体層4および第2窒化物半導体層5にオーミック接触している。メイン電極8Aの膜厚は、100nm~500nm程度である。 In this embodiment, the main electrode 8A is formed so as to cover the upper and side surfaces of one side portion of the second nitride semiconductor layer 5 and the corner connecting them. Therefore, the main electrode 8A is in contact with the top surface and the side surface of one side of the second nitride semiconductor layer 5 and the corner connecting them, and is also in contact with the top surface of the first nitride semiconductor layer 4. . The main electrode 8A is composed of a laminated film (Ti/Al laminated film) of a lower Ti layer and an upper Al layer laminated on the Ti layer. The main electrode 8A is formed on the lowermost Ti layer, the first intermediate layer Al layer laminated on the Ti layer, the second intermediate layer Ni layer formed on the Al layer, and the Ni layer. It may also be composed of a laminated film (Ti/Al/Ni/Au laminated film) with an uppermost Au layer. The main electrode 8A is in ohmic contact with the first nitride semiconductor layer 4 and the second nitride semiconductor layer 5 . The film thickness of the main electrode 8A is approximately 100 nm to 500 nm.

サブ電極8Bは、この実施形態では、メイン電極8Aの一側がわに、メイン電極8Aと間隔を空けて配置されている。サブ電極8Bは、第1窒化物半導体層4の上面の一側部に形成されている。したがって、サブ電極8Bは、第1窒化物半導体層4の上面に接触している。
後述するように、第1窒化物半導体層4におけるサブ電極8Bの下方には、p型領域16が形成される。サブ電極8Bは、サブ電極8Bとp型領域16との界面での正孔に対する障壁が低い材料で構成されることが好ましい。この実施形態では、サブ電極8Bは、例えば、第1窒化物半導体層4上に形成されたNi層と、Ni層上に積層されたAu層との積層膜(Ni/Au積層膜)からなる。サブ電極8Bは、第1窒化物半導体層4に形成されたV層と、前記V層上に積層されたAu層との積層膜(V/Au積層膜)から構成されてもよい。Ni/Au積層膜およびV/Au積層膜は、サブ電極8Bとp型領域16との界面での正孔に対する障壁が低い材料の一例である。サブ電極8Bの膜厚は、50nm~150nm程度である。
In this embodiment, the sub-electrode 8B is arranged on one side of the main electrode 8A and spaced apart from the main electrode 8A. Sub-electrode 8B is formed on one side of the upper surface of first nitride semiconductor layer 4 . Therefore, sub-electrode 8B is in contact with the upper surface of first nitride semiconductor layer 4 .
As will be described later, a p-type region 16 is formed below the sub-electrode 8B in the first nitride semiconductor layer 4 . Sub-electrode 8B is preferably made of a material having a low hole barrier at the interface between sub-electrode 8B and p-type region 16 . In this embodiment, the sub-electrode 8B is made of, for example, a laminated film (Ni/Au laminated film) of a Ni layer formed on the first nitride semiconductor layer 4 and an Au layer laminated on the Ni layer. . The sub-electrode 8B may be composed of a laminated film (V/Au laminated film) of a V layer formed on the first nitride semiconductor layer 4 and an Au layer laminated on the V layer. The Ni/Au laminated film and the V/Au laminated film are examples of materials having a low hole barrier at the interface between the sub-electrode 8B and the p-type region 16 . The film thickness of the sub-electrode 8B is about 50 nm to 150 nm.

ドレイン電極9は、第2窒化物半導体層5上に形成されたTi層と、Ti層上に積層されたAl層との積層膜(Ti/Al積層膜)からなる。ドレイン電極9は、第2窒化物半導体層5上に形成されたTi層と、Ti層上に積層されたAl層と、Al層上形成されたNi層と、Ni層上に形成されたAu層との積層膜(Ti/Al/Ni/Au積層膜)から構成されてもよい。ドレイン電極9は、第2窒化物半導体層5にオーミック接触している。ドレイン電極9の膜厚は、100nm~500nm程度である。 The drain electrode 9 is composed of a laminated film (Ti/Al laminated film) of a Ti layer formed on the second nitride semiconductor layer 5 and an Al layer laminated on the Ti layer. The drain electrode 9 includes a Ti layer formed on the second nitride semiconductor layer 5, an Al layer laminated on the Ti layer, a Ni layer formed on the Al layer, and an Au layer formed on the Ni layer. It may be composed of a layered film (Ti/Al/Ni/Au layered film). The drain electrode 9 is in ohmic contact with the second nitride semiconductor layer 5 . The film thickness of the drain electrode 9 is about 100 nm to 500 nm.

基板電極10は、基板2の裏面に形成されたTi層と、Ti層上に積層されたAl層ととの積層膜(Ti/Al積層膜)からなる。基板電極10は、基板2の裏面に形成されたTi層と、Ti層上に積層されたAl層と、Al層上形成されたNi層と、Ni層上に形成されたAu層との積層膜(Ti/Al/Ni/Au積層膜)から構成されてもよい。基板電極10の膜厚は、100nm~500nm程度である。基板電極10は、ソース電極8に電気的に接続される。 The substrate electrode 10 is composed of a laminated film (Ti/Al laminated film) of a Ti layer formed on the back surface of the substrate 2 and an Al layer laminated on the Ti layer. The substrate electrode 10 is a laminate of a Ti layer formed on the back surface of the substrate 2, an Al layer laminated on the Ti layer, a Ni layer formed on the Al layer, and an Au layer formed on the Ni layer. It may be composed of a film (Ti/Al/Ni/Au laminated film). The film thickness of the substrate electrode 10 is about 100 nm to 500 nm. A substrate electrode 10 is electrically connected to the source electrode 8 .

第1窒化物半導体層4におけるサブ電極8Bの下方領域には、p型領域16が形成されている。この実施形態では、p型領域16は、導電性窒化物半導体層42の表面から導電性窒化物半導体層42を貫通し、高抵抗窒化物半導体層41の内部まで延びている。p型領域16の表層部には、p型不純物濃度が高い高濃度領域16aが形成されている。
p型領域16のp型不純物は、例えばZn(亜鉛)である。p型領域16のp型不純物は、Mo(モリブデン)であってもよい。p型領域16における高濃度領域16a以外の領域のp型不純物濃度は、1×1016cm以上1×1020cm以下であることが好ましい。高濃度領域16aのp型不純物濃度は、1×1017cm以上1×1021cm以下であることが好ましい。
A p-type region 16 is formed in a region of the first nitride semiconductor layer 4 below the sub-electrode 8B. In this embodiment, the p-type region 16 extends from the surface of the conductive nitride semiconductor layer 42 through the conductive nitride semiconductor layer 42 and into the high resistance nitride semiconductor layer 41 . A high-concentration region 16 a having a high p-type impurity concentration is formed in the surface layer portion of the p-type region 16 .
The p-type impurity of the p-type region 16 is, for example, Zn (zinc). The p-type impurity of p-type region 16 may be Mo (molybdenum). The p-type impurity concentration in the p-type region 16 other than the high-concentration region 16a is preferably 1×10 16 cm 3 or more and 1×10 20 cm 3 or less. The p-type impurity concentration of the high-concentration region 16a is preferably 1×10 17 cm 3 or more and 1×10 21 cm 3 or less.

高抵抗窒化物半導体層41の厚さをdとし、導電性窒化物半導体層42の厚さをdとすると、p型領域16の深さtは、d<t<(d+d)であることが好ましい。より具体的には、p型領域16の深さtは、{(d/4)+d}<t<{(3・d/4)+d}であることがより好ましく、t={(d/2)+d}であることがさらに好ましい。 Assuming that the thickness of the high resistance nitride semiconductor layer 41 is d1 and the thickness of the conductive nitride semiconductor layer 42 is d2 , the depth t of the p-type region 16 is d2 <t<( d1 +d 2 ) is preferred. More specifically, the depth t of the p-type region 16 is more preferably {(d 1 /4)+d 2 }<t<{(3·d 1/4 )+d 2 }, where t= More preferably {(d 1 /2)+d 2 }.

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12が形成され、この二次元電子ガス12をチャネルとして利用したHEMT(トランジスタ)が形成されている。ゲート電極7は、第3窒化物半導体層6を挟んで、第2窒化物半導体層5に対向している。 In this nitride semiconductor device 1, a second nitride semiconductor layer 5 (electron supply layer) having a different bandgap (Al composition) is formed on a first nitride semiconductor layer 4 (electron transit layer) to form a heterojunction. It is As a result, the two-dimensional electron gas 12 is formed in the first nitride semiconductor layer 4 near the interface between the first nitride semiconductor layer 4 and the second nitride semiconductor layer 5, and the two-dimensional electron gas 12 is used as a channel. A utilized HEMT (transistor) is formed. The gate electrode 7 faces the second nitride semiconductor layer 5 with the third nitride semiconductor layer 6 interposed therebetween.

ゲート電極7の下方においては、p型GaN層からなる第3窒化物半導体層6に含まれるアクセプタによって、第1窒化物半導体層4および第2窒化物半導体層5のエネルギーレベルが引き上げられる。このため、第1窒化物半導体層4と第2窒化物半導体層5との間のヘテロ接合界面における伝導帯のエネルギーレベルはフェルミ準位よりも大きくなる。したがって、ゲート電極7(ゲート部20)の直下では、第1窒化物半導体層4および第2窒化物半導体層5の自発分極ならびにそれらの格子不整合によるピエゾ分極に起因する二次元電子ガス12が形成されない。 Below gate electrode 7 , the energy levels of first nitride semiconductor layer 4 and second nitride semiconductor layer 5 are raised by acceptors contained in third nitride semiconductor layer 6 made of p-type GaN. Therefore, the energy level of the conduction band at the heterojunction interface between the first nitride semiconductor layer 4 and the second nitride semiconductor layer 5 is higher than the Fermi level. Therefore, immediately below the gate electrode 7 (gate portion 20), the two-dimensional electron gas 12 is generated due to the spontaneous polarization of the first nitride semiconductor layer 4 and the second nitride semiconductor layer 5 and the piezoelectric polarization due to their lattice mismatch. not formed.

よって、ゲート電極7にバイアスを印加していないとき(ゼロバイアス時)には、二次元電子ガス12によるチャネルはゲート電極7の直下で遮断されている。こうして、ノーマリーオフ型のHEMTが実現されている。ゲート電極7に適切なオン電圧(例えば5V)を印加すると、ゲート電極7の直下の第1窒化物半導体層4内にチャネルが誘起され、ゲート電極7の両側の二次元電子ガス12が接続される。これにより、ソース-ドレイン間が導通する。 Therefore, when no bias is applied to the gate electrode 7 (at zero bias), the channel formed by the two-dimensional electron gas 12 is cut off immediately below the gate electrode 7 . Thus, a normally-off HEMT is realized. When an appropriate on-voltage (for example, 5 V) is applied to the gate electrode 7, a channel is induced in the first nitride semiconductor layer 4 immediately below the gate electrode 7, and the two-dimensional electron gas 12 on both sides of the gate electrode 7 is connected. be. This allows conduction between the source and the drain.

使用に際しては、たとえば、ソース電極8とドレイン電極9との間に、ドレイン電極9側が正となる所定の電圧(例えば50V~100V)が印加される。その状態で、ゲート電極7に対して、ソース電極8を基準電位(0V)として、オフ電圧(0V)またはオン電圧(5V)が印加される。
図2A~図2Jは、前述の窒化物半導体装置1の製造方法の一例を説明するための断面図であり、製造方法における複数の段階における断面構造が示されている。
During use, for example, a predetermined voltage (eg, 50 V to 100 V) is applied between the source electrode 8 and the drain electrode 9 such that the drain electrode 9 side is positive. In this state, an off voltage (0 V) or an on voltage (5 V) is applied to the gate electrode 7 with the source electrode 8 as a reference potential (0 V).
2A to 2J are cross-sectional views for explaining an example of the manufacturing method of nitride semiconductor device 1 described above, showing cross-sectional structures at a plurality of stages in the manufacturing method.

まず、図2Aに示すように、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法によって、基板2上に、第1バッファ層31、第2バッファ層3、高抵抗窒化物半導体層41および導電性窒化物半導体層42がエピタキシャル成長される。これにより、第1バッファ層31および第2バッファ層32からなるバッファ層3が基板2上に形成される。また、高抵抗窒化物半導体層41および導電性窒化物半導体層42からなる第1窒化物半導体層(電子走行層)4が、バッファ層3上に形成される。 First, as shown in FIG. 2A, a first buffer layer 31, a second buffer layer 3, a high resistance nitride semiconductor layer 41 and a conductive nitride semiconductor are formed on a substrate 2 by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition). Layer 42 is epitaxially grown. Thereby, the buffer layer 3 composed of the first buffer layer 31 and the second buffer layer 32 is formed on the substrate 2 . A first nitride semiconductor layer (electron transit layer) 4 composed of a high resistance nitride semiconductor layer 41 and a conductive nitride semiconductor layer 42 is formed on the buffer layer 3 .

次に、図2Bに示すように、例えばイオンインプランテーションによって、第1窒化物半導体層4の表面におけるp型領域16の形成領域から、第1窒化物半導体層4内にp型不純物が注入される。そして、活性化アニール処理が行われる。これにより、導電性窒化物半導体層42の表面から高抵抗窒化物半導体層41の内部に達するp型領域16が形成される。ただし、この時点では、p型領域16の表層部に高濃度領域16aは形成されていない。 Next, as shown in FIG. 2B, a p-type impurity is implanted into the first nitride semiconductor layer 4 from the formation region of the p-type region 16 on the surface of the first nitride semiconductor layer 4 by ion implantation, for example. be. Then, an activation annealing process is performed. Thereby, the p-type region 16 extending from the surface of the conductive nitride semiconductor layer 42 to the inside of the high resistance nitride semiconductor layer 41 is formed. However, at this time, the high-concentration region 16a is not formed in the surface layer of the p-type region 16. Next, as shown in FIG.

次に、図2Cに示すように、MOCVD法によって、第1窒化物半導体層4上に、第2窒化物半導体層(電子供給層)5の材料膜である第2半導体層材料膜105および第3窒化物半導体層6の材料膜である第3半導体層材料膜106がエピタキシャル成長される。
次に、図2Dに示すように、レーザドーピング法によって、第3半導体層材料膜106の表層部における高濃度領域6aを形成すべき領域を含む領域に、p型不純物(例えばZn)が拡散される。これにより、第3半導体層材料膜106の表層部の一部に高濃度領域106aが形成される。
Next, as shown in FIG. 2C, a second semiconductor layer material film 105, which is a material film of the second nitride semiconductor layer (electron supply layer) 5, and a second semiconductor layer material film 105 are formed on the first nitride semiconductor layer 4 by MOCVD. A third semiconductor layer material film 106, which is a material film of the trinitride semiconductor layer 6, is epitaxially grown.
Next, as shown in FIG. 2D, a p-type impurity (for example, Zn) is diffused into a region including a region where the high-concentration region 6a is to be formed in the surface layer portion of the third semiconductor layer material film 106 by laser doping. be. As a result, a high-concentration region 106 a is formed in part of the surface layer of the third semiconductor layer material film 106 .

次に、図2Eに示すように、スパッタ法によって、第3半導体層材料膜106の表面全域に、ゲート電極7の材料膜であるゲート電極膜107が形成される。
次に、図2Fに示すように、フォトリソグラフィおよびドライエッチングによって、ゲート電極膜107および第3半導体層材料膜106がパターニングされる。ゲート電極膜107のエッチングには、例えば、酸素を含まないエッチングガス(Cl/BCl,BCl,CF,Cl/SiCl等)が用いられる。第3半導体層材料膜106のエッチングには、塩素と酸素とを含むエッチングガス(Cl/O/N,Cl/O/Ar等)が用いられる。
Next, as shown in FIG. 2E, a gate electrode film 107, which is a material film of the gate electrode 7, is formed on the entire surface of the third semiconductor layer material film 106 by sputtering.
Next, as shown in FIG. 2F, the gate electrode film 107 and the third semiconductor layer material film 106 are patterned by photolithography and dry etching. Etching of the gate electrode film 107 uses, for example, an oxygen-free etching gas (Cl 2 /BCl 3 , BCl 3 , CF 4 , Cl 2 /SiCl 4 , etc.). An etching gas containing chlorine and oxygen (Cl 2 /O 2 /N 2 , Cl 2 /O 2 /Ar, etc.) is used for etching the third semiconductor layer material film 106 .

これにより、表層部に高濃度領域6aを有するリッジ形状の第3窒化物半導体層6と、第3窒化物半導体層6上に形成されたゲート電極7とが得られる。これにより、第3窒化物半導体層6およびゲート電極7からなるゲート部20が得られる。
次に、図2Gに示すように、フォトリソグラフィおよびドライエッチングによって、第2半導体層材料膜105がパターニングされる。第2半導体層材料膜105のエッチングには、例えば、塩素を含み、酸素を含まないエッチングガス(Cl/BCl,BCl,CF,Cl/SiCl等)が用いられる。これにより、第2窒化物半導体層5が得られる。
Thereby, the ridge-shaped third nitride semiconductor layer 6 having the high-concentration region 6a in the surface layer portion and the gate electrode 7 formed on the third nitride semiconductor layer 6 are obtained. Thereby, the gate portion 20 composed of the third nitride semiconductor layer 6 and the gate electrode 7 is obtained.
Next, as shown in FIG. 2G, the second semiconductor layer material film 105 is patterned by photolithography and dry etching. For etching the second semiconductor layer material film 105, for example, an etching gas containing chlorine and not containing oxygen ( Cl2 / BCl3 , BCl3 , CF4 , Cl2 / SiCl4, etc.) is used. Thereby, the second nitride semiconductor layer 5 is obtained.

次に、図2Hに示すように、フォトリソグラフィおよびレーザドーピング法によって、p型領域16の表層部に、p型不純物(例えばZn)が拡散される。これにより、p型領域16の表層部に高濃度領域16aが形成される。
次に、図2Iに示すように、フォトリソグラフィおよびスパッタ法によって、p型領域16上にソース電極8のサブ電極8Bが形成される。この実施形態では、サブ電極8Bは、例えば、Ni/Au積層膜またはV/Au積層膜からなる。
Next, as shown in FIG. 2H, p-type impurities (for example, Zn) are diffused into the surface layer of the p-type region 16 by photolithography and laser doping. As a result, a high-concentration region 16 a is formed in the surface layer of the p-type region 16 .
Next, as shown in FIG. 2I, a sub-electrode 8B of the source electrode 8 is formed on the p-type region 16 by photolithography and sputtering. In this embodiment, the sub-electrode 8B is made of, for example, a Ni/Au laminated film or a V/Au laminated film.

次に、図2Jに示すように、フォトリソグラフィおよびスパッタ法によって、第2窒化物半導体層5上にソース電極8のメイン電極8Aとドレイン電極9とが形成される。メイン電極8Aおよびドレイン電極9は、例えば、Ti/Al積層膜またはTi/Al/Ni/Au積層膜からなる。
最後に、スパッタ法によって、基板2の裏面に基板電極10が形成される。これにより、図1に示すような窒化物半導体装置1が得られる。基板電極10は、例えば、Ti/Al積層膜またはTi/Al/Ni/Au積層膜からなる。
Next, as shown in FIG. 2J, the main electrode 8A of the source electrode 8 and the drain electrode 9 are formed on the second nitride semiconductor layer 5 by photolithography and sputtering. The main electrode 8A and the drain electrode 9 are made of, for example, a Ti/Al laminated film or a Ti/Al/Ni/Au laminated film.
Finally, a substrate electrode 10 is formed on the back surface of the substrate 2 by sputtering. Thereby, nitride semiconductor device 1 as shown in FIG. 1 is obtained. The substrate electrode 10 is made of, for example, a Ti/Al laminated film or a Ti/Al/Ni/Au laminated film.

トランジスタオフ時に、ドレイン電極9とソース電極8間に高電圧を印加し続けると、第1窒化物半導体層(電子走行層)4内に電子と正孔とが発生する。第1窒化物半導体層4内に発生した電子はドレイン電極9によって取り出される。
一方、第1窒化物半導体層4内に発生した正孔は、第1窒化物半導体層4内のソース電極8近傍まで移動する。特許文献1の図3に記載の窒化物半導体装置のように、ソース電極が、電子供給層にオーミック接触しているソース電極のみから構成されている場合には、ソース電極が電子供給層にオーミック接触しているので、ソース電極と電子供給層との界面には正孔に対する障壁が存在する。このため、正孔はソース電極側に移動できず、電子走行層内に蓄積されていく。
When a high voltage is continuously applied between the drain electrode 9 and the source electrode 8 while the transistor is off, electrons and holes are generated in the first nitride semiconductor layer (electron transit layer) 4 . Electrons generated in the first nitride semiconductor layer 4 are taken out by the drain electrode 9 .
On the other hand, holes generated in the first nitride semiconductor layer 4 move to the vicinity of the source electrode 8 in the first nitride semiconductor layer 4 . As in the nitride semiconductor device shown in FIG. 3 of Patent Document 1, when the source electrode is composed only of the source electrode in ohmic contact with the electron supply layer, the source electrode is in ohmic contact with the electron supply layer. Since they are in contact, there is a barrier to holes at the interface between the source electrode and the electron supply layer. Therefore, holes cannot move to the source electrode side and are accumulated in the electron transit layer.

また、ソース電極が電子走行層にオーミック接触している場合においても、ソース電極と電子走行層との界面には正孔に対する障壁が存在する。このため、正孔はソース電極側に移動できず、電子走行層内に蓄積されていく。
電子走行層内に正孔が蓄積されていくと、ソース電極と、電子供給層および電子走行層との界面における電子に対する障壁が下がり、ソース電極から電子走行層へ電子が移動しやすくなる。これにより、ドレインーソース電極間に電流が急に流れるといった耐圧低下現象が発生する。
Even when the source electrode is in ohmic contact with the electron transit layer, a hole barrier exists at the interface between the source electrode and the electron transit layer. Therefore, holes cannot move to the source electrode side and are accumulated in the electron transit layer.
As holes accumulate in the electron transit layer, the barrier against electrons at the interface between the source electrode, the electron supply layer, and the electron transit layer is lowered, making it easier for electrons to move from the source electrode to the electron transit layer. As a result, a breakdown voltage drop phenomenon occurs such that a current suddenly flows between the drain and source electrodes.

前述の第1実施形態では、ソース電極8が、第1窒化物半導体層4および第2窒化物半導体層5にオーミック接触するメイン電極8Aと、第1窒化物半導体層4に接触しかつメイン電極8Aに電気的に接続されるサブ電極8Bとからなる。そして、第1窒化物半導体層4におけるサブ電極8Bの直下にp型領域16が形成されている。
第1窒化物半導体層4とp型領域16との界面には、正孔に対する障壁が存在しない。これにより、正孔は第1窒化物半導体層4からp型領域16を介してサブ電極8Bによって取り出される。これにより、第1窒化物半導体層4内に正孔が蓄積されるのを抑制できる。これにより、トランジスタオフ時にドレインーソース電極間に電流が急に流れるといった耐圧低下現象の発生を抑制できる。
In the first embodiment described above, the source electrode 8 includes the main electrode 8A in ohmic contact with the first nitride semiconductor layer 4 and the second nitride semiconductor layer 5, and the main electrode in contact with the first nitride semiconductor layer 4 and in ohmic contact with the second nitride semiconductor layer 5. and a sub-electrode 8B electrically connected to 8A. A p-type region 16 is formed in the first nitride semiconductor layer 4 directly below the sub-electrode 8B.
There is no barrier against holes at the interface between first nitride semiconductor layer 4 and p-type region 16 . As a result, holes are extracted from the first nitride semiconductor layer 4 through the p-type region 16 by the sub-electrode 8B. Thereby, accumulation of holes in the first nitride semiconductor layer 4 can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the occurrence of a breakdown voltage reduction phenomenon in which a current suddenly flows between the drain and source electrodes when the transistor is turned off.

さらに、前述の第1実施形態では、サブ電極8Bは、サブ電極8Bとp型領域16との界面での正孔に対する障壁が低い材料(Ni/Au積層膜,V/Au積層膜等)が用いられている。これにより、正孔がサブ電極8Bによってより取り出され易くなるので、トランジスタオフ時での耐圧低下現象の発生を効果的に抑制できる。
さらに、前述の第1実施形態では、p型領域16の表層部にp型不純物濃度の高い高濃度領域16aが形成されている。これにより、p型領域16とサブ電極8Bとの間の接触抵抗が小さくなるとともに、p型領域16からサブ電極8Bに正孔が移動されやすくなるので、トランジスタオフ時での耐圧低下現象の発生をより効果的に抑制できる。
Furthermore, in the above-described first embodiment, the sub-electrode 8B is made of a material (Ni/Au laminated film, V/Au laminated film, etc.) having a low hole barrier at the interface between the sub-electrode 8B and the p-type region 16. used. This makes it easier for holes to be taken out by the sub-electrode 8B, so that it is possible to effectively suppress the occurrence of the breakdown voltage reduction phenomenon when the transistor is turned off.
Furthermore, in the above-described first embodiment, the high-concentration region 16 a having a high p-type impurity concentration is formed in the surface layer portion of the p-type region 16 . As a result, the contact resistance between the p-type region 16 and the sub-electrode 8B is reduced, and holes are more likely to move from the p-type region 16 to the sub-electrode 8B. can be suppressed more effectively.

ところで、第1窒化物半導体層4内に発生した正孔が、第2窒化物半導体層(電子供給層)5を介して第3窒化物半導体層6内に蓄積されるおそれがある。前述の第1実施形態では、ゲート電極7は、ゲート電極7と、p型GaNからなる第3窒化物半導体層6との界面での正孔に対する障壁が低くなる材料(Ni/Au積層膜,V/Au積層膜等)が用いられている。これにより、トランジスタオフ時に第3窒化物半導体層6内に蓄積された正孔がゲート電極7によって取り出されるので、トランジスタオフ時での耐圧低下現象の発生をさらに抑制できる。 By the way, holes generated in the first nitride semiconductor layer 4 may accumulate in the third nitride semiconductor layer 6 via the second nitride semiconductor layer (electron supply layer) 5 . In the first embodiment described above, the gate electrode 7 is made of a material (Ni/Au laminated film, V/Au laminated film, etc.) is used. As a result, the holes accumulated in the third nitride semiconductor layer 6 are taken out by the gate electrode 7 when the transistor is turned off, so that the breakdown voltage reduction phenomenon when the transistor is turned off can be further suppressed.

さらに、前述の第1実施形態では、第3窒化物半導体層6の表層部にp型不純物濃度の高い高濃度領域6aが形成されている。これにより、第3窒化物半導体層6とゲート電極7との間の接触抵抗が小さくなるとともに、第3窒化物半導体層6からゲート電極7に正孔が移動されやすくなるので、トランジスタオフ時での耐圧低下現象の発生をさらに効果的に抑制できる。 Furthermore, in the first embodiment described above, the high-concentration region 6 a having a high p-type impurity concentration is formed in the surface layer portion of the third nitride semiconductor layer 6 . As a result, the contact resistance between the third nitride semiconductor layer 6 and the gate electrode 7 is reduced, and holes are easily moved from the third nitride semiconductor layer 6 to the gate electrode 7. The occurrence of the breakdown voltage reduction phenomenon can be suppressed more effectively.

図3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3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。
第2実施形態に係る窒化物半導体装置1Aは、メイン電極8Aが、第2窒化物半導体層5の一側部とサブ電極8Bとに跨るように形成されている。メイン電極8Aは、第2窒化物半導体層5の一側部の上面および側面と、第1窒化物半導体層4の上面と、サブ電極8Bの上面およびサブ電極8Bのゲート部20側の側面に接触している。これ以外の構成は、第1実施形態に係る窒化物半導体装置1と同じである。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the structure of a nitride semiconductor device according to a second embodiment of the invention. In FIG. 3, the same reference numerals as in FIG. 1 denote the parts corresponding to the parts in FIG. 1 described above.
In the nitride semiconductor device 1A according to the second embodiment, the main electrode 8A is formed so as to straddle one side portion of the second nitride semiconductor layer 5 and the sub-electrode 8B. The main electrode 8A is formed on the upper surface and side surface of one side portion of the second nitride semiconductor layer 5, the upper surface of the first nitride semiconductor layer 4, the upper surface of the sub-electrode 8B, and the side surface of the sub-electrode 8B on the gate portion 20 side. in contact. Other configurations are the same as those of the nitride semiconductor device 1 according to the first embodiment.

第2実施形態に係る窒化物半導体装置1Aでは、メイン電極8Aがサブ電極8Bに接触しているので、サブ電極8Bを配線によってメイン電極8Aに接続する必要がない。
第2実施形態に係る窒化物半導体装置1Aを製造する場合には、前述の図2Jの工程において、第2窒化物半導体層5の一側部とサブ電極8Bとに跨るように、メイン電極8Aを形成すればよい。言い換えれば、第2窒化物半導体層5の一側部と、サブ電極8Bの上面およびゲート部20側の側面と、第1窒化物半導体層4の上面における第2窒化物半導体層5とサブ電極8Bとの間部分とを覆うように、メイン電極8Aを形成すればよい。
In the nitride semiconductor device 1A according to the second embodiment, since the main electrode 8A is in contact with the sub-electrode 8B, it is not necessary to connect the sub-electrode 8B to the main electrode 8A by wiring.
When manufacturing the nitride semiconductor device 1A according to the second embodiment, the main electrode 8A is formed so as to straddle one side portion of the second nitride semiconductor layer 5 and the sub-electrode 8B in the step of FIG. 2J described above. should be formed. In other words, one side portion of the second nitride semiconductor layer 5, the upper surface of the sub-electrode 8B and the side surface on the side of the gate portion 20, and the second nitride semiconductor layer 5 and the sub-electrode on the upper surface of the first nitride semiconductor layer 4 The main electrode 8A may be formed so as to cover the portion between and 8B.

第2実施形態においても、第1実施形態と同様な効果を奏する。
図4は、この発明の第3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4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。
第3実施形態に係る窒化物半導体装置1Bでは、サブ電極8Bがメイン電極8Aと同じ材料からなり、かつメイン電極8Aと一体的に形成されている。つまり、ソース電極8は、第2窒化物半導体層5の一側部と、第1窒化物半導体層4上面における第2窒化物半導体層5の一側の近傍を覆うメイン電極8Aと、メイン電極8Aの一側から外方に延び、第1窒化物半導体層4の表面の一側部(p型領域16の表面を含む)を覆うサブ電極8Bとから構成されている。サブ電極8Bは、p型領域16の表面に接触している。これ以外の構成は、第1実施形態に係る窒化物半導体装置1と同じである。
Also in the second embodiment, the same effects as in the first embodiment are obtained.
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the configuration of a nitride semiconductor device according to a third embodiment of the invention. In FIG. 4, the same reference numerals as in FIG. 1 denote the parts corresponding to the parts in FIG. 1 described above.
In the nitride semiconductor device 1B according to the third embodiment, the sub-electrode 8B is made of the same material as the main electrode 8A and is formed integrally with the main electrode 8A. That is, the source electrode 8 includes one side portion of the second nitride semiconductor layer 5, the main electrode 8A covering the vicinity of one side of the second nitride semiconductor layer 5 on the upper surface of the first nitride semiconductor layer 4, and the main electrode 8A. Sub-electrode 8B extends outward from one side of 8A and covers one side of the surface of first nitride semiconductor layer 4 (including the surface of p-type region 16). Sub-electrode 8B is in contact with the surface of p-type region 16 . Other configurations are the same as those of the nitride semiconductor device 1 according to the first embodiment.

第3実施形態に係る窒化物半導体装置1Bでは、メイン電極8Aがサブ電極8Bに接触しているので、サブ電極8Bを配線によってメイン電極8Aに接続する必要がない。
第3実施形態に係る窒化物半導体装置1Bを製造する場合には、前述の図2Iの工程を省略し、前述の図2Jの工程において、第2窒化物半導体層5の一側部と、第1窒化物半導体層5の上面の露出面とを覆うように、ソース電極8を形成すればよい。
In the nitride semiconductor device 1B according to the third embodiment, since the main electrode 8A is in contact with the sub-electrode 8B, it is not necessary to connect the sub-electrode 8B to the main electrode 8A by wiring.
When manufacturing the nitride semiconductor device 1B according to the third embodiment, the step of FIG. 2I described above is omitted, and in the step of FIG. The source electrode 8 may be formed so as to cover the exposed upper surface of the nitride semiconductor layer 5 .

第3実施形態においては、サブ電極8Bがメイン電極8Aと同じ材料からなり、かつメイン電極8Aと一体的に形成されているが、サブ電極8Bの下方にはp型領域が形成されているので、第1実施形態とほぼ同様に、トランジスタオフ時での耐圧低下現象の発生を抑制できる。
図5は、この発明の第4実施形態に係る窒化物半導体装置を説明するための断面図である。第4実施形態に係る窒化物半導体装置1Cは、第3実施形態に係る窒化物半導体装置1Bに類似している。図5において、前述の図4の各部に対応する部分には、図4と同じ符号を付して示す。
In the third embodiment, the sub-electrode 8B is made of the same material as the main electrode 8A and is formed integrally with the main electrode 8A. , substantially the same as the first embodiment, it is possible to suppress the occurrence of the breakdown voltage reduction phenomenon when the transistor is turned off.
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a nitride semiconductor device according to a fourth embodiment of the invention. A nitride semiconductor device 1C according to the fourth embodiment is similar to the nitride semiconductor device 1B according to the third embodiment. In FIG. 5, the same reference numerals as in FIG. 4 denote the parts corresponding to the parts in FIG. 4 described above.

第4実施形態に係る窒化物半導体装置1Cは、パッシベーション膜50を有している点で、第3実施形態に係る窒化物半導体装置1Bと異なっている。パッシベーション膜50は、第1窒化物半導体層4の露出面(後述する第2ソースコンタクトホール52が臨んでいる領域を除く)、第2窒化物半導体層5の露出面(後述する第1ソースコンタクトホール51およびドレインコンタクトホール53が臨んでいる領域を除く)およびゲート部20の露出面を覆っている。 A nitride semiconductor device 1C according to the fourth embodiment differs from the nitride semiconductor device 1B according to the third embodiment in that a passivation film 50 is provided. The passivation film 50 covers the exposed surface of the first nitride semiconductor layer 4 (excluding a region facing a second source contact hole 52 described later) and the exposed surface of the second nitride semiconductor layer 5 (first source contact hole 52 described later). It covers the exposed surface of the gate portion 20 (excluding the regions facing the hole 51 and the drain contact hole 53).

この結果、第3窒化物半導体層6の側面ならびにゲート電極7の側面および表面は、パッシベーション膜50によって覆われる。パッシベーション膜50の膜厚は、50nm~200nm程度である。この実施形態では、パッシベーション膜50は、SiN膜からなる。パッシベーション膜50は、SiN膜、SiO膜、SiON膜、AlN膜のうちのいずれか1つの単膜またはそれらの2以上の任意の組み合わせからなる複合膜から構成されてもよい。 As a result, the side surfaces of the third nitride semiconductor layer 6 and the side surfaces and surfaces of the gate electrode 7 are covered with the passivation film 50 . The film thickness of the passivation film 50 is approximately 50 nm to 200 nm. In this embodiment, the passivation film 50 consists of a SiN film. The passivation film 50 may be composed of a single film of any one of SiN film, SiO2 film, SiON film, and AlN film, or a composite film of any combination of two or more thereof.

パッシベーション膜50には、第1ソースコンタクトホール51、第2ソースコンタクトホール52およびドレインコンタクトホール53が形成されている。第1および第2ソースコンタクトホール51,52と、ドレインコンタクトホール53とは、ゲート部20を挟んで配置されている。具体的には、第1および第2ソースコンタクトホール51,52は、ゲート部20に対して一方側(図5の左側)に配置され、ドレインコンタクトホール53はゲート部20に対して他方側(図5の右側)に配置されている。第2ソースコンタクトホール52は、第1ソースコンタクトホール51に対して一方側(図5の左側)に配置されている。 A first source contact hole 51 , a second source contact hole 52 and a drain contact hole 53 are formed in the passivation film 50 . The first and second source contact holes 51 and 52 and the drain contact hole 53 are arranged with the gate portion 20 interposed therebetween. Specifically, the first and second source contact holes 51 and 52 are arranged on one side (the left side in FIG. 5) of the gate section 20, and the drain contact hole 53 is arranged on the other side of the gate section 20 (the left side in FIG. 5). 5). The second source contact hole 52 is arranged on one side (left side in FIG. 5) with respect to the first source contact hole 51 .

ソース電極8は、第1ソースコンタクトホール51および第2ソースコンタクトホール52を覆うように、パッシベーション膜50上に形成されている。ソース電極8は、第1ソースコンタクトホール51を通って第2窒化物半導体層5の表面にオーミック接触している部分を含むメイン電極8Aと、第2ソースコンタクトホール52を通ってp型領域16の表面に接触している部分を含むサブ電極8Bとからなる。メイン電極8Aとサブ電極8Bとは一体的に形成されている。 Source electrode 8 is formed on passivation film 50 so as to cover first source contact hole 51 and second source contact hole 52 . The source electrode 8 includes a main electrode 8A including a portion in ohmic contact with the surface of the second nitride semiconductor layer 5 through a first source contact hole 51, and a p-type region 16 through a second source contact hole 52. and a sub-electrode 8B including a portion in contact with the surface of the . The main electrode 8A and the sub-electrode 8B are integrally formed.

ドレイン電極9は、ドレインコンタクトホール53を覆うように、パッシベーション膜50上に形成されている。ドレイン電極9の一部は、ドレインコンタクトホール53を通って第2窒化物半導体層5の表面にオーミック接触している。
第4実施形態に係る窒化物半導体装置1Cを製造するには、まず、前述の図2A~図2Hと同様な工程が行われる。次に、図6Aに示すように、例えば、プラズマCVD法またはスパッタ法によって、表面全体にパッシベーション膜50が形成される。
A drain electrode 9 is formed on the passivation film 50 so as to cover the drain contact hole 53 . A portion of the drain electrode 9 is in ohmic contact with the surface of the second nitride semiconductor layer 5 through the drain contact hole 53 .
To manufacture the nitride semiconductor device 1C according to the fourth embodiment, first, steps similar to those shown in FIGS. 2A to 2H are performed. Next, as shown in FIG. 6A, a passivation film 50 is formed over the entire surface by plasma CVD or sputtering, for example.

次に、図6Bに示すように、フォトリソグラフィおよびエッチングによって、パッシベーション膜50に、第1ソースコンタクトホール51、第2ソースコンタクトホール52およびドレインコンタクトホール53が形成される。
この後、第1ソースコンタクトホール51および第2ソースコンタクトホール52を覆うようにソース電極8が形成されるとともに、ドレインコンタクトホール53を覆うようにドレイン電極9が形成されることにより、図5に示すような窒化物半導体装置1Cが得られる。
Next, as shown in FIG. 6B, a first source contact hole 51, a second source contact hole 52 and a drain contact hole 53 are formed in the passivation film 50 by photolithography and etching.
After that, the source electrode 8 is formed to cover the first source contact hole 51 and the second source contact hole 52, and the drain electrode 9 is formed to cover the drain contact hole 53, thereby forming the structure shown in FIG. A nitride semiconductor device 1C as shown is obtained.

第4実施形態においても、第3実施形態と同様な効果を奏する。
以上、本開示の第1~第4実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の実施形態で実施することもできる。例えば、前述の第1および第2実施形態では、サブ電極8Bとp型領域16との界面での正孔に対する障壁を低くするという観点から、サブ電極8Bは、例えば、Ni/Au積層膜またはV/Au積層膜から構成されている。しかし、サブ電極8Bは、Ti膜、TiN膜等で構成されてもよい。
Also in the fourth embodiment, the same effects as in the third embodiment are obtained.
Although the first to fourth embodiments of the present disclosure have been described above, the present invention can also be implemented in other embodiments. For example, in the above-described first and second embodiments, the sub-electrode 8B is made of, for example, a Ni/Au laminated film or It is composed of a V/Au laminated film. However, the sub-electrode 8B may be composed of a Ti film, a TiN film, or the like.

前述の第1~第4実施形態では、p型領域16の表層部にp型不純物濃度の高い高濃度領域16aが形成されているが、p型領域16の表層部に高濃度領域16aが形成されなくてもよい。
前述の第1~第4実施形態では、ゲート電極7と第3窒化物半導体層6との界面での正孔に対する障壁を低くするという観点から、ゲート電極7は、例えば、Ni/Au積層膜またはV/Au積層膜から構成されている。しかし、ゲート電極7は、Ti膜、TiN膜等で構成されてもよい。
In the first to fourth embodiments described above, the high-concentration region 16a having a high p-type impurity concentration is formed in the surface layer portion of the p-type region 16, but the high-concentration region 16a is formed in the surface layer portion of the p-type region 16. It does not have to be.
In the first to fourth embodiments described above, from the viewpoint of lowering the barrier against holes at the interface between the gate electrode 7 and the third nitride semiconductor layer 6, the gate electrode 7 is made of, for example, a Ni/Au laminated film. Alternatively, it is composed of a V/Au laminated film. However, the gate electrode 7 may be composed of a Ti film, a TiN film, or the like.

前述の第1~第4実施形態では、第3窒化物半導体層6の表層部にp型不純物濃度の高い高濃度領域6aが形成されているが、第3窒化物半導体層6の表層部に高濃度領域6aが形成されなくてもよい。
本開示の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本開示の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本開示はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本開示の範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
In the first to fourth embodiments described above, the high-concentration region 6a having a high p-type impurity concentration is formed in the surface layer portion of the third nitride semiconductor layer 6. The high-concentration region 6a may not be formed.
Although the embodiments of the present disclosure have been described in detail, these are only specific examples used to clarify the technical content of the present disclosure, and the present disclosure is interpreted as being limited to these specific examples. should not, the scope of the present disclosure is limited only by the appended claims.

1,1A,1B,1C 窒化物半導体装置
2 基板
3 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
6 第3窒化物半導体層
6a 高濃度領域
7 ゲート電極
8 ソース電極
8A メイン電極
8B サブ電極
9 ドレイン電極
10 基板電極
12 二次元電子ガス
15 配線
16 p型領域
16a 高濃度領域
31 第1バッファ層
32 第2バッファ層
41 高抵抗窒化物半導体層
42 導電性窒化物半導体層
500 パッシベーション膜
51 第1ソースコンタクトホール
52 第2ソースコンタクトホール
53 ドレインコンタクトホール
105 第2半導体層材料膜
106 第3半導体層材料膜
106a 高濃度領域
107 ゲート電極膜
Reference Signs List 1, 1A, 1B, 1C nitride semiconductor device 2 substrate 3 buffer layer 4 first nitride semiconductor layer 5 second nitride semiconductor layer 6 third nitride semiconductor layer 6a high concentration region 7 gate electrode 8 source electrode 8A main electrode 8B sub-electrode 9 drain electrode 10 substrate electrode 12 two-dimensional electron gas 15 wiring 16 p-type region 16a high concentration region 31 first buffer layer 32 second buffer layer 41 high resistance nitride semiconductor layer 42 conductive nitride semiconductor layer 500 passivation Film 51 First source contact hole 52 Second source contact hole 53 Drain contact hole 105 Second semiconductor layer material film 106 Third semiconductor layer material film 106a High concentration region 107 Gate electrode film

Claims (20)

基板と、
前記基板上に配置され、電子走行層を構成する第1窒化物半導体層と、
前記第1窒化物半導体層の上方に形成され、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窒化物半導体層の上方に選択的に形成され、リッジ形状でかつ第1p型不純物を含む第3窒化物半導体層と、
前記第3窒化物半導体層の上面の少なくとも一部に形成されたゲート電極と、
前記第1窒化物半導体層の上方に配置されたソース電極と、
前記第3窒化物半導体層を挟んで前記ソース電極と対向するように配置されたドレイン電極とを含み、
前記ソース電極は、前記第2窒化物半導体層にオーミック接触するメイン電極と、前記メイン電極と電気的に接続され、少なくとも一部が前記第1窒化物半導体層に接触するサブ電極とを含み、
前記第1窒化物半導体層における前記サブ電極の下方領域には、前記第1窒化物半導体層の表面から下方に延びかつ第2p型不純物を含むp型領域が形成されている、窒化物半導体装置。
a substrate;
a first nitride semiconductor layer disposed on the substrate and constituting an electron transit layer;
a second nitride semiconductor layer formed above the first nitride semiconductor layer, having a bandgap larger than that of the first nitride semiconductor layer and forming an electron supply layer;
a third nitride semiconductor layer selectively formed above the second nitride semiconductor layer and having a ridge shape and containing a first p-type impurity;
a gate electrode formed on at least part of the upper surface of the third nitride semiconductor layer;
a source electrode disposed above the first nitride semiconductor layer;
a drain electrode arranged to face the source electrode with the third nitride semiconductor layer interposed therebetween;
The source electrode includes a main electrode in ohmic contact with the second nitride semiconductor layer, and a sub-electrode electrically connected to the main electrode and at least partially in contact with the first nitride semiconductor layer,
A nitride semiconductor device, wherein a p-type region extending downward from the surface of the first nitride semiconductor layer and containing a second p-type impurity is formed in a region of the first nitride semiconductor layer below the sub-electrode. .
前記サブ電極は、前記メイン電極とは異なる材料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。 2. The nitride semiconductor device according to claim 1, wherein said sub-electrode is made of a material different from that of said main electrode. 前記サブ電極は、前記メイン電極と分離して配置されている、請求項2に記載の窒化物半導体装置。 3. The nitride semiconductor device according to claim 2, wherein said sub-electrode is arranged separately from said main electrode. 前記サブ電極は、前記メイン電極と接触している、請求項2に記載の窒化物半導体装置。 3. The nitride semiconductor device according to claim 2, wherein said sub-electrode is in contact with said main electrode. 前記サブ電極が、前記第1窒化物半導体層上に形成されたNi層と、前記Ni層上に積層されたAu層との積層膜または前記第1窒化物半導体層上に形成されたV層と、前記V層上に積層されたAu層との積層膜からなる、請求項1~4のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。 The sub-electrode is a laminated film of a Ni layer formed on the first nitride semiconductor layer and an Au layer laminated on the Ni layer, or a V layer formed on the first nitride semiconductor layer. and an Au layer laminated on the V layer. 前記サブ電極は、前記メイン電極と同じ材料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。 2. The nitride semiconductor device according to claim 1, wherein said sub-electrode is made of the same material as said main electrode. 前記サブ電極は、前記メイン電極と一体的に形成されている、請求項6に記載の窒化物半導体装置。 7. The nitride semiconductor device according to claim 6, wherein said sub-electrode is formed integrally with said main electrode. 前記メイン電極が、前記第2窒化物半導体層上に形成されたTi層と、前記Ti層上に積層されたAl層との積層膜、または前記第2窒化物半導体層上に形成されたTi層と、前記Ti層上に積層されたAl層と、前記Al層上形成されたNi層と、前記Ni層に上形成されたAu層との積層膜からなる、請求項1~7のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。 The main electrode is a laminated film of a Ti layer formed on the second nitride semiconductor layer and an Al layer laminated on the Ti layer, or Ti formed on the second nitride semiconductor layer. a layer, an Al layer laminated on said Ti layer, a Ni layer formed on said Al layer, and an Au layer formed on said Ni layer. 1. The nitride semiconductor device according to claim 1. 前記第1窒化物半導体層が、前記基板上に配置された高抵抗窒化物半導体層と、前記高抵抗窒化物半導体層上に形成された導電性窒化物半導体層とを含み、
前記p型領域が、前記導電性窒化物半導体層の表面から前記導電性窒化物半導体層を貫通し、前記高抵抗窒化物半導体層の内部まで延びている、請求項1~8のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
the first nitride semiconductor layer includes a high resistance nitride semiconductor layer disposed on the substrate and a conductive nitride semiconductor layer formed on the high resistance nitride semiconductor layer;
9. The p-type region according to claim 1, wherein said p-type region extends from the surface of said conductive nitride semiconductor layer through said conductive nitride semiconductor layer and into said high resistance nitride semiconductor layer. 3. The nitride semiconductor device according to claim 1.
前記高抵抗窒化物半導体層の厚さをdとし、前記導電性窒化物半導体層の厚さをdとすると、前記p型領域の深さtが、d<t<(d+d)である、請求項9に記載の窒化物半導体装置。 Assuming that the thickness of the high resistance nitride semiconductor layer is d1 and the thickness of the conductive nitride semiconductor layer is d2 , the depth t of the p-type region is d2 <t<( d1 +d 2 ), the nitride semiconductor device according to claim 9. 前記高抵抗窒化物半導体層の厚さをdとし、前記導電性窒化物半導体層の厚さをdとすると、前記p型領域の深さtが、{(d/4)+d}<t<{(3・d/4)+d}である、請求項9に記載の窒化物半導体装置。 Assuming that the thickness of the high resistance nitride semiconductor layer is d1 and the thickness of the conductive nitride semiconductor layer is d2 , the depth t of the p-type region is {( d1 /4)+ d2 }<t<{(3·d 1 /4)+d 2 }, the nitride semiconductor device according to claim 9 . 前記高抵抗窒化物半導体層の厚さをdとし、前記導電性窒化物半導体層の厚さをdとすると、前記p型領域の深さtが、t={(d/2)+d}である、請求項9に記載の窒化物半導体装置。 Assuming that the thickness of the high resistance nitride semiconductor layer is d1 and the thickness of the conductive nitride semiconductor layer is d2 , the depth t of the p-type region is t={( d1 /2) +d 2 }, the nitride semiconductor device according to claim 9 . 前記p型領域の表層部に、前記p型領域における前記表層部よりも下部の前記第2p型不純物の濃度よりも前記第2p型不純物の濃度が高い第2高濃度領域が形成されている、請求項1~12のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。 A second high-concentration region having a higher concentration of the second p-type impurity than the second p-type impurity concentration lower than the surface layer portion of the p-type region is formed in the surface layer portion of the p-type region. The nitride semiconductor device according to any one of claims 1 to 12. 前記第2高濃度領域の前記第2p型不純物の濃度が、1×1017cm~1×1021cmであり、前記p型領域における前記第2高濃度領域以外の領域の前記第2p型不純物の濃度が、1×1016cm~1×1020cmである、請求項13に記載の窒化物半導体装置。 The concentration of the second p-type impurity in the second high-concentration region is 1×10 17 cm 3 to 1×10 21 cm 3 , and the second p-type impurity in the region other than the second high-concentration region in the p-type region. 14. The nitride semiconductor device according to claim 13, wherein the concentration of the type impurity is 1×10 16 cm 3 to 1×10 20 cm 3 . 前記第3窒化物半導体層の表層部に、前記第3窒化物半導体層における前記表層部よりも下部の前記第1p型不純物の濃度よりも前記第1p型不純物の濃度が高い第1高濃度領域が形成されている、請求項1~14のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。 a first high-concentration region in a surface layer portion of the third nitride semiconductor layer, the concentration of the first p-type impurity being higher than the concentration of the first p-type impurity in the third nitride semiconductor layer below the surface layer portion; 15. The nitride semiconductor device according to any one of claims 1 to 14, wherein 前記第1高濃度領域の前記第1p型不純物の濃度が、1×1017cm~1×1021cmであり、前記第3窒化物半導体層における前記第1高濃度領域以外の領域の前記第1p型不純物の濃度が、1×1016cm~1×1020cmである、請求項15に記載の窒化物半導体装置。 The concentration of the first p-type impurity in the first high-concentration region is 1×10 17 cm 3 to 1×10 21 cm 3 , and the concentration of the first p-type impurity in the third nitride semiconductor layer other than the first high-concentration region 16. The nitride semiconductor device according to claim 15, wherein said first p-type impurity has a concentration of 1×10 16 cm 3 to 1×10 20 cm 3 . 前記ゲート電極が、前記第3窒化物半導体層上に形成されたNi層と、前記Ni層上に積層されたAu層との積層膜、または前記第3窒化物半導体層上に形成されたV層と、前記V層上に積層されたAu層との積層膜からなる、請求項1~16のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。 The gate electrode is a laminated film of a Ni layer formed on the third nitride semiconductor layer and an Au layer laminated on the Ni layer, or V formed on the third nitride semiconductor layer. 17. The nitride semiconductor device according to claim 1, comprising a laminated film of a layer and an Au layer laminated on said V layer. 前記半導体基板と前記半絶縁性窒化物層との間に配置され、窒化物半導体からなるバッファ層を含む、請求項1~17のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。 18. The nitride semiconductor device according to claim 1, further comprising a buffer layer made of a nitride semiconductor arranged between said semiconductor substrate and said semi-insulating nitride layer. 前記ドレイン電極が、前記第2窒化物半導体層にオーミック接触している、請求項1~18のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。 19. The nitride semiconductor device according to claim 1, wherein said drain electrode is in ohmic contact with said second nitride semiconductor layer. 基板上に、電子走行層を構成する第1窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1窒化物半導体層の表面の一部から下方に延びるp型領域を形成する工程と、
前記第1窒化物半導体層上に、電子供給層を構成する第2窒化物半導体層の材料膜である第2半導体層材料膜と、p型不純物を含む窒化物半導体からなる第3窒化物半導層の材料膜である第3半導体層材料膜とを、その順に形成する工程と、
前記第3半導体層材料膜上に、ゲート電極の材料膜であるゲート電極膜を形成する工程と、
前記ゲート電極膜および前記第3半導体層材料膜をパターニングすることにより、前記第2半導体層材料膜上に、リッジ形状の第3窒化物半導層と、前記第3窒化物半導層上に形成されゲート電極とからなるゲート部を形成する工程と、
前記p型領域の表面の少なくとも一部が露出するように、前記第2半導体層材料膜を選択に除去することにより、前記第2窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1窒化物半導体層上に、前記p型領域の露出面の少なくとも一部に接触するソースサブ電極を形成する工程と、
前記第2窒化物半導体層上に、前記第2窒化物半導体層の表面にオーミック接触しかつ前記ソースサブ電極に電気的に接続されるソースメイン電極と、ドレイン電極とを形成する工程と含む、窒化物半導体装置の製造方法。
forming a first nitride semiconductor layer constituting an electron transit layer on a substrate;
forming a p-type region extending downward from a portion of the surface of the first nitride semiconductor layer;
a second semiconductor layer material film which is a material film of the second nitride semiconductor layer constituting the electron supply layer; and a third nitride semiconductor layer made of a nitride semiconductor containing p-type impurities, on the first nitride semiconductor layer. a step of forming a third semiconductor layer material film, which is a material film of the conductive layer, in that order;
forming a gate electrode film, which is a material film of a gate electrode, on the third semiconductor layer material film;
By patterning the gate electrode film and the third semiconductor layer material film, a ridge-shaped third nitride semiconductor layer is formed on the second semiconductor layer material film, and a ridge-shaped third nitride semiconductor layer is formed on the third nitride semiconductor layer. forming a gate portion comprising the formed gate electrode;
forming the second nitride semiconductor layer by selectively removing the second semiconductor layer material film so as to expose at least part of the surface of the p-type region;
forming a source sub-electrode on the first nitride semiconductor layer in contact with at least part of the exposed surface of the p-type region;
forming, on the second nitride semiconductor layer, a source main electrode and a drain electrode that are in ohmic contact with the surface of the second nitride semiconductor layer and are electrically connected to the source sub-electrode; A method for manufacturing a nitride semiconductor device.
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