JP6082229B2 - 窒化物半導体素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
耐圧特性に優れる縦型の窒化物半導体素子として、例えば高耐圧な縦型ダイオードを実現するためには、p型GaNにより形成されるガードリング部を設けることが好ましい。
図15は、本実施の形態2の窒化物半導体素子であるダイオードD2の図1のI−I線に相当する箇所の断面図である。
図16は、本実施の形態3の窒化物半導体素子であるダイオードD3の図1のI−I線に相当する箇所の断面図である。
図20は、本実施の形態4の窒化物半導体素子であるダイオードD4の図1のI−I線に相当する箇所の断面図である。
2 n−型の窒化物半導体層
2a ドリフト領域
3 p型の窒化物半導体層
3FA,3FB,3FC 第1の部分
3SA,3SB 第2の部分
3T 第3の部分
3a 低濃度p型の窒化物半導体層
3b 中濃度p型の窒化物半導体層
3c 高濃度p型の窒化物半導体層
4A アノード電極
5K カソード電極
15 保護膜
16 フィールドプレート電極
D1 ダイオード
D2 ダイオード
D3 ダイオード
D4 ダイオード
DL 空乏層
Claims (14)
- 第1の面およびその裏側の第2の面を有する第1導電型の窒化物半導体基板と、
前記第1導電型の窒化物半導体基板の第1の面側に設けられた第1導電型の窒化物半導体層と、
前記第1導電型の窒化物半導体層上に設けられ、第1の部分と、前記第1の部分を取り囲むように設けられた第2の部分とを有し、前記第1導電型とは反対の導電型に設定された第2導電型の窒化物半導体層と、
前記第1の部分に対してショットキー接合し、かつ、前記第2の部分に対してオーミック接合する部分を有する第1の電極と、
前記第1導電型の窒化物半導体基板の第2の面側に設けられた第2の電極とを備え、
前記第1の部分の膜厚は空乏化されるように前記第2の部分の膜厚よりも薄く形成されており、
前記第1の電極は、前記第2導電型の窒化物半導体層の上面に形成された凹部の底面において、前記第1の部分に接合されていることを特徴とする窒化物半導体素子。 - 請求項1記載の窒化物半導体素子において、
前記第1導電型の窒化物半導体基板の第1の面側に、前記第2導電型の窒化物半導体層および前記第1の電極を覆うように設けられた絶縁膜と、
前記第2の部分の外周よりも内側において前記第1の電極が露出されるように前記絶縁膜に形成された孔を通じて前記第1の電極に電気的に接続された第3の電極とを備え、
前記第3の電極は、その外周が前記第1の電極の外周よりも外側に張り出すように形成されていることを特徴とする窒化物半導体素子。 - 請求項2記載の窒化物半導体素子において、
前記絶縁膜は、単層の絶縁膜または単層の絶縁膜を積み重ねた多層の絶縁膜により形成されており、前記絶縁膜の厚さは、300nm以上であることを特徴とする窒化物半導体素子。 - 請求項1記載の窒化物半導体素子において、
前記第2の部分の不純物濃度が、前記第1導電型の窒化物半導体基板の第1の面から離れる方向に向かって高くなるように設定されていることを特徴とする窒化物半導体素子。 - 請求項1記載の窒化物半導体素子において、
前記第2導電型の窒化物半導体層は、さらに、前記第2の部分の外周を取り囲むように設けられ、前記第2の部分の膜厚よりも薄い膜厚の第3の部分を有することを特徴とする窒化物半導体素子。 - 請求項1記載の窒化物半導体素子において、
前記第1の部分は全て空乏化していることを特徴とする窒化物半導体素子。 - 請求項1記載の窒化物半導体素子において、
前記第1導電型がn型であり、
前記第2導電型がp型であり、
前記第1の部分の不純物濃度が、1×1016cm−3〜1×1019cm−3であることを特徴とする窒化物半導体素子。 - 請求項1記載の窒化物半導体素子において、
前記窒化物半導体素子はダイオードであり、
前記第1の電極はアノード電極であり、
前記第2の電極はカソード電極であり、
前記第2の部分はガードリング部であることを特徴とする窒化物半導体素子。 - 請求項1記載の窒化物半導体素子において、
前記第1導電型の窒化物半導体基板はn型の窒化ガリウム基板であることを特徴とする窒化物半導体素子。 - 第1の面およびその裏側の第2の面を有する第1導電型の窒化物半導体基板を用意する工程と、
前記窒化物半導体基板の第1の面側に第1導電型の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1導電型の窒化物半導体層上に設けられ、第1の部分と、前記第1の部分を取り囲むように設けられた第2の部分とを有しており、前記第1導電型とは反対の導電型に設定された第2導電型の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1の部分に対してショットキー接合し、かつ、前記第2の部分に対してオーミック接合する部分を有する第1の電極を形成する工程と、
前記第1導電型の窒化物半導体基板の第2の面側に第2の電極を形成する工程とを有し、
前記第1の部分の膜厚は空乏化されるように前記第2の部分の膜厚よりも薄く形成され、
前記第2導電型の窒化物半導体層の形成工程は、
前記第1導電型の窒化物半導体層上に第2導電型の窒化物半導体を堆積する工程と、
前記第2導電型の窒化物半導体に対してエッチング処理を施した際に、前記第2導電型の窒化物半導体の一部を残すことにより前記第1の部分を形成する工程と、
を有することを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。 - 第1の面およびその裏側の第2の面を有する第1導電型の窒化物半導体基板を用意する工程と、
前記窒化物半導体基板の第1の面側に第1導電型の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1導電型の窒化物半導体層上に設けられ、第1の部分と、前記第1の部分を取り囲むように設けられた第2の部分とを有しており、前記第1導電型とは反対の導電型に設定された第2導電型の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1の部分に対してショットキー接合し、かつ、前記第2の部分に対してオーミック接合する部分を有する第1の電極を形成する工程と、
前記第1導電型の窒化物半導体基板の第2の面側に第2の電極を形成する工程とを有し、
前記第1の部分の膜厚は空乏化されるように前記第2の部分の膜厚よりも薄く形成され、
前記第2導電型の窒化物半導体層の形成工程は、
前記第1導電型の窒化物半導体層上に第2導電型の窒化物半導体を堆積する工程と、
前記第2導電型の窒化物半導体において前記第1の部分の形成領域の部分を全てエッチング除去することにより、前記第2導電型の窒化物半導体により形成される前記第2の部分を形成する工程と、
前記第2の部分に囲まれた領域に第2導電型の窒化物半導体を再成長することにより前記第1の部分を形成する工程と、
を有することを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。 - 第1の面およびその裏側の第2の面を有する第1導電型の窒化物半導体基板を用意する工程と、
前記窒化物半導体基板の第1の面側に第1導電型の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1導電型の窒化物半導体層上に設けられ、第1の部分と、前記第1の部分を取り囲むように設けられた第2の部分とを有しており、前記第1導電型とは反対の導電型に設定された第2導電型の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1の部分に対してショットキー接合し、かつ、前記第2の部分に対してオーミック接合する部分を有する第1の電極を形成する工程と、
前記第1導電型の窒化物半導体基板の第2の面側に第2の電極を形成する工程とを有し、
前記第1の部分の膜厚は空乏化されるように前記第2の部分の膜厚よりも薄く形成され、
前記第2導電型の窒化物半導体層を形成した後、前記第1の電極または前記第2の電極が形成される前までに、前記窒化物半導体基板に対して600℃〜900℃の熱処理を施す工程を有することを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。 - 第1の面およびその裏側の第2の面を有する第1導電型の窒化物半導体基板を用意する工程と、
前記窒化物半導体基板の第1の面側に第1導電型の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1導電型の窒化物半導体層上に設けられ、第1の部分と、前記第1の部分を取り囲むように設けられた第2の部分とを有しており、前記第1導電型とは反対の導電型に設定された第2導電型の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1の部分に対してショットキー接合し、かつ、前記第2の部分に対してオーミック接合する部分を有する第1の電極を形成する工程と、
前記第1導電型の窒化物半導体基板の第2の面側に第2の電極を形成する工程とを有し、
前記第1の部分の膜厚は空乏化されるように前記第2の部分の膜厚よりも薄く形成され、
前記窒化物半導体基板の第1の面側に前記第2導電型の窒化物半導体層および前記第1の電極を覆うように絶縁膜を堆積する工程と、
前記絶縁膜において前記第2の部分の外周よりも内側に前記第1の電極が露出される孔を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、前記孔を通じて前記第1の電極に電気的に接続され、外周が前記第1の電極の外周よりも外側に張り出すように形成された第3の電極を形成する工程とを有することを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。 - 第1の面およびその裏側の第2の面を有する第1導電型の窒化物半導体基板を用意する工程と、
前記窒化物半導体基板の第1の面側に第1導電型の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1導電型の窒化物半導体層上に設けられ、第1の部分と、前記第1の部分を取り囲むように設けられた第2の部分とを有しており、前記第1導電型とは反対の導電型に設定された第2導電型の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1の部分に対してショットキー接合し、かつ、前記第2の部分に対してオーミック接合する部分を有する第1の電極を形成する工程と、
前記第1導電型の窒化物半導体基板の第2の面側に第2の電極を形成する工程とを有し、
前記第1の部分の膜厚は空乏化されるように前記第2の部分の膜厚よりも薄く形成され、
前記第2の窒化物半導体層の第2の部分の不純物濃度が、前記窒化物半導体基板の前記第1の面から離れる方向に向かって高くなるようにすることを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。
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