JP6241099B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
本発明の一形態は、半導体装置である。この半導体装置は、
窒化ガリウム(GaN)から主に成るp型半導体層と、
窒化ガリウム(GaN)から主に成り、前記p型半導体層に接合されたn型半導体層と、
電気絶縁性を有し、前記p型半導体層および前記n型半導体層を被覆する保護膜と、
導電性を有し、前記p型半導体層および前記n型半導体層の少なくとも一方にオーミック接合された電極と
を備え、
前記保護膜は、
酸化アルミニウム(Al2O3)から成り、前記p型半導体層および前記n型半導体層に隣接し、前記p型半導体層と前記n型半導体層とが接合されたpn接合面の端部を被覆する第1の層と、
酸化アルミニウム(Al2O3)とは異なる電気絶縁材料から成り、前記第1の層に積層された第2の層と、
前記第1の層および前記第2の層を貫通する開口部と
を含み、
前記第1の層と前記第2の層とを合わせた前記保護膜の全体の厚みは、400nm以上であり、
前記電極は、前記開口部の内側に位置する。
また、本発明は、以下の形態として実現することも可能である。
A−1.半導体装置の構成
図1は、第1実施形態における半導体装置10の構成を模式的に示す断面図である。図1には、相互に直交するXYZ軸が図示されている。
図2は、半導体装置10の製造方法を示す工程図である。半導体装置10を製造する際には、製造者は、エピタキシャル成長によって基板110の上に半導体層120を形成し、続いて、エピタキシャル成長によって半導体層120の上に半導体層130を形成する(工程P110)。本実施形態では、製造者は、有機金属気相成長法(MOCVD)を実現するMOCVD装置を用いたエピタキシャル成長によって、基板110上に半導体層120および半導体層130を形成する。
図3は、保護膜180の評価結果を示すグラフである。図3の評価試験では、試験者は、半導体装置として第1の試料と第2の試料とを用意し、各試料に対して逆方向電圧を印加した場合の逆方向電流密度を測定した。第1の試料は、上述の半導体装置10である。第2の試料は、二酸化ケイ素(SiO2)から成る絶縁膜を保護膜180に代えて備える点を除き、半導体装置10と同様である。第2の試料における絶縁膜は、単層であり、その厚みは、600nmである。
以上説明した第1実施形態によれば、Al2O3から成る第1の層181によって半導体層120,130の界面122,123,131,132,133およびpn接合面の端部162,163におけるリーク電流の低減を図るとともに、SiO2から成る第2の層182によって絶縁破壊強度を補強することにより第1の層181の厚みを抑制することができる。その結果、保護膜180の電気的特性の向上と加工性の向上とを両立できる。
B−1.半導体装置の構成
図4は、第2実施形態における半導体装置20の構成を模式的に示す断面図である。図4には、図1と同様にXYZ軸が図示されている。
図5は、半導体装置20の製造方法を示す工程図である。半導体装置20を製造する際には、製造者は、第1実施形態の半導体層120および半導体層130と同様に、エピタキシャル成長によって基板210の上に半導体層220および半導体層230を形成する(工程P210)。
以上説明した第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、Al2O3から成る第1の層281によって半導体層220および半導体層230の各界面におけるリーク電流の低減を図るとともに、SiO2から成る第2の層282によって絶縁破壊強度を補強することにより第1の層281の厚みを抑制することができる。その結果、保護膜280の電気的特性の向上と加工性の向上とを両立できる。
図6は、第3実施形態における半導体装置30の構成を模式的に示す断面図である。図6には、図1と同様にXYZ軸が図示されている。
図8は、第4実施形態における半導体装置40の構成を模式的に示す断面図である。図8には、図1と同様にXYZ軸が図示されている。
図9は、第5実施形態における半導体装置50の構成を模式的に示す断面図である。図9には、図1と同様にXYZ軸が図示されている。
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
110…基板
120…半導体層
121,122,123…界面
130…半導体層
131,132,133…界面
135…半導体層
136…半導体層
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162,163…端部
180…保護膜
181…第1の層
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182…第2の層
182a,182b…面
185…開口部
192…オーミック電極
193…フィールドプレート電極
198…裏面電極
210…基板
220…半導体層
221,222,223…界面
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280…保護膜
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596…カソード電極
598…アノード電極
Claims (4)
- 半導体装置であって、
窒化ガリウム(GaN)から主に成るp型半導体層と、
窒化ガリウム(GaN)から主に成り、前記p型半導体層に接合されたn型半導体層と、
電気絶縁性を有し、前記p型半導体層および前記n型半導体層を被覆する保護膜と、
導電性を有し、前記p型半導体層および前記n型半導体層の少なくとも一方にオーミック接合された電極と
を備え、
前記保護膜は、
酸化アルミニウム(Al2O3)から成り、前記p型半導体層および前記n型半導体層に隣接し、前記p型半導体層と前記n型半導体層とが接合されたpn接合面の端部を被覆する第1の層と、
酸化アルミニウム(Al2O3)とは異なる電気絶縁材料から成り、前記第1の層に積層された第2の層と、
前記第1の層および前記第2の層を貫通する開口部と
を含み、
前記第1の層と前記第2の層とを合わせた前記保護膜の全体の厚みは、400nm以上であり、
前記電極は、前記開口部の内側に位置する、半導体装置。 - 前記第2の層を形成する電気絶縁材料は、二酸化ケイ素(SiO2)と、窒化ケイ素(SiN)と、酸窒化ケイ素(SiON)と、酸化ハフニウム(HfO2)と、窒化アルミニウム(AlN)と、酸化ジルコニウム(ZrO2)と、酸窒化ジルコニウム(ZrON)との少なくとも1つである、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第1の層の厚みは、500nm以下である、請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
- 前記第1の層における前記開口部を画定する面は、前記半導体層側から前記第2の層側にわたって前記開口部の外側へと傾斜する、請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の半導体装置。
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