TWI528549B - 氮化物半導體裝置及其製造方法 - Google Patents

Description

氮化物半導體裝置及其製造方法

本發明是關於一種具有與氮化物半導體層相接的場極板的氮化物半導體裝置及其製造方法。

在具有AlGaN/GaN異質接面(hetero junction)的橫向型場效應電晶體(Field-Effect Transistor,FET)等中，在關閉動作時對源極與汲極之間施加有高電壓的情況下，在閘極的汲極側的端部(以下，稱為「汲極側端部」)產生強電場。由於依賴於該電場而從汲極向閘極流動電流，故而為了抑制關閉動作時的漏電量，理想狀態是希望能緩和閘極的汲極側端部的電場。

例如，提出有在閘極與汲極之間，在層間絕緣膜上形成場極板的技術(例如，參照專利文獻1)。

專利文獻1：(日本)特開2008-277604號公報

在氮化物半導體層上形成電極的情況下，將形成於氮化物半導體層上的絕緣膜即保護膜蝕刻而形成開口部。在該開口部以電極與氮化物半導體層相接的方式在保護膜上形成電極。在形成保護膜的開口部時，為了避免氮化物半導體層受到的損壞，採用有「濕蝕刻」製程或「乾蝕刻+濕蝕刻」製程。

此時，依濕蝕刻的製程準確性及層間絕緣膜與光阻膜的緊密貼合性而異，層間絕緣膜的開口部的形狀發生變化。該形狀變化對漏電特性產生影響。因此，為了得到氮化物半導體裝置的穩定特性，目前的希望是能以在高準確的情況下形成層間絕緣膜的開口部形狀。

為了達到上述要求，本發明的目的在於提供一種氮化物半導體裝置及其製造方法，氮化物半導體層上的層間絕緣膜的開口部能夠準確良好並穩定地形成為將電場的集中緩和的形狀。

本發明第一方面提供一種氮化物半導體裝置，具有：氮化物半導體層；第一絕緣膜，其設置在氮化物半導體層上；第二絕緣膜，其設置在第一絕緣膜上；第一主電極及第二主電極，其在氮化物半導體層上相互分開設置；場極板，其設置在第一主電極與第二主電極之間的第二絕緣膜上，經由設於第一絕緣膜及第二絕緣膜的開口部與氮化物半導體層連接，在開口部，氮化物半導體層的表面與第一絕緣膜的側面構成的第一傾斜角比氮化物半導體層的表面與將第二絕緣膜的側面延長的延長線構成的第二傾斜角小。

本發明的另一方面提供一種氮化物半導體裝置的製造方法，用於製造在主面上具有第一主電極及第二主電極的氮化物半導體裝置，其特徵在於，包括如下步驟：在氮化物半導體層上形成第一絕 緣膜；在第一絕緣膜上形成第二絕緣膜；將第一絕緣膜及第二絕緣膜的一部分分別有選擇地蝕刻除去，直到氮化物半導體層的一部分表面露出，以氮化物半導體層的表面與第一絕緣膜的側面構成的第一傾斜角比氮化物半導體層的表面與將第二絕緣膜的側面延長的延長線構成的第二傾斜角小的方式形成開口部；在第一主電極與第二主電極之間的第二絕緣膜上形成場極板，經由開口部將氮化物半導體層和場極板連接。

根據本發明，能夠提供氮化物半導體層上的層間絕緣膜的開口部準確性良好地穩定形成為將電場的集中緩和的形狀的氮化物半導體裝置及其製造方法。

為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之數個較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。在以下關於圖式的描述中，會對同一或類似部分標注同一或類似的標記。但圖式僅為示意的性質，其厚度和平面尺寸的關係、各部的長度的比率等與實際情況有所不同。因此，具體尺寸應參照以下說明進行判定。另外，顯然在圖式相互之間也包含相互的尺寸關係及比率不同的部分。以下所示的實施方式示例表示用於將本發明的技術思想具體化的裝置及方法，本發明的技術思想不將構成部件的形狀、構造、設置等限定為如下內容。本發明的實施方式可在申請專利範圍的保護範圍內 進行各種變更。

如第1圖所示，本實施方式的氮化物半導體裝置1具有氮化物半導體層30、設置在氮化物半導體層30上的第一絕緣膜41、設置在第一絕緣膜41上的第二絕緣膜42、在氮化物半導體層30上相互分開設置的第一主電極51及第二主電極52、設置在第一主電極51與第二主電極52之間的第二絕緣膜42上的場極板(field plate)60。

第1圖示例地表示氮化物半導體裝置1為高電子遷移率電晶體(High Electron Mobility Transistor,HEMT)的情況。即，在基板10上設置緩衝層20，在緩衝層20上設置有氮化物半導體層30。在第一主電極51與第二主電極52之間的氮化物半導體層30上設置有控制電極53。將場極板60與控制電極53連接而設置在控制電極53與第二主電極52之間。

場極板60經由開口部400而與氮化物半導體層30連接，其中開口部400設於層積有第一絕緣膜41和第二絕緣膜42的層間絕緣膜40中。於一個實施例中，端部與場極板60連接的控制電極53以埋入到開口部400中的方式設置在氮化物半導體層30上。另外，第一主電極51及第二主電極52也在形成於層間絕緣膜40的開口部與氮化物半導體層30相接。

如第1圖所示，開口部400較佳形成為錐形。於一個實施例中， 開口部400以氮化物半導體層30的表面300與第一絕緣膜41的側面410構成的第一傾斜角θ 1比氮化物半導體層30的表面300與將第二絕緣膜42的側面420延長的延長線L構成的第二傾斜角θ 2小的方式形成。因此，在氮化物半導體層30的垂直於表面300的剖面中，第一絕緣膜41的開口部及第二絕緣膜42的開口部形成為上底比下底寬的梯形形狀。

於一個實施例中，第一主電極51作為源極使用，第二主電極52作為汲極使用，控制電極53作為閘極使用，通過場極板60控制閘極的汲極側端部的過渡層(depletion layer)的曲率，將集中在閘極的汲極側端部的電場的集中緩和。因此，在氮化物半導體裝置1中，抑制在氮化物半導體裝置1的關閉動作時從汲極向閘極流動的漏電流(以下，稱為「閘極漏電流」)。

另外，如第1圖所示，藉由對與氮化物半導體層30相接的場極板60的底面連接的側面賦予傾斜，能夠緩和電場。以下，針對通過二維元件模擬(2-dimensional device simulation)驗證了使場極板60的底部傾斜而帶來的電場緩和的例子加以說明。

第2圖表示用於二維元件模擬的元件模型(device model)的構造。作為氮化物半導體層30M，使用有在非摻雜的GaN層31M上設置有Al組成為0.26、膜厚為25nm的AlGaN層32M的層積結構。在氮化物半導體層30M上設置有源極電極51M、汲極電極52M、 閘極電極53M。閘極電極53M長度為2μm，閘極電極53M與汲極電極52M之間的距離為12μm。氮化物半導體層30M上的層間絕緣膜40M為膜厚500nm的氧化矽(SiO_x)膜。如第2圖所示，將與閘極電極53M連接的場極板60M設置在汲極側，在開口部400M，對層間絕緣膜40M的側面設置傾斜。另外，考慮實際的元件可製作範圍，設定傾斜角θ不同的兩種元件模型A、B。元件模型A的傾斜角θ比元件模型B的傾斜角θ大。

第3A圖、第3B圖表示關閉動作時的閘極漏電流特性。橫軸為汲極-源極間電壓Vds，縱軸為閘極漏電流Ig。閘極-源極間電壓Vgs為-6V。第3A圖為模擬結果，第3B圖為實際製作的元件的測定結果。特性A為元件模型A的特性，特性B為元件模型B的特性。如第3A圖所示，傾斜角θ小的元件模型B比元件模型A更加抑制閘極漏電流Ig。如第3B圖所示，在實際的元件中也具有同樣的傾向。

在第4A圖與第4B圖中表示汲極電壓200V下的閘極53M端部的電場分佈。第4A圖為元件模型A的電場分佈，第4B圖為元件模型B的電場分佈。另外，第4C圖表示距離AlGaN層32M的表面深5μm的通道方向的電場分佈。特性A為元件模型A的特性，特性B為元件模型B的特性。第4A圖至第4C圖的橫軸為氮化物半導體層30M上的層間絕緣膜40M距端部的距離d，第4C圖的縱軸為電場的大小。如第4A圖至第4C圖所示，元件模型B比元件模 型A更加將閘極53M端部的電場緩和。

如上所述，為了將電場的集中緩和來抑制閘極漏電流，有效的是在形成於層間絕緣膜40M的開口部400M的底面端部設置傾斜角θ，另外，確認了傾斜角θ越小，電場緩和的效果越大。但是，在將傾斜角θ減小的情況下，具有開口部400M的面積變得非常大的問題。

特別是，層間絕緣膜的膜厚越厚，層間絕緣膜上表面的開口部的面積越大，具有氮化物半導體裝置的面積增大的問題。另一方面，基於以下理由，希望將層間絕緣膜的膜厚增厚。

為了獲得半導體製作步驟中的工藝極限(process margin)，以比層間絕緣膜上表面中的開口部的面積更大的面積形成各電極，因此，形成各電極和氮化物半導體層隔著層間絕緣膜而相對的區域(以下，稱為「凸緣部」)。該凸緣部具有作為場極板的作用。此時，習知來說，與汲極電連接的場極板使電流崩塌現象惡化。因此，為了降低汲極中的凸緣部作為場極板的作用，需要增厚層間絕緣膜的膜厚。但是，在為了不使電流崩塌現象惡化而將層間絕緣膜的膜厚增厚的情況下，若為了緩和電場而將層間絕緣膜的側面的傾斜角減小，則氮化物半導體裝置的面積增大。

對此，在第1圖所示的氮化物半導體裝置1中，將設置於氮化 物半導體層30上的層間絕緣膜40形成為第一絕緣膜41和第二絕緣膜42的雙層構造，並且以氮化物半導體層30的表面300與將第二絕緣膜42的側面420延長的延長線L構成的第二傾斜角θ 2比氮化物半導體層30的表面300與第一絕緣膜41的側面410構成的第一傾斜角θ 1大的方式形成有開口部400。

因此，在氮化物半導體裝置1中，通過盡可能地減小第一傾斜角θ 1，提高緩和電場集中的效果，並且通過使第二傾斜角θ 2比第一傾斜角θ 1大，能夠抑制開口部400的面積增大。為了緩和電場集中，第一傾斜角θ 1例如為45°以下，更加理想的是10°~15°。為了抑制氮化物半導體裝置1的面積增大，第二傾斜角θ 2較大為好。例如，根據開口部400的希望面積、層間絕緣膜40的希望膜厚等來決定第二傾斜角θ 2。

如以上說明，在本發明實施方式的氮化物半導體裝置1中，經由對於電場的緩和有效的、側面具有緩和傾斜的開口部400而將場極板60與氮化物半導體層30相接。另外，通過具有緩和的第一傾斜角θ 1的第一絕緣膜41的側面和具有比第一傾斜角θ 1大的第二傾斜角θ 2的第二絕緣膜42的側面構成開口部400的側面傾斜。由此，根據氮化物半導體裝置1，不使開口部400的面積增大，緩和電場，以抑制閘極漏電流。

另外，作為HEMT的氮化物半導體裝置1的氮化物半導體層 30，如第1圖所示，為將載流子供給層32和與載流子供給層32形成異質接面的載流子遷移層31層積的構造。

設置在緩衝層20上的載流子遷移層31通過有機金屬氣相沈積(metal organic chemical vapor deposition,MOCVD)法等使例如未添加有雜質的非摻雜GaN磊晶生長而形成。所謂非摻雜是指並非有意圖地添加雜質。

設置在載流子遷移層31上的載流子供給層32由能帶隙(energy gap)比載流子遷移層31大、且晶格常數(lattice constant)比載流子遷移層31小的氮化物半導體構成。作為載流子供給層32，可採用非摻雜的Al_XGa_1-XN。

載流子供給層32以例如MOCVD法等的磊晶生長而形成在載流子遷移層31上。由於載流子供給層32和載流子遷移層31的晶格常數不同，故而產生由晶格應變導致的壓電極化(piezoelectric polarization)。通過該壓電極化和載流子供給層32的結晶所具有的自發極化，在異質接面附近的載流子遷移層31上產生高密度的載流子，並且形成作為電流通路(通道)的二維運載氣體層33。

以下，使用第5圖至第10圖說明本發明實施方式的氮化物半導體裝置1的製造方法。在此，對第1圖所示的氮化物半導體裝置1示例地說明製造方法。另外，以下說明的氮化物半導體裝置的製造 方法為其中一種實施方式，本領域具有通常知識者都可以了解，在其中的實施例中，氮化物半導體裝置可透過除此之外的各種製造方法來製作。

(I)如第5圖所示，在基板10上形成緩衝層20。進而，在緩衝層20上依序使載流子遷移層31以及載流子供給層32磊晶生長，形成氮化物半導體層30。

(II)接著，如第6圖所示，在載流子供給層32上形成第一絕緣膜41。進而在第一絕緣膜41的整個面上形成第二絕緣膜42。另外，就後述的開口部400形成時的等向性蝕刻的蝕刻率而言，至少以第二絕緣膜42比第一絕緣膜41大的方式選擇第一絕緣膜41以及第二絕緣膜42的材料。

(III)使用例如微影方式，如第7圖所示，在第一絕緣膜41及第二絕緣膜42的預定位置形成開口部510、520。例如，以光阻膜為遮罩將預定設置形成第一主電極51和第二主電極52位置的第一絕緣膜41及第二絕緣膜42蝕刻除去。

(IV)以埋入開口部510、520的方式在第二絕緣膜42上形成金屬膜。之後，使用微影製程等對該金屬膜進行圖案化。由此，如第8圖所示，形成埋入開口部510而設置的第一主電極51、埋入開口部520而設置的第二主電極52。

(V)將光阻膜90作為蝕刻遮罩，利用非等向性蝕刻例如乾蝕刻製程，將欲形成控制電極53位置的第二絕緣膜42在厚度方向上蝕刻除去。此時，如第9圖所示，於本發明較佳實施例中，第二絕緣膜42的一部分還殘留在第一絕緣膜41上，這是因為，在後續的製程中使用濕蝕刻將第一絕緣膜41蝕刻除去時，若在未殘留有第二絕緣膜42的狀態下蝕刻第一絕緣膜41，則在第一絕緣膜41的側面410容易產生段差，傾斜面恐怕不會具有一樣的傾斜。因此，在非等向性蝕刻中，理想的是將第二絕緣膜42除去至膜厚方向的中途。例如，以100nm~200nm左右的膜厚殘留第二絕緣膜42。

(VI)將光阻膜90作為蝕刻遮罩，利用等向性蝕刻例如濕蝕刻製程，以將第二絕緣膜42的剩餘部分以及第一絕緣膜41除去，直至氮化物半導體層30的一部分表面露出。於本發明一個實施例中，在此等向性蝕刻中，第一絕緣膜41的蝕刻率比第二絕緣膜42的蝕刻率小。因此，藉由相較於第二絕緣膜42的蝕刻率對第一絕緣膜41的蝕刻率較小的等向性蝕刻，除去第二絕緣膜42與第一絕緣膜41。因此，如第10圖所示，其蝕刻結果會形成開口部400，且氮化物半導體層30的表面300與第一絕緣膜41的側面410構成的第一傾斜角θ 1比氮化物半導體層30的表面300與將第二絕緣膜42的側面420延長的延長線L構成的第二傾斜角θ2小。

(VII)在將光阻膜90除去之後，以埋入開口部400的方式在第二 絕緣膜42上形成金屬膜，對該金屬膜進行圖案化。由此，在開口部400以與氮化物半導體層30相接的方式與控制電極53一同形成場極板60。另外，也可以使用分離法(lift-off)形成控制電極53以及場極板60。由以上說明，完成第1圖所示的氮化物半導體裝置1。

於本發明一個實施例中，除了第一絕緣膜41的等向性蝕刻的蝕刻率比第二絕緣膜42小的條件以外，第一絕緣膜41和第二絕緣膜42並無任何特別的條件。因此，第一絕緣膜41、第二絕緣膜42可採用通常用作層間絕緣膜的氧化矽(SiO_X)膜、氮化矽(SiN)膜、四乙氧基矽烷(TEOS)膜、添加有硼、磷的硼磷矽玻璃(borophosphosilicate glass,BPSG)膜、添加有磷的磷矽玻璃(phosphosilicate glass,PSG)膜等。

例如，第一絕緣膜41使用BPSG膜，第二絕緣膜42使用SiO_X膜或TEOS膜。或者，第一絕緣膜41使用TEOS膜，第二絕緣膜使用SiO_X膜。

於本發明另外一個實施例中，第一絕緣膜41和第二絕緣膜42也可以使用同一材料。此時，只要以第一絕緣膜41的蝕刻率比第二絕緣膜42小的方式將第一絕緣膜41改質即可。例如，在形成了第一絕緣膜41之後，通過熱處理等將第一絕緣膜41的蝕刻率減小。然後，在該第一絕緣膜41上將與第一絕緣膜41同一材料的膜作為第二絕緣膜42形成。

第一絕緣膜41的膜厚只要是以希望的角度可確實地形成第一傾斜角θ 1的膜厚即可，依製程準確性而異，例如為100 nm~200 nm左右。其中，以在乾蝕刻時氮化物半導體層30的表面300不露出的方式，以一特定的限度(margin)決定第一絕緣膜41的膜厚。第二絕緣膜42的膜厚以第一絕緣膜41和第二絕緣膜42的總膜厚為所希望的層間膜厚的方式設定。例如，第二絕緣膜42的膜厚為250 nm~1000 nm左右。

根據各電極要求的膜厚、第一絕緣膜41與第二絕緣膜42的蝕刻率之差等來決定第一絕緣膜41和第二絕緣膜42的膜厚。

另外，在第一絕緣膜41或第二絕緣膜42使用了BPSG膜的情況下，在距氮化物半導體層30較近的位置存在BPSG膜。因此，通過BPSG膜能夠防止來自外部的浮游離子等的影響，並且能夠確保動作時的氮化物半導體裝置1中的電位的穩定。

基板10可採用矽(Si)基板、碳化矽(SiC)基板、氮化鎵(GaN)基板等半導體基板、藍寶石基板、陶瓷基板等絕緣體基板。例如，基板10通過採用容易大口徑化的矽基板，能夠降低氮化物半導體裝置1的製造成本。

緩衝層20能夠由MOCVD法等磊晶生長法形成。在第1圖中， 將緩衝層20圖示為一層，但也可以以多層形成緩衝層20。例如，可以將緩衝層20形成為將由氮化鋁(AlN)構成的第一子層(第一副層)和由GaN構成的第二子層(第二副層)交替層積的多層構造緩衝層。另外，緩衝層20與HEMT的動作無直接關係，故而也可以省去緩衝層20。緩衝層20的構造、設置根據基板10的材料等決定。

第一主電極51及第二主電極52通過可與氮化物半導體層30低電阻接觸(歐姆接觸)的金屬形成。第一主電極51及第二主電極52可採用例如鋁(Al)、鈦(Ti)等。或者作為Ti和Al的層積體結構，形成第一主電極51及第二主電極52。控制電極53、場極板60例如可採用鎳金(NiAu)等。

如以上說明地，根據本發明實施方式的氮化物半導體裝置1的製造方法，可準確良好並穩定地形成對控制電極53的汲極側端部的電場有效緩和的、端部具有緩和傾斜的底部的場極板60。特別是，通過以第一絕緣膜41和第二絕緣膜42存在的狀態對等向性蝕刻後的開口部400進行等向性蝕刻，能夠穩定地得到緣由於第一絕緣膜41與第二絕緣膜42的蝕刻率差的形狀的開口部400。

與僅由濕蝕刻的等向性蝕刻形成開口部400的情況相比，通過如上所述地將非等向性蝕刻和等向性蝕刻組合，能夠準確良好地形成開口部400。即，能夠抑制開口部400的開口尺寸的擴大，使得開口部400的微細設計、微細加工容易。

另外，在氮化物半導體層30上的層積絕緣膜為一層的情況下，難以使開口部400的傾斜緩和。例如，在如第11A圖所示地通過將光阻膜90作為遮罩的非等向性蝕刻將層積絕緣膜40在膜厚方向上蝕刻除去至中途，然後如第11B圖所示地通過等向性蝕刻將層積絕緣膜40蝕刻除去至氮化物半導體層30的表面露出的情況下，不能夠使開口部400的側面傾斜緩和。若要將開口部400的側面傾斜緩和，則開口部400的面積增大，氮化物半導體裝置1變得大型化。

因此，如本發明實施方式的氮化物半導體裝置1的製造方法那樣地，通過將蝕刻率不同的第一絕緣膜41和第二絕緣膜42層積，能夠不使開口部400的面積增大，就能夠使開口部400的底部的側面的傾斜緩和。由此，能夠製造將電場集中緩和且抑制閘極漏電流的氮化物半導體裝置1。基於不使電流崩塌現象惡化等的理由而使層積絕緣膜40的膜厚較厚的情況下，氮化物半導體裝置1的構造特別有效。

另外，根據以上說明的製造方法，能夠利用通用的設備、技術製造氮化物半導體裝置1，無需特別的裝置及高度的製程技術。

另外，也可以在設置控制電極53的開口部400的底面，將氮化物半導體層30的上部的一部分蝕刻，將氮化物半導體裝置1形成為閘極凹陷構造。由此，能夠實現常關(normally off)特性。

〔第一變形例〕

如第12圖所示，也可以在控制電極53與第二主電極52之間，在氮化物半導體層30上設置場極板60S。場極板60S和第一主電極51電連接。

通過將場極板60S設置在控制電極53(閘極)與第二主電極52(汲極)之間，進一步緩和閘極的汲極側端部的電場集中。此時，如第12圖所示，在埋入場極板60S的層積絕緣膜40的開口部，與第1圖所示的開口部400同樣地，使第一絕緣膜41和第二絕緣膜42的側面傾斜，並且第二絕緣膜42的斜面的第二傾斜角θ 2比第一絕緣膜41的斜面的第一傾斜角θ 1大。因此，在第12圖所示的氮化物半導體裝置1中，也不使氮化物半導體裝置1的面積增大而緩和電場，可抑制閘極漏電流。

另外，在第12圖所示的氮化物半導體裝置1中，控制電極53的與第二主電極52相對的側面通過場極板60S被遮蔽住。因此，通過將場極板60S和第一主電極(源極)電連接，能夠降低氮化物半導體裝置1的米勒電容(Miller capacitance)。即，通過將場極板60S設置在閘極與汲極之間，降低閘極與汲極間的電容。由此，能夠使氮化物半導體裝置1高速動作。

〔第二變形例〕

第13圖表示作為蕭特基二極體(Schottky Barrier Diode,SBD)形成有氮化物半導體裝置1的例子。在第13圖所示的氮化物半導體裝置1中，與HEMT的情況同樣地，例如通過由GaN構成的載流子遷移層31和由AlGaN膜構成的載流子供給層32構成氮化物半導體層30。並且，在氮化物半導體層30上，作為第一主電極的陽極電極71和作為第二主電極的陰極電極72彼此分開設置。

在陽極電極71與載流子供給層32之間形成蕭特基接面(schottky junction)，在陰極電極72與載流子供給層32之間形成歐姆接面(Ohmic junction)。由此，經由二維運載氣體層33，電流在陽極電極71與陰極電極72之間流動。

在第13圖所述的氮化物半導體裝置1中，將場極板60S與陽極電極71的陰極電極72側的端部(以下，稱為「陰極側端部」)連接而設置在層積絕緣膜40上。通過場極板60控制陽極電極71的陰極側端部的過渡層的曲率，使集中在陽極電極71的陰極側端部的電場集中緩和。因此，在第13圖所述的氮化物半導體裝置1中，抑制關閉動作時的洩漏電流。

此時，如第13圖所示，在與場極板60連接的陽極電極71與氮化物半導體層30相接的開口部400，與第1圖所示的開口部400同樣地，對第一絕緣膜41及第二絕緣膜42的側面賦予傾斜。即，以氮化物半導體層30的表面300與第一絕緣膜41的側面410構成的 第一傾斜角θ 1比氮化物半導體層30的表面300與將第二絕緣膜42的側面420延長的延長線L構成的第二傾斜角θ 2小的方式形成有開口部400。

因此，在第13圖所示的氮化物半導體裝置1中，不使氮化物半導體裝置1的面積增大，即可緩和電場，並抑制閘極漏電流。

如上所述，本發明通過實施方式進行了說明，但構成其公開的一部分的論述及圖式並不用於限定本發明，本領域具有通常知識者能夠由該公開可容易地想到各種替代實施方式、實施例以及運用技術。

例如，也可以將場極板60與第一主電極51或控制電極53以外的、供給固定為一定值的電壓的固定電極連接。即，通過將場極板60交流地設定為可視為GND的一定電位，能夠緩和控制電極53的端部的電場集中。也可以將場極板60與GND連接。

這樣，本發明顯然包含說明書中未記載的各種實施方式等。因此，本發明的技術範圍僅由申請專利範圍的保護範圍中的發明特定事項進行限定。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍 所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1‧‧‧氮化物半導體裝置

10‧‧‧基板

20‧‧‧緩衝層

30‧‧‧氮化物半導體層

30M‧‧‧氮化物半導體層

31‧‧‧載流子遷移層

31M‧‧‧GaN層

32‧‧‧載流子供給層

32M‧‧‧AlGaN層

33‧‧‧二維運載氣體

40‧‧‧層間絕緣膜

51M‧‧‧源極電極

52‧‧‧第二主電極

520‧‧‧開口部

52M‧‧‧汲極電極

53‧‧‧控制電極

53M‧‧‧閘極電極

60‧‧‧場極板

60M‧‧‧場極板

60S‧‧‧場極板

90‧‧‧光阻

400‧‧‧開口部

40M‧‧‧層間絕緣膜

41‧‧‧第一絕緣膜

42‧‧‧第二絕緣膜

51‧‧‧第一主電極

510‧‧‧開口部

400M‧‧‧開口部

410‧‧‧側面

420‧‧‧側面

71‧‧‧陽極電極

72‧‧‧陰極電極

第1圖是表示本發明實施方式的氮化物半導體裝置的構造的示意剖面圖。

第2圖是表示氮化物半導體裝置的元件模擬模型的構造的示意圖。

第3A圖與第3B圖是表示氮化物半導體裝置的閘極漏電流的圖表，其中第3A圖是元件模擬結果，第3B圖是製成的元件的測定結果。

第4A圖至第4C圖是表示閘極端部的電場分佈的示意圖，其中第4A圖是元件模型A的電場分佈，第4B圖是元件模型B的電場分佈，第4C圖是氮化物半導體層內部的通道方向的電場分佈。

第5圖是用於說明本發明實施方式的氮化物半導體裝置的製造方法的剖面圖(之一)。

第6圖是用於說明本發明實施方式的氮化物半導體裝置的製造方法的剖面圖(之二)。

第7圖是用於說明本發明實施方式的氮化物半導體裝置的製造方法的剖面圖(之三)。

第8圖是用於說明本發明實施方式的氮化物半導體裝置的製造方法的剖面圖(之四)。

第9圖是用於說明本發明實施方式的氮化物半導體裝置的製造方法的剖面圖(之五)。

第10圖是用於說明本發明實施方式的氮化物半導體裝置的製造方法的剖面圖(之六)。

第11A圖與第11B圖是用於說明比較例的氮化物半導體裝置的製造方法的工序剖面圖，其中第11A圖表示乾蝕刻後的層間絕緣膜的形狀，第11B圖表示濕蝕刻後的層間絕緣膜的形狀。

第12圖是表示本發明實施方式的第一變形例的氮化物半導體裝置的構造的示意剖面圖。

第13圖是表示本發明實施方式的第二變形例的氮化物半導體裝置的構造的示意剖面圖。

1‧‧‧氮化物半導體裝置

10‧‧‧基板

20‧‧‧緩衝層

30‧‧‧氮化物半導體層

31‧‧‧載流子遷移層

32‧‧‧載流子供給層

33‧‧‧二維運載氣體

300‧‧‧表面

40‧‧‧層間絕緣膜

41‧‧‧第一絕緣膜

42‧‧‧第二絕緣膜

51‧‧‧第一主電極

52‧‧‧第二主電極

53‧‧‧控制電極

60‧‧‧場極板

400‧‧‧開口部

410‧‧‧側面

420‧‧‧側面

Claims (6)

1. 一種氮化物半導體裝置，包含：一氮化物半導體層；一第一絕緣膜，設置在該氮化物半導體層上；一第二絕緣膜，設置在該第一絕緣膜上；一第一主電極及一第二主電極，相互分開地設置在該氮化物半導體層上；以及一場極板，設置在該第一主電極與該第二主電極之間的該第二絕緣膜上，並經由設於該第一絕緣膜及該第二絕緣膜中的一開口部與該氮化物半導體層連接，其中在該開口部中，該氮化物半導體層的表面與該第一絕緣膜的側面構成的一第一傾斜角比該氮化物半導體層的表面與將該第二絕緣膜的側面延長的延長線構成的一第二傾斜角小。
2. 如申請專利範圍第1項所述之氮化物半導體裝置，其中該第一絕緣膜的蝕刻率比該第二絕緣膜的蝕刻率小。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之氮化物半導體裝置，還包含設置在該第一主電極與該第二主電極之間的該氮化物半導體層上的一控制電極，該場極板與該控制電極連接並設置在該控制電極與該第二主電極之間。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之氮化物半導體裝置，還包 含設置在該第一主電極與該第二主電極之間的該氮化物半導體層上的一控制電極，該場極板設置在該控制電極與該第二主電極之間的該氮化物半導體層上，並且該場極板與該第一主電極電連接。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之氮化物半導體裝置，其中該第一主電極和該第二主電極中的任一方和該場極板連接。
6. 一種氮化物半導體裝置的製造方法，用於製造在主面上具有一第一主電極及一第二主電極的氮化物半導體裝置，其中該製造步驟包含：在一氮化物半導體層上形成一第一絕緣膜；在該第一絕緣膜上形成一第二絕緣膜；將該第一絕緣膜及該第二絕緣膜的一部分選擇地除去，直到該氮化物半導體層的一部分表面露出，以該氮化物半導體層的表面與該第一絕緣膜的側面構成的一第一傾斜角比該氮化物半導體層的表面與將該第二絕緣膜的側面延長的延長線構成的一第二傾斜角小的方式形成一開口部；以及在該第一主電極與該第二主電極之間的該第二絕緣膜上形成一場極板，經由該開口部將該氮化物半導體層和該場極板連接。