半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置例如能夠適用于在民用設(shè)備的電源電 路等中使用的功率開關(guān)元件，并由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成。
【背景技術(shù)】
[0002] W氮化嫁（GaN)為代表的III族氮化物半導(dǎo)體是例如氮化嫁（GaN) W及氮化侶 (A1N)的禁帶寬度在室溫下分別是較大的3. 4eV W及6. 2eV的寬帶隙半導(dǎo)體，具有絕緣擊穿 電場較大、并且電子飽和速度比神化嫁（GaAs)等的化合物半導(dǎo)體、娃（Si)等的電子飽和速 度大的特征。因此，作為高頻用電子器件或者高功率電子器件，使用GaN類的化合物半導(dǎo)體 材料的場效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor ;陽T)研究開發(fā)正在盛行。
[000引 GaN等的氮化物半導(dǎo)體材料由于可得到與A1N或者氮化銅（InN)的各種混晶，因此 能夠與現(xiàn)有的GaAs等的神類半導(dǎo)體材料相同地形成異質(zhì)結(jié)。在基于氮化物半導(dǎo)體的異質(zhì) 結(jié)、例如AlGaN/GaN異質(zhì)構(gòu)造中，具有在其界面上因自發(fā)極化W及壓電極化產(chǎn)生的高濃度 且高遷移率的載流子即使在不滲雜雜質(zhì)的狀態(tài)下也會發(fā)生該一特征。因此，若使用氮化物 半導(dǎo)體制作晶體管，則能夠進(jìn)行高速動作。
[0004] 此夕 F，該里，AlGaN 表示 AlxGai _xN(其中，X 滿足 0<X<1。），InGaN 表示 IriyGai _ yN(其中，y 滿足0 < y < 1。），AlInN 表示 AlzIni-zN(其中，z 滿足0 < z < 1。），InAlGaN 表示InyAlxGal_x-yN(其中，x、y滿足0<x<l、0<y<l、0<x+y<l。）。該記載在 W下也是相同的。
[0005] W往，作為由將柵極電極形成為指狀的氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置、即氮化 物半導(dǎo)體裝置，已知有W下的專利文獻(xiàn)1所述的半導(dǎo)體裝置。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[000引專利文獻(xiàn)1 ;日本特開2012 - 023074號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 上述專利文獻(xiàn)1所述的氮化物半導(dǎo)體裝置由于在電極布線正下方具有帶導(dǎo)電性 的氮化物半導(dǎo)體層，因此具有因電極布線產(chǎn)生寄生電容并且在源極電極、漏極電極與柵極 電極之間產(chǎn)生泄漏電流該一問題。
[0010] 本發(fā)明要解決的問題是減少氮化物半導(dǎo)體裝置的寄生電容W及泄漏電流。
[0011] 為了解決上述問題，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具備；基板；氮化物半導(dǎo)體層，形成于基 板的上方；形成于氮化物半導(dǎo)體層的上方的源極電極、漏極電極及柵極電極；W及柵極布 線層，形成于氮化物半導(dǎo)體層的上方，并且連接于柵極電極；氮化物半導(dǎo)體層在柵極布線層 的正下方并且是離開柵極電極側(cè)的端部的位置具備高電阻區(qū)域。
[0012] 利用該結(jié)構(gòu)，由于氮化物半導(dǎo)體層在柵極布線層的正下方并且是離開柵極電極側(cè) 的端部的位置具備高電阻區(qū)域，因此即使較寬地形成柵極布線層也能夠抑制柵極周邊的寄 生電容、柵極電流的增大。
[0013] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，源極電極或者漏極電極被柵極電極 與柵極布線層包圍。根據(jù)該優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，從源極電極流出的電子必定通過柵極電極或者柵 極布線層的下方，柵極的夾斷特性提高。
[0014] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，柵極電極被設(shè)為從布線層分支。
[0015] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，源極電極、漏極電極W及柵極電極分 別具有多個，在源極電極與漏極電極之間配置有柵極電極。
[0016] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，源極電極W及漏極電極依次沿柵極 布線層配置。
[0017] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，半導(dǎo)體裝置具有多個布線層，源極電 極、漏極電極W及柵極電極被多個布線層中的鄰接的兩個布線層夾持。
[0018] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，在布線層的兩側(cè)具備源極電極、漏極 電極W及柵極電極。
[0019] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，高電阻區(qū)域包圍源極電極、漏極電極 W及柵極電極。
[0020] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，源極電極與漏極電極隔著布線層而 配置。
[0021] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，源極電極、漏極電極W及柵極電極中 的至少一個在端部具有圓角。根據(jù)該優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，通過使電極端部具有圓角，能夠在電極附 近抑制電場集中。
[0022] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，高電阻區(qū)域在內(nèi)端部具有圓角。根據(jù) 該優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，通過使高電阻區(qū)域的內(nèi)端部具有圓角，能夠在高電阻區(qū)域附近抑制電場集 中。
[0023] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，在柵極電極正下方的氮化物半導(dǎo)體 層形成有槽部。
[0024] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，在布線層正下方、并且是高電阻區(qū)域 的附近的氮化物半導(dǎo)體層形成有槽部。
[0025] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，槽部包圍源極電極或者漏極電極。
[0026] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，柵極電極正下方的槽部設(shè)為從布線 層正下方的槽部分支。
[0027] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，槽部的端部具有圓角。根據(jù)該優(yōu)選的 結(jié)構(gòu)，通過使槽部的端部具有圓角，能夠在該槽部的端部附近抑制電場集中。
[002引關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，在布線層的兩側(cè)具備源極電極、漏極 電極W及柵極電極，并且在布線層正下方、并且是高電阻區(qū)域的兩側(cè)附近的氮化物半導(dǎo)體 層形成有槽部。
[0029] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，半導(dǎo)體裝置具有形成于氮化物半導(dǎo) 體層的上方的焊盤，柵極布線層連接于焊盤。
[0030] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，半導(dǎo)體裝置具有多個柵極電極W及 柵極布線層，多個柵極電極中的兩個夾在源極電極與漏極電極之間，并且夾在源極電極與 漏極電極之間的兩個柵極電極與柵極布線層中的互不相同的兩個柵極布線層連接。
[0031] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，兩個柵極電極與兩個柵極布線層中 的一個柵極電極與柵極布線層包圍源極電極，另一個柵極電極與柵極布線層包圍漏極電 極。
[0032] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，兩個柵極布線層隔著源極電極W及 漏極電極而對置，源極電極W及漏極電極具有多個，源極電極W及漏極電極沿兩個柵極布 線層而交替配置。
[0033] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，在柵極電極正下方的氮化物半導(dǎo)體 層形成有槽部。
[0034] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，在柵極電極W及柵極布線層與氮化 物半導(dǎo)體層之間形成有P型半導(dǎo)體層。
[0035] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，P型半導(dǎo)體層形成于柵極電極正下方 W及布線層正下方并且是高電阻區(qū)域的附近，柵極電極W及布線層覆蓋P型半導(dǎo)體層。
[0036] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，在柵極電極W及柵極布線層與氮化 物半導(dǎo)體層之間形成有絕緣層。
[0037] 關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，高電阻區(qū)域通過向氮化物半導(dǎo)體層 進(jìn)行離子注入而形成。
[003引關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步優(yōu)選的是，氮化物半導(dǎo)體層具有組分不同、并且 彼此相接的兩個層，高電阻區(qū)域通過蝕刻形成至到達(dá)兩個層的界面。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體，能夠提高晶體管的夾斷特性，并且抑制柵極布線中 的寄生電容與泄漏電流。
【附圖說明】
[0040] 圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0041] 圖2是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的實(shí)施例1 - 1的氮化物半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0042] 圖3是表示該氮化物半導(dǎo)體裝置的Ids - Vds特性的圖。
[0043] 圖4是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的變形例1 - 1的氮化物半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0044] 圖5是該實(shí)施方式的實(shí)施例1 - 2的氮化物半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0045] 圖6是該實(shí)施方式的實(shí)施例1 - 3的氮化物半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0046] 圖7是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0047] 圖8是該氮化物半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0048] 圖9是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的變形例2 - 1的氮化物半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0049] 圖10是該實(shí)施方式的變形例2 - 2的氮化物半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0050] 圖11是該實(shí)施方式的變形例2 - 3的氮化物半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0化1] 圖12是本發(fā)明的第3實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0052] 圖13是本發(fā)明的第3實(shí)施方式的實(shí)施例3 - 1的氮化物半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0053] 圖14是該實(shí)施方式的變形例3 - 1的氮化物半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0054] 圖15是該實(shí)施方式的實(shí)施例3 - 2的氮化物半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0055] 圖16是該實(shí)施方式的實(shí)施例3 - 3的氮化物半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0056] 圖17是該實(shí)施方式的變形例3 - 2的氮化物半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0057] 圖18是本發(fā)明的第4實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[005引圖19是本發(fā)明的第4實(shí)施方式的實(shí)施例4 - 1的氮化物半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0059] 圖20是該實(shí)施方式的實(shí)施例4 - 2的氮化物半導(dǎo)體裝置的剖視圖。