半导体装置制造方法及图纸

根据本发明专利技术的一种实施方式，半导体装置具有第一氮化物半导体层、本征氮化物半导体层、以及具有Al的第二氮化物半导体层。所述本征氮化物半导体层设置于所述第一氮化物半导体层的第一侧。所述第二氮化物半导体层设置于所述本征氮化物半导体层的与所述第一氮化物半导体层相对的一侧。所述第一氮化物半导体层在所述第一氮化物半导体层、所述本征氮化物半导体层以及所述第二氮化物半导体层层叠的方向上具有第一浓度和低于所述第一浓度的第二浓度重复出现的碳分布。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】半导体装置(关联申请的引用)本申请以于2014年6月18日申请的在先的日本专利申请2014-125531号的权利的利益为基础，并且要求其利益，其全部内容通过引用被包含于此。
在此说明的实施方式全部涉及半导体装置。
技术介绍
氮化物半导体除了被用于发光器件以外，由于其临界电场强度高，也被用于功率器件，近年来，要求其更进一步的高耐压化。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供高耐压化的半导体装置。根据一种实施方式，半导体装置具有第一氮化物半导体层、本征氮化物半导体层、以及具有A1的第二氮化物半导体层。所述本征氮化物半导体层设置在所述第一氮化物半导体层的第一侧。所述第二氮化物半导体层设置在所述本征氮化物半导体层的与所述第一氮化物半导体层相对的一侧。所述第一氮化物半导体层在所述第一氮化物半导体层、所述本征氮化物半导体层以及所述第二氮化物半导体层层叠的方向上具有第一浓度和低于所述第一浓度的第二浓度重复出现的碳分布。根据上述构成的半导体装置，能够提供高耐压化的半导体装置。【附图说明】图1是表示实施方式1的半导体装置的截面示意图的一个例子。图2A是表示图1所示的半导体装置所含的C-AlxGai…层中的碳的浓度分布的具体例的图的一个例子。图2B是表示图1所示的半导体装置所含的C-AlxGai…层中的碳的浓度分布的另一具体例的图的一个例子。图2C是表示图1所示的半导体装置所含的C-AlxGai…层中的碳的浓度分布的又一具体例的图的一个例子。图3A是表示图1所示的半导体装置所含的C-AlxGai…层中的碳以及铝的浓度分布的具体例的图的一个例子。图3B是表示图1所示的半导体装置所含的C-AlxGai…层中的碳以及铝的浓度分布的另一具体例的图的一个例子。图3C是表示图1所示的半导体装置所含的C-AlxGai…层中的碳以及铝的浓度分布的又一具体例的图的一个例子。图4是表示实施方式2的半导体装置的截面示意图的一个例子。图5A是说明图4所示的的截面示意图的一个例子。图5B是说明图4所示的的截面示意图的一个例子。【具体实施方式】以下参照附图对几个实施方式进行说明。在附图中，相同部分附以相同的参照编号，其重复说明适当省略。另外，附图分别用于专利技术的说明以及促进其理解，希望留意的是存在各图中的形状以及尺寸、比例等与实际装置存在不同的地方。在本申请说明书中，关于“层叠”，除了彼此接触重叠的情况以外，还包括在其中插入其它层而重叠的情况。另外，所谓的“设置在……上”，除了直接接触而设置的情况以外，还包括在其中插入其它层而设置的情况。(1)半导体装置图1是表示实施方式1的半导体装置的截面示意图的一个例子。本实施方式的半导体装置包括基板S、缓冲层10、C-AlxGai…层13、i (intrinsic，本征)-GaN层14、以及AlxGai XN 层 15。在本实施方式中，基板S为包含(111)面的Si基板。Si基板的厚度例如为500 μ m以上且2mm以内，更优选为700 μm以上且1.5mm以内。另外，基板S也可以为薄层Si被层叠而成的基体。使用薄层Si被层叠而成的基体时，薄层Si的层厚例如为5nm以上且500nm以内。但是，基板S不限于Si基板，例如也可以使用SiC基板、蓝宝石基板或GaN基板等。缓冲层10在本实施方式中为在基板S上与基板S接触地设置的A1N层。A1N层10的层厚例如为50nm以上且500nm以下，优选为lOOnm以上且300nm以下。此外，也可以使用超晶格结构的多层膜来代替缓冲层10。在此，所谓的“超晶格结构”是指，例如以层厚为5nm的A1N层与层厚为20nm的GaN层为1对，将其多对例如20对交替层叠而成的结构。另外，根据半导体装置整体的层厚和半导体装置的设计，在A1N层10的与基板S相对的一侧，也可以与A1N层10接触地插入AlyGai yN层(0 < y < 1)。此时，AlyGai yN层(0 < y < 1)的层厚例如为lOOnm以上且lOOOnm以下。C-AlxGai XN层13为设置于缓冲层10的与基板S相对的一侧的、含有碳的AlxGalxN层(0彡X < 0.01)。C-Al.Ga! XN层13的层厚例如为lOOnm以上且ΙΟμπι以下，C-AlxGalxN层13中所含的碳的平均浓度例如为1 X 1016cm 3以上且3X 10 19cm 3以下，碳的最小浓度为1 X 101Qcm 3，最大浓度为5X 1019cm 3。由于通过在AlxGa: XN层中添加碳，能够减少漏电流，因此，能够增加作为半导体装置整体的绝缘耐受量，高耐压化成为可能。C-AlxGa!少层13在本实施方式中例如对应于第一氮化物半导体层。关于C-AlxGa: XN层13的详细构成，后面详述。1-GaN层14设置于C_AlxGai XN层13的与缓冲层10相对的一侧。i_GaN层14的层厚例如为0.5 μπι以上且3 μπι以下，关于i_GaN层14的杂质浓度，碳、氧以及娃均小于3X10ncm3。在本实施方式中，1-GaN层14例如对应于本征氮化物半导体层，与缓冲层10相对的一侧例如对应于第一侧。AlxGai XN层15形成于i_GaN层14的与C_AlxGai XN层13相对的一侧，含有非掺杂或η型的AlxGai XN(0 < X彡1)。在1-GaN层14内的1-GaN层14与AlxGai XN层15的界面附近产生二维电子系统30e。由此，1-GaN层14作为通道起作用。在本实施方式中，AlxGai XN层15例如对应于第二氮化物半导体层。关于C-AlxGai XN层13的具体构成，参照图2A至图3C进行详细描述。在设置于本实施方式的半导体装置中的C-AlxGai…层13中，所添加的碳的浓度分布不均匀，在其厚度方向、即在基板S上缓冲层10、C-AlxGai XN层13、1-GaN层14、以及AlxGa! XN层15层叠的方向上变化。C-AlxGai XN层13中的浓度变化的几个具体例如图2A至图2C所示。在图2A的例子中，从C-AlxGai XN层13的缓冲层10侧向1-GaN层14侧，碳浓度以规定比例变化。在图2B的例子中，从C-AlxGai XN层13的缓冲层10侧向i_GaN层14侧，碳浓度呈阶梯式变化。作为碳浓度的变化方式，在图2A以及图2B中，示出了从C_AlxGai…层13的缓冲层10侧向1-GaN层14侧碳浓度递减的例子。这是由于外延生长层足够厚时，若碳的浓度分布一样，则随着成为上层侧、即随着从基板离开，GaN晶体的品质下降。GaN晶体的品质下降诱发在器件工作时电阻增加的现象(电流崩塌)。另外，在本实施方式中，由于使用Si基板作为基板S，因此，若碳浓度一定，则外延生长中难以施加压缩应力。因此，通过从C-AlxGai XN层13的缓冲层10侧向1-GaN层14侧使碳浓度递减，容易施加压缩应力，其结果是，能够得到无裂纹且向上为凸形状的曰曰斤°但是，C-AlxGai XN层13中的浓度的变化并不限于这些例子，例如也可以为如图2C所示的梳子的齿形状那样，从缓冲层10侧向1-GaN层14侧，高浓度区域与(例如有意地阻止了碳的添加)低浓度区域重复出现的方式。在该情况下，例如C-A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，具备：第一氮化物半导体层、设置在所述第一氮化物半导体层的第一侧的本征氮化物半导体层、以及设置在所述本征氮化物半导体层的与所述第一氮化物半导体层相对的一侧的、具有Al的第二氮化物半导体层，所述第一氮化物半导体层在所述第一氮化物半导体层、所述本征氮化物半导体层以及所述第二氮化物半导体层层叠的方向上具有第一浓度与低于所述第一浓度的第二浓度重复出现的碳分布。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：矶部康裕，杉山直治，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP