半导体装置制造方法及图纸

提供耐压高的晶体管。在第1方向上层叠第1氮化物半导体层和第2氮化物半导体层。第1以及第2氮化物半导体层形成异质结，在第1氮化物半导体层引起二维载流子气。漏极电极在第3方向上隔着栅极电极与源极电极对置。源极电极以及漏极电极与第1氮化物半导体层导通。第1以及第2氮化物半导体层与栅极电极8形成肖特基结。第1层在第3方向X上位于栅极电极与漏极电极之间且与栅极电极接触，在第2方向上与第2氮化物半导体层接触。第1层是绝缘体、本征半导体、具有与第2氮化物半导体层相反的导电类型的半导体中的任意物体，抑制在第1方向上与第1层对置的第1氮化物半导体层引起二维载流子气。第1氮化物半导体层引起二维载流子气。第1氮化物半导体层引起二维载流子气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置


[0001]本公开涉及半导体装置。

技术介绍

[0002]在利用无线通信例如卫星通信的通信系统中，采用高输出并且在高频下动作的半导体装置。采用作为该半导体装置使用氮化物半导体的晶体管，提高该半导体装置的性能。
[0003]在使用氮化物半导体的晶体管中，带隙不同的两种化合物半导体形成异质结。在异质结的界面(以下称为“异质界面”)引起二维载流子气(2DCG：2dimensional carrier gas)。二维载流子气是二维电子气(2DEG：2dimensional electron gas)和二维空穴气(2DHG：2dimensional hole gas)的总称。
[0004]高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor：以下称为“HEMT”)利用二维载流子气。HEMT是高输出并且在高频下动作。
[0005]近年来，伴随通信的数字化以及比特率的上升，要求通信系统的低失真化。为了应对上述要求，不仅需要应用失真补偿电路，而且还需要HEMT其自身的线性的改善。
[0006]HEMT的互导具有随着漏极电流增加而临时增加，在达到峰值后急速降低的非线性。在以高频化为目的而缩短HEMT的栅极长时，使该非线性增大。为了解决上述非线性的增大，利用在使用硅的半导体装置中开发的技术，进行各种研究。
[0007]例如在非专利文献1中，公开以多栅极元件为参考的构造。在专利文献4中也公开类似的构造。在该构造(以下暂称为“埋入栅极排列构造”)中，在形成异质界面的外延层，在一个方向上排列并埋入各自为柱状的多个栅极电极。多个栅极电极彼此在离开外延层的位置连接。在埋入栅极排列构造中，耗尽层扩展到埋入的栅极电极的侧面以及底面，在位于埋入的栅极电极彼此之间的外延层中沟道关闭。
[0008]例如在专利文献1、专利文献2、专利文献3中，公开使沟道变窄的构造(以下暂称为“窄沟道构造”)。在窄沟道构造中，在细线状地加工的外延层之上附着地形成栅极电极。在窄沟道构造中，外延层相对源极电极以及漏极电极接触的面积小，接触电阻大。缩短连接漏极电极和源极电极的方向上的外延层的长度，降低接触电阻。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1：日本特开2009
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212291号公报
[0012]专利文献2：日本特表2016
‑
512927号公报
[0013]专利文献3：日本特开平5
‑
275436号公报
[0014]专利文献4：日本特表2020
‑
526921号公报
[0015]非专利文献
[0016]非专利文献1：K.Shinohara et.al，"GaN
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Based Field
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Effect Transistors With Laterally Gated Two
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Dimensional Electron Gas"，IEEE Electron Device Lett.39
‑
3，417，2018.

技术实现思路

[0017]在具有栅极电极的晶体管中，根据晶体管的耐压的观点，优选在栅极电极的附近缓和电场的集中(电场集中)。在该缓和中例如利用所谓场板构造。认为场板构造增大栅极电极与其他电极之间的静电电容(例如栅极
‑
漏极间电容以及栅极
‑
源极间电容)。
[0018]本公开所涉及的半导体装置具备：半导体层群，具有在第1方向上层叠的第1氮化物半导体层和第2氮化物半导体层；多个栅极电极，分别在与所述第1方向不同的第2方向上与所述第2氮化物半导体层接触，沿着所述第2方向排列；导体，将所述多个栅极电极彼此电连接，位于离开所述半导体层群的位置；源极电极，在与所述第1方向以及所述第2方向都不同的第3方向上与所述多个栅极电极对置，与所述第1氮化物半导体层导通；漏极电极，在所述第3方向上隔着所述多个栅极电极与所述源极电极对置，与所述第1氮化物半导体层导通；以及第1层，在所述第3方向上位于所述多个栅极电极与所述漏极电极之间且与所述多个栅极电极接触，在所述第2方向上与所述第2氮化物半导体层接触。所述第1氮化物半导体层和所述第2氮化物半导体层形成异质结，在所述第1氮化物半导体层中引起二维载流子气。所述第1氮化物半导体层以及所述第2氮化物半导体层与所述多个栅极电极的各个栅极电极形成肖特基结。所述第1层是绝缘体、本征半导体、具有与所述第2氮化物半导体层相反的导电类型的半导体中的任意物体，抑制在所述第1方向上与所述第1层对置的所述第1氮化物半导体层中引起二维载流子气。
[0019]提供耐压高的半导体装置。
[0020]本公开的目的、特征、方式以及优点通过以下的详细的说明和附图将变得更加明确。
附图说明
[0021]图1是例示实施方式1的半导体装置的构造的立体图。
[0022]图2是例示实施方式1的半导体装置的构造的俯视图。
[0023]图3是例示图2的位置AA处的实施方式1的半导体装置的剖面的剖面图。
[0024]图4是例示图2的位置BB处的实施方式1的半导体装置的剖面的剖面图。
[0025]图5是例示图2的位置CC处的实施方式1的半导体装置的剖面的剖面图。
[0026]图6是例示实施方式2的半导体装置的构造的俯视图。
[0027]图7是例示图6的位置AA处的实施方式2的半导体装置的剖面的剖面图。
[0028]图8是例示实施方式3的半导体装置的构造的俯视图。
[0029]图9是例示图8的位置AA处的实施方式3的半导体装置的剖面的剖面图。
[0030]图10是例示实施方式4的半导体装置的构造的俯视图。
[0031]图11是例示图10的位置AA处的实施方式4的半导体装置的剖面的剖面图。
[0032]图12是例示实施方式5的半导体装置的构造的俯视图。
[0033]图13是例示图12的位置AA处的实施方式5的半导体装置的剖面的剖面图。
[0034]图14是例示实施方式6的半导体装置的构造的俯视图。
[0035]图15是例示图14的位置AA处的实施方式6的半导体装置的剖面的剖面图。
[0036]图16是例示实施方式7的半导体装置的构造的俯视图。
[0037]图17是例示图16的位置AA处的实施方式7的半导体装置的剖面的剖面图。
[0038]图18是例示实施方式8的半导体装置的构造的俯视图。
[0039]图19是例示图18的位置AA处的实施方式8的半导体装置的剖面的剖面图。
[0040]图20是例示图18的位置CC处的实施方式8的半导体装置的剖面的剖面图。
[0041]图21是例示实施方式9的半导体装置的构造的俯视图。
[0042]图22是例示图21的位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，具备：半导体层群，具有在第1方向上层叠的第1氮化物半导体层和第2氮化物半导体层；多个栅极电极，分别在与所述第1方向不同的第2方向上与所述第2氮化物半导体层接触，沿着所述第2方向排列；导体，将所述多个栅极电极彼此电连接，位于离开所述半导体层群的位置；源极电极，在与所述第1方向以及所述第2方向都不同的第3方向上与所述多个栅极电极对置，与所述第1氮化物半导体层导通；漏极电极，在所述第3方向上隔着所述多个栅极电极与所述源极电极对置，与所述第1氮化物半导体层导通；以及第1层，在所述第3方向上位于所述多个栅极电极与所述漏极电极之间且与所述多个栅极电极接触，在所述第2方向上与所述第2氮化物半导体层接触，所述第1氮化物半导体层和所述第2氮化物半导体层形成异质结，在所述第1氮化物半导体层引起二维载流子气，所述第1氮化物半导体层以及所述第2氮化物半导体层与所述多个栅极电极的各个栅极电极形成肖特基结，所述第1层是绝缘体、本征半导体、具有与所述第2氮化物半导体层相反的导电类型的半导体中的任意物体，抑制在所述第1方向上与所述第1层对置的所述第1氮化物半导体层引起所述二维载流子气。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第1层是具有与所述第2氮化物半导体层相反的导电类型的半导体。3.根据权利要求1或者2所述的半导体装置，其中，所述第1层与所述漏极电极接触。4.根据权利要求1或者2所述的半导体装置，其中，在所述第3方向上，所述第1层的长度比所述多个栅极电极与所述漏极电极之间的距离短。5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的半导体装置，其中，所述第2方向上的所述第1层的长度随着沿着所述第3方向离开所述多个栅极电极而减少。6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的半导体装置，其中，所述第1方向上的所述第1层的长度随着沿着所述第3方向离开所述多个栅极电极而减少。7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的半导体装置，其中，还具备第2层，该第2层在所述第3方向上位于所述多个栅极电极与所述源极电极之间且与所述多个栅极电极接触，所述第2层是绝缘体、本征半导体、具有与所述第2氮化物半导体层相反的导电类型的半导体中的任意物体，抑制在所述第1方向上与所述第2层对置的所述第1氮化物半导体层引起所述二维载流子气。8.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，所述第2层是具有与所述第2氮化物半导体层...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村茉里香，宇佐美茂佳，滝口雄贵，山田高宽，斋藤尚史，绵引达郎，柳生荣治，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：