專利名稱：場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠適用于在民用設(shè)備的電源電路中使用的功率晶體管的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
背景技術(shù)：
氮化物半導(dǎo)體與硅(Si)或GaAs等相比，禁帶寬度、絕緣擊穿電場(chǎng)、電子的飽和漂移速度都大。并且，在以(0001)面為主面的襯底上形成的由AlGaN / GaN形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的晶體管中，通過自發(fā)極化以及壓電極化在異質(zhì)界面處產(chǎn)生二維電子氣(以下也稱為2DEG)。
因此，該異質(zhì)結(jié)構(gòu)的晶體管中，即使什么都不摻雜也能得到IX IO13CnT2程度以上的層載流子一卜々^ ') 濃度的2DEG。將該高濃度的2DEG作為載流子使用的高電子遷移率晶體管(HEMT (High Electron Mobility Transistor))近年來受到注目，提出了各種HEMT結(jié)構(gòu)(異質(zhì)結(jié))的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
圖6是表示專利文獻(xiàn)I所示的以往的場(chǎng)效應(yīng)晶體管500的剖面結(jié)構(gòu)的圖。以下， 還將場(chǎng)效應(yīng)晶體管僅稱為FET (Field Effect Transistor)。并且，以下，還將FET僅稱為器件。
如圖6所示，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管500中，在襯底501上層疊有由第一氮化物半導(dǎo)體 (GaN)形成的第一半導(dǎo)體層510 (動(dòng)作層)和由第二氮化物半導(dǎo)體形成的第二半導(dǎo)體層520 (阻擋層)。第二氮化物半導(dǎo)體的禁帶寬度大于第一氮化物半導(dǎo)體的禁帶寬度。
通過在第一半導(dǎo)體層510上形成第二半導(dǎo)體層520而形成異質(zhì)結(jié)界面。因此，在第一半導(dǎo)體層510的異質(zhì)結(jié)界面附近的區(qū)域形成2DEG層511。
在第二半導(dǎo)體層520中形成有貫通該第二半導(dǎo)體層520而到達(dá)(接觸)第 一半導(dǎo)體層 510 的開口部 521. 1,521. 2。
另外，開口部521. 1、521. 2分別形成為，貫通2DEG層511并到達(dá)該2DEG層511下側(cè)的區(qū)域。
在開口部521.1的內(nèi)部，通過埋入導(dǎo)電性材料而形成作為歐姆電極的源極電極 S50。并且，在開口部521. 2的內(nèi)部，通過埋入導(dǎo)電性材料而形成作為歐姆電極的漏極電極 D50。
在第二半導(dǎo)體層520上，形成作為肖特基電極的柵極電極G50。并且，柵極電極G50 形成在源極電極S50和漏極電極D50之間。
另外，在源極電極S50、漏極電極D50以及柵極電極G50上，形成表面保護(hù)膜550。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，歐姆電極和2DEG層直接接觸，因此能夠降低歐姆電極的接觸電阻。 以下，還將場(chǎng)效應(yīng)晶體管500稱為以往的FET。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2007 - 329350號(hào)公報(bào)發(fā)明概要
發(fā)明要解決的技術(shù)問題
但是，在以往的FET中不能解決以下的問題。
例如，在以往的FET中，能夠通過增長(zhǎng)柵極電極的寬度(源極一漏極間的電流路徑的寬度)來減小導(dǎo)通(ON)時(shí)的電阻(導(dǎo)通電阻)。
但是，在該以往的FET的第一半導(dǎo)體層510或第二半導(dǎo)體層520中，有存在圖7的電子束顯微鏡照片所示那樣的小的坑的情況。該坑是空隙狀的缺陷。在坑存在的情況下， 坑和襯底之間的耐壓下降。即，F(xiàn)ET (器件)的耐壓下降。所謂耐壓是指能夠?qū)ζ骷仁┘拥碾妷旱臉O限值。
因此，F(xiàn)ET (器件)的耐壓未達(dá)到用于被視為良品的規(guī)定耐壓的概率增大，F(xiàn)ET (器件)的成品率下降
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述的問題點(diǎn)而做出的，其目的在于提供一種能夠抑制成品率的下降的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
用于解決技術(shù)問題的手段
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的某種方式的場(chǎng)效應(yīng)晶體管具備襯底；第一半導(dǎo)體層，由第一氮化物半導(dǎo)體形成；以及第二半導(dǎo)體層，由禁帶寬度比上述第一氮化物半導(dǎo)體的禁帶寬度大的第二氮化物半導(dǎo)體形成；上述第一半導(dǎo)體層形成在上述襯底的上方，上述第二半導(dǎo)體層形成在上述第一半導(dǎo)體層上，在上述第二半導(dǎo)體層，形成貫通該第二半導(dǎo)體層而到達(dá)上述第一半導(dǎo)體層的開口部，通過上述開口部的形成，在上述第一半導(dǎo)體層的上表面中的、上方未形成上述第二半導(dǎo)體層的部分的至少一部分，形成絕緣體，在上述開口部，以覆蓋上述絕緣體的方式形成電極，上述電極形成為，與上述第一半導(dǎo)體層和上述第二半導(dǎo)體層之間的界面相接。
即，通過上述開口部的形成，在上述第一半導(dǎo)體層的上表面中的、上方未形成上述第二半導(dǎo)體層的部分的至少一部分，形成絕緣體。在上述開口部，以覆蓋上述絕緣體的方式形成電極。上述電極形成為，與上述第一半導(dǎo)體層和上述第二半導(dǎo)體層之間的界面相接。
這里，在第一半導(dǎo)體層中，假設(shè)在絕緣體的下部存在成為耐壓下降的主要原因的缺陷(例如坑)。該情況下，通過絕緣體能夠抑制缺陷和襯底之間的耐壓的下降。即，通過絕緣體能夠抑制場(chǎng)效應(yīng)晶體管的耐壓的下降。
由此，即使在存在成為耐壓下降的主要原因的缺陷的情況下，也能夠抑制將場(chǎng)效應(yīng)晶體管的耐壓維持在用于被視為良品的規(guī)定耐壓以上的概率的下降。
S卩，能夠抑制場(chǎng)效應(yīng)晶體管的成品率的下降。
并且，優(yōu)選的是，在與上述第一半導(dǎo)體層和上述第二半導(dǎo)體層之間的界面的附近的區(qū)域相當(dāng)?shù)?、上述第一半?dǎo)體層的表面部，形成二維電子氣層，上述電極形成為，貫通上述第二半導(dǎo)體層及上述二維電子氣層。
由此，電極與二維電子氣層直接接觸。因此，即使形成有絕緣體，也能夠減小該電極的接觸電阻。
并且，優(yōu)選的是，在上述第一半導(dǎo)體層及上述第二半導(dǎo)體層中，在與上述開口部的內(nèi)側(cè)的表面部相當(dāng)?shù)牟糠?，摻雜有η型雜質(zhì)。
并且，優(yōu)選的是，與上述開口部的內(nèi)側(cè)的表面部相當(dāng)?shù)牟糠职鲜龅谝话雽?dǎo)體層和上述第二半導(dǎo)體層之間的界面的端部。
并且，優(yōu)選的是，還具備緩沖層，依次層疊上述襯底、上述緩沖層以及上述第一半導(dǎo)體層。
并且，優(yōu)選的是，上述絕緣體至少由AIN、SiO2, SiN、藍(lán)寶石、金剛石以及絕緣性有機(jī)物中的任一種構(gòu)成。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明能夠抑制成品率的下降。


圖
圖
圖
圖
圖
圖
圖1是表示第一實(shí)施方式的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的剖面結(jié)構(gòu)的圖。 2是示出了器件的元件面積與其成品率之間的關(guān)系的圖。 3是用于說明存在缺陷的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的圖。4是表示第二實(shí)施方式的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的剖面結(jié)構(gòu)的圖。 5是表示第三實(shí)施方式的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的剖面結(jié)構(gòu)的圖。 6是表示以往的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的剖面結(jié)構(gòu)的圖。7是表示六邊形的坑的電子束顯微鏡照片。
具體實(shí)施方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。在以下的說明中，對(duì)同一構(gòu)成要素附加了同一符號(hào)。它們的名稱及功能也相同。因此，存在省略對(duì)他們的詳細(xì)說明的情況。
另外，實(shí)施方式中所例示的各構(gòu)成要素的尺寸、材質(zhì)、形狀、它們的相對(duì)配置等可根據(jù)適用本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)或各種條件而適當(dāng)?shù)刈兏?，本發(fā)明不限于這些例示。并且，各圖中的各構(gòu)成要素的尺寸存在與實(shí)際的尺寸不同的情況。
<第一實(shí)施方式>
圖1是表不第一實(shí)施方式的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100的剖面結(jié)構(gòu)的圖。場(chǎng)效應(yīng)晶體管 100是異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。并且，場(chǎng)效應(yīng)晶體管100還是高電子遷移率晶體管(HEMT)。另外，在圖1中示出了場(chǎng)效應(yīng)晶體管100中不包含的表面保護(hù)膜150。另外，表面保護(hù)膜150 也可以包含在場(chǎng)效應(yīng)晶體管100中。
如圖1 所示，場(chǎng)效應(yīng)晶體管100具備襯底101、緩沖層102、第一半導(dǎo)體層110、第二半導(dǎo)體層120、源極電極S10、漏極電極D10、柵極電極G10、絕緣體130.1、130. 2。
襯底101作為一例是P型的Si襯底。
緩沖層102在襯底101上形成。緩沖層102具有將AlN (氮化鋁)緩沖、AlN及GaN 形成了 100周期的超晶格結(jié)構(gòu)。該AlN緩沖的膜厚例如為300nm。該超晶格結(jié)構(gòu)I周期中的AlN的膜厚例如為5nm。該超晶格結(jié)構(gòu)I周期中的GaN的膜厚例如為20nm。
第一半導(dǎo)體層110在緩沖層102上形成。即，第一半導(dǎo)體層110在襯底101的上方形成。也就是說，襯底101、緩沖層102以及第一半導(dǎo)體層110按此順序?qū)盈B。
第一半導(dǎo)體層110由第一氮化物半導(dǎo)體形成。第一氮化物半導(dǎo)體例如為GaN (氮化鎵)。另外，第一氮化物半導(dǎo)體不限于GaN，也可以是作為氮化物半導(dǎo)體的其他材料。并且，第一氮化物半導(dǎo)體也可以是將GaN和其他材料混合后得到的物質(zhì)。第一半導(dǎo)體層110 的膜厚例如為2 μ m。
第二半導(dǎo)體層120在第一半導(dǎo)體層110上形成。第二半導(dǎo)體層120由第二氮化物半導(dǎo)體形成。第二氮化物半導(dǎo)體例如為AlGaN。另外，第二氮化物半導(dǎo)體不限于AlGaN，也可以是作為氮化物半導(dǎo)體的其他材料。并且，第二氮化物半導(dǎo)體也可以是將AlGaN和其他材料混合后得到的物質(zhì)。第二半導(dǎo)體層120的膜厚例如為50nm。
第二氮化物半導(dǎo)體的禁帶寬度大于第一氮化物半導(dǎo)體的禁帶寬度。
另外，通過在第一半導(dǎo)體層110上形成第二半導(dǎo)體層120，形成異質(zhì)結(jié)界面。因此， 在第一半導(dǎo)體層110的異質(zhì)結(jié)界面附近的區(qū)域，形成2DEG (二維電子氣)層111。2DEG層 111是由2DEG (二維電子氣)形成的層。
S卩，在與第一半導(dǎo)體層110和第二半導(dǎo)體層120之間的界面的附近的區(qū)域相當(dāng)?shù)摹?第一半導(dǎo)體層110的表面部，形成二維電子氣層(2DEG層111)。
在第二半導(dǎo)體層120，形成貫通該第二半導(dǎo)體層120的開口部(以下還稱為貫通區(qū)域部)。具體來說，在第二半導(dǎo)體層120，形成貫通第二半導(dǎo)體層120而到達(dá)(接觸)第一半導(dǎo)體層110的開口部121. 1,121. 2。
開口部121.1、121. 2通過干式蝕刻工序形成。開口部121.1、121. 2各自的深度例如為IOOnm。
通過開口部121.1的形成，在第一半導(dǎo)體層110的上表面中的、未在上方形成第二半導(dǎo)體層120的部分(以下還稱為層上表面A)的至少一部分，形成絕緣體130.1。另外，絕緣體130.1的底面的面積為層上表面A的面 積的例如80% 100%。
通過開口部121. 2的形成，在第一半導(dǎo)體層110的上表面中的、未在上方形成第二半導(dǎo)體層120的部分(以下還稱為層上表面B)的至少一部分，形成絕緣體130. 2。
另外，絕緣體130. 2的底面的面積為層上表面B的面積的例如80% 100%。
在開口部121. 1，形成作為歐姆電極的源極電極S10。S卩，在開口部121. 1，以覆蓋絕緣體130.1的上部的方式形成電極(源極電極S10)。作為電極的源極電極SlO形成為，與第一半導(dǎo)體層110和第二半導(dǎo)體層120之間的界面相接。具體來說，作為電極的源極電極 SlO形成為，與第一半導(dǎo)體層110和第二半導(dǎo)體層120之間的界面的端部相接。并且，作為電極的源極電極SlO形成為，將第二半導(dǎo)體層120及二維電子氣層(2DEG層111)貫通。
并且，源極電極SlO形成為，該源極電極SlO的下部到達(dá)該2DEG層111的下側(cè)的區(qū)域。
源極電極SlO主要由Ti和Al形成。源極電極SlO的膜厚為200nm。
在開口部121. 2，形成作為歐姆電極的漏極電極DIO。S卩，在開口部121. 2，以覆蓋絕緣體130. 2的上部的方式形成電極(漏極電極D10)。作為電極的漏極電極DlO形成為，與第一半導(dǎo)體層110和第二半導(dǎo)體層120之間的界面相接。具體來說，作為電極的漏極電極 DlO形成為，與第一半導(dǎo)體層110和第二半導(dǎo)體層120之間的界面的端部相接。并且，作為電極的漏極電極DlO形成為，將第二半導(dǎo)體層120及二維電子氣層(2DEG層111)貫通。
并且，漏極電極DlO形成為，該漏極電極DlO的下部到達(dá)該2DEG層111的下側(cè)的區(qū)域。
漏極電極DlO主要由Al形成。漏極電極DlO的厚度為200nm。源極電極SlO及漏極電極DlO依次形成。
柵極電極GlO在第二半導(dǎo)體層120上形成，并且形成在源極電極SlO和漏極電極 DlO之間。柵極電極GlO由肖特基電極或P型氮化物半導(dǎo)體形成。作為P型氮化物半導(dǎo)體， 列舉P — GaN作為一例。
在源極電極S10、漏極電極DlO以及柵極電極GlO上，形成表面保護(hù)膜150。
本申請(qǐng)的發(fā)明者們采用了通過等離子CVD裝置形成的AlN來作為構(gòu)成絕緣體 130.1、130. 2的材料。并且，本申請(qǐng)的發(fā)明者們將絕緣體130.1、130. 2的膜厚設(shè)為150nm、 將在X方向上的絕緣體130.1和2DEG層111之間的距離dl設(shè)為例如O. 5 μ m。并且，還將在X方向上的絕緣體130. 2和2DEG層111之間的距離dl也設(shè)為例如O. 5 μ m。
本申請(qǐng)的本發(fā)明者們考慮散熱性而采用了散熱性好的AIN來作為構(gòu)成絕緣體 130. 1,130. 2的材料，但不限于此，只要是起到絕緣體的作用的材料，也可以采用其他材料。
構(gòu)成絕緣體130.1、130. 2的材料例如可以是Si02、SiN、A1203、藍(lán)寶石、金剛石、絕緣性有機(jī)物等。即，絕緣體130. 1、130.2至少由么1隊(duì)5102、51隊(duì)藍(lán)寶石、金剛石以及絕緣性有機(jī)物中的任一種構(gòu)成。
圖2是表示了器件的元件面積與其成品率之間的關(guān)系的圖。
圖2中,橫軸表示場(chǎng)效應(yīng)晶體管的元件面積,縱軸表示場(chǎng)效應(yīng)晶體管的成品率。以下還將場(chǎng)效應(yīng)晶體管稱為FET?！?br> 這里，作為FET即場(chǎng)效應(yīng)晶體管100的結(jié)構(gòu)，設(shè)源極一柵極間距離Lse=1. 5 μ m、 設(shè)柵極電極長(zhǎng)Le = 2 μ m、設(shè)柵極一漏極間距離LeD = 10 μ m、設(shè)源極電極長(zhǎng)Ls = 8 μ m、設(shè)漏極電極長(zhǎng)Ld = 8 μ m。
FET的成品率是將滿足以下的條件A的FET視為“不良”的情況下的成品率。該條件A是指這樣的條件，即在FET的截止(OFF)狀態(tài)下，在漏極一源極間電壓Vds為400V的情況下漏電流為KT7A / mm以下。
以下，還將成為器件(例如FET)的耐壓下降的主要原因的缺陷稱為耐壓下降缺陷。 作為耐壓下降缺陷的一例，認(rèn)為是坑。另外，耐壓下降缺陷不限于坑，例如也可以是位錯(cuò)、微管(micropipe)、反轉(zhuǎn)域。
特性曲線L11、L12、L13、L14、L15、L16是假設(shè)在器件(FET)內(nèi)存在耐壓下降缺陷的情況下的與該耐壓下降缺陷的密度對(duì)應(yīng)的理論曲線。
假設(shè)存在于器件(FET)內(nèi)的耐壓下降缺陷的一例是，妨礙器件(FET)的耐壓成為 400V以上的缺陷。作為該耐壓下降缺陷的一例，認(rèn)為是坑。上述的耐壓下降缺陷的密度還是泄漏路徑(leak path)的面內(nèi)密度。
特性曲線L11、L12、L13、L14、L15、L16分別是耐壓下降缺陷的密度對(duì)應(yīng)于10000、 1000、100、10、1、0.1 / Cm2 的特性曲線。
根據(jù)特性曲線Lll L16可知，妨礙器件(FET)的耐壓成為400V以上的耐壓下降缺陷的密度大約為10 / Cm2。
圖2中，特性點(diǎn)Pl (三角(▲)記號(hào))表示形成了絕緣體130. 1,130. 2的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100 (器件)的成品率。
另一方面，黑圈(·)記號(hào)是在具有各種元件面積的FET中、將未形成絕緣體 130. 1,130. 2的情況下的成品率作為元件面積的函數(shù)而繪制的。特性點(diǎn)PO表示在場(chǎng)效應(yīng)晶體管100中假設(shè)未形成絕緣體130. 1,130. 2的情況下的器件(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的成品率。
根據(jù)圖2,在同一元件面積下,特性點(diǎn)Pl表示的成品率是特性點(diǎn)PO表示的成品率的約2倍。即，在同一元件面積下，與沒有絕緣體的情況相比，在有絕緣體的情況下成品率上升到2倍。這樣，可知通過絕緣體的形成，器件(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的成品率提高。
<比較例>
這里，對(duì)圖6中說明的以往的FET進(jìn)行考察。如上述那樣，在該以往的FET的第一半導(dǎo)體層510或第二半導(dǎo)體層520中存在耐壓下降缺陷的情況下，耐壓下降缺陷和襯底之間的耐壓下降。這里，作為該電壓下降缺陷的一例，認(rèn)為是坑。
因此，F(xiàn)ET (器件)的耐壓未達(dá)到用于被視為良品的規(guī)定耐壓的概率增大，F(xiàn)ET (器件)的成品率下降。
另外，越增加?xùn)艠O電極的長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度(圖6的柵極電極G50的進(jìn)深方向的長(zhǎng)度)、增大FET (器件)的有效面積，則器件的有效面積中的耐壓下降缺陷的存在概率越增大。 因此，為了將耐壓下降缺陷的存在概率維持在規(guī)定值以下，不能無限制地增加?xùn)艠O電極的長(zhǎng)度。
這里，將圖6的源極電極S50的X方向的寬度(長(zhǎng)度)稱為源極電極長(zhǎng)。并且，將圖 6的漏極電極D50的X方向的寬度(長(zhǎng)度)稱為漏極電極長(zhǎng)。
作為使器件的有效面積盡可能小的手段之一，也可以考慮縮短源極電極長(zhǎng)、漏極電極長(zhǎng)的手段。但是，根據(jù)以下所示的理由A、B，該手段不是優(yōu)選的手段。
理由A是因?yàn)閷?duì)流過源極電極、漏極電極的電流產(chǎn)生限制。
理由B是因?yàn)槿艨s短源極電極長(zhǎng)、漏極電極長(zhǎng)，則存在散熱性惡化、器件的特性惡化的可能性。
特別是，在采用了 2DEG的氮化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，隨著溫度上升，電子的遷移率減少，隨之方塊電 阻(sheet resistance)上升。因此，散熱性惡化那樣的器件結(jié)構(gòu)是不優(yōu)選的。
這里，在本實(shí)施方式的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100中，如圖3所示，假設(shè)在絕緣體130.1的緊下方存在耐壓下降缺陷B11。作為耐壓下降缺陷Bll的一例，認(rèn)為是坑。
該情況下，即使對(duì)漏極電極DlO施加了電壓，也由于存在絕緣體130.1、130. 2，因此能夠維持耐壓下降缺陷Bll與襯底101之間的耐壓。
S卩，能夠抑制耐壓下降缺陷Bll與襯底101之間的耐壓的下降。
另外，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管100中，假設(shè)在絕緣體130. 2的緊下方存在耐壓下降缺陷 BH.該情況下，即使對(duì)漏極電極DlO施加了電壓，也由于存在絕緣體130. 2，因此能夠維持耐壓下降缺陷Bll與襯底之間的耐壓。
由此，即使在存在成為耐壓下降的主要原因的缺陷的情況下，也能夠?qū)?chǎng)效應(yīng)晶體管100的耐壓維持在用于被視為良品的規(guī)定耐壓以上的概率的下降進(jìn)行抑制。
即，能夠抑制場(chǎng)效應(yīng)晶體管100的成品率的下降。
并且，歐姆電極(源極電極S10、漏極電極D10)與2DEG層111直接接觸。因此，SP 使形成有該絕緣體130.1、130. 2，歐姆電極(源極電極S10、漏極電極D10)與2DEG層111之間的接觸電阻也不受到影響。因此器件的靜態(tài)特性不會(huì)受到任何影響。
因此，根據(jù)本實(shí)施方式的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100的結(jié)構(gòu)，即使通過增加?xùn)艠O寬度來增加場(chǎng)效應(yīng)晶體管100的有效面積，場(chǎng)效應(yīng)晶體管100也能夠維持所期望的耐壓。即，能夠?qū)?chǎng)效應(yīng)晶體管100的耐壓維持在用于被視為良品的規(guī)定耐壓以上的概率的下降進(jìn)行抑制。即，能夠抑制場(chǎng)效應(yīng)晶體管的成品率的下降。
因而，根據(jù)本實(shí)施方式的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)成品率的提高。
<第二實(shí)施方式>
圖4是表示第二實(shí)施方式的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100A的剖面結(jié)構(gòu)的圖。
場(chǎng)效應(yīng)晶體管100A與圖1的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100相比較，不同點(diǎn)在于形成有摻雜了 η型雜質(zhì)的區(qū)域122。除此以外的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100Α的結(jié)構(gòu)與場(chǎng)效應(yīng)晶體管100相同，因此不重復(fù)詳細(xì)說明。并且，構(gòu)成場(chǎng)效應(yīng)晶體管100Α的構(gòu)成要素的材料也與場(chǎng)效應(yīng)晶體管100 相同，因此不重復(fù)詳細(xì)說明。
以下，還將開口部121. 1,121. 2的每個(gè)總稱為開口部121。
具體來說，在第一半導(dǎo)體層110以及第二半導(dǎo)體層120中，在與開口部121的內(nèi)側(cè)的表面部相當(dāng)?shù)牟糠?區(qū)域122)，摻雜有η型雜質(zhì)。
η型雜質(zhì)例如是硅(Si)。η型雜質(zhì)被摻雜時(shí)的該η型雜質(zhì)的濃度為KT18CnT3。
更具體來說，在第一半導(dǎo)體層110以及第二半導(dǎo)體層120中，在與開口部121.1的內(nèi)側(cè)的表面部相當(dāng)?shù)牟糠?區(qū)域122)，摻雜有η型雜質(zhì)。與開口部121.1的內(nèi)側(cè)的表面部相當(dāng)?shù)牟糠职谝话雽?dǎo)體層110與第二半導(dǎo)體層120之間的界面的端部。即，在源極電極 SlO (歐姆電極)與2DEG層111相接觸的部分(區(qū)域122)，摻雜有η型雜質(zhì)。
由此，源極電極SlO (歐姆電極)與2DEG層111之間的接觸電阻降低。
并且，在第一半導(dǎo)體層110以及第二半導(dǎo)體層120中，在與開口部121. 2的內(nèi)側(cè)的表面部相當(dāng)?shù)?部分(區(qū)域122)，摻雜有η型雜質(zhì)。這里，與開口部121.2的內(nèi)側(cè)的表面部相當(dāng)?shù)牟糠职谝话雽?dǎo)體層110與第二半導(dǎo)體層120之間的界面的端部。即，在漏極電極 DlO (歐姆電極)與2DEG層111相接觸的部分(區(qū)域122)，摻雜有η型雜質(zhì)。
由此，漏極電極DlO (歐姆電極)與2DEG層111之間的接觸電阻降低。
另外，在本實(shí)施方式中也與第一實(shí)施方式同樣，構(gòu)成絕緣體130. 1,130. 2的材料為Α1Ν，絕緣體130. 1、130. 2的膜厚為150nm。并且，X方向上的、絕緣體130.1 (絕緣體 130. 2)與2DEG層111之間的距離dl (參照?qǐng)D1)的一例是O. 5 μ m。
另外，在本實(shí)施方式中也與第一實(shí)施方式同樣，作為FET即場(chǎng)效應(yīng)晶體管100A的結(jié)構(gòu)，源極一柵極間距離Lse =1. 5μηι,柵極電極長(zhǎng)Le = 2μηι,柵極一漏極間距離Lra = 10 μ m,源極電極長(zhǎng)Ls = 8 μ m,漏極電極長(zhǎng)Ld = 8 μ m。
FET的成品率與第一實(shí)施方式同樣，是將滿足上述的條件A的FET視為“不良”的情況下的成品率。
圖2中，特性點(diǎn)P2 (中空的四邊(□)記號(hào))表示形成有絕緣體130. 1、130. 2的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100A的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的成品率。
根據(jù)圖2,在同一元件面積下,特性點(diǎn)P2表示的成品率是特性點(diǎn)PO表示的成品率的約2倍。也就是說，有絕緣體的情況下的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的成品率是沒有絕緣體的情況下的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的成品率的約2倍。這樣，在本實(shí)施方式的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100A的結(jié)構(gòu)下， 也能夠?qū)崿F(xiàn)成品率的提聞。
并且，根據(jù)本實(shí)施方式的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100A的結(jié)構(gòu)，與第一實(shí)施方式相同地能夠抑制場(chǎng)效應(yīng)晶體管100A的成品率的下降。
<第三實(shí)施方式>
圖5是表示第三實(shí)施方式的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100B的剖面結(jié)構(gòu)的圖。
場(chǎng)效應(yīng)晶體管100B與圖1的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100相比較，不同點(diǎn)在于在開口部 121.1未形成絕緣體130.1。除此以外的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100B的結(jié)構(gòu)與場(chǎng)效應(yīng)晶體管100相同，因此不重復(fù)詳細(xì)說明。并且，構(gòu)成場(chǎng)效應(yīng)晶體管100B的構(gòu)成要素的材料也與場(chǎng)效應(yīng)晶體管100相同，因此不重復(fù)詳細(xì)說明。
S卩，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管100B中，僅形成有絕緣體130. 1,130. 2中的絕緣體130. 2。另外，不限于該結(jié)構(gòu)，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管100B中也可以僅形成有絕緣體130. 1、130. 2中的絕緣體 130.1。
另外，在本實(shí)施方式中也與第一實(shí)施方式同樣，構(gòu)成絕緣體130. 2的材料為A1N， 絕緣體130. 2的膜厚為150nm。并且，X方向上的、絕緣體130. 2與2DEG層111之間的距離 dl (參照?qǐng)D1)的一例是O. δμπ ο
另外，與第一實(shí)施方式同樣，考慮散熱性而將構(gòu)成絕緣體130.2的材料設(shè)為散熱性好的Α1Ν，但不限于此，只要是起到絕緣體的作用的材料則也可以采用其他材料。構(gòu)成絕緣體130. 2的材料例如也可以是Si02、SiN、Al2O3、藍(lán)寶石、金剛石、絕緣性有機(jī)物等。
另外，在本實(shí)施方式中也與第一實(shí)施方式同樣，作為FET即場(chǎng)效應(yīng)晶體管100B的結(jié)構(gòu)，源極一柵極間距離Lse =1. 5μηι,柵極電極長(zhǎng)Le = 2μηι,柵極一漏極間距離Lra = 10 μ m,源極電極長(zhǎng)Ls = 8 μ m,漏極電極長(zhǎng)Ld = 8 μ m。
FET的成品率與第一實(shí)施方式同樣，是將滿足上述的條件A的FET視為“不良”的情況下的成品率。
圖2中，特性點(diǎn)P3 (中空的白圈(〇)記號(hào))表示形成有絕緣體130. 2的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100B的場(chǎng)效應(yīng)晶 體管的成品率。根據(jù)圖2，在同一元件面積下，特性點(diǎn)P2表示的成品率是特性點(diǎn)PO表示的成品率的約1. 5倍。這樣，在本實(shí)施方式的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100B的結(jié)構(gòu)下，也能夠?qū)崿F(xiàn)成品率的提聞。
并且，根據(jù)本實(shí)施方式的場(chǎng)效應(yīng)晶體管100B的結(jié)構(gòu)，與第一實(shí)施方式同樣地能夠抑制場(chǎng)效應(yīng)晶體管100B的成品率的下降。
以上，基于實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的場(chǎng)效應(yīng)晶體管進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施方式。只要不脫離本發(fā)明的主旨，對(duì)本實(shí)施方式實(shí)施了本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的各種變形而得到的形態(tài)、或?qū)⒉煌膶?shí)施方式中的構(gòu)成要素進(jìn)行組合而構(gòu)筑的形態(tài)都包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
本次公開的實(shí)施方式應(yīng)該理解為，全部的點(diǎn)是示例而不是用來進(jìn)行限制的。本發(fā)明的范圍不僅是上述的說明還通過權(quán)利要求的范圍而示出，包括與權(quán)利要求的范圍等同及范圍內(nèi)的所有變更。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明的場(chǎng)效應(yīng)晶體管能夠作為在空調(diào)機(jī)、調(diào)光裝置等民用設(shè)備的電源回路等中使用的功率晶體管來進(jìn)行利用。
符號(hào)說明
100、100A、100B 場(chǎng)效應(yīng)晶體管0135]101襯底0136]102緩沖層0137]110第一半導(dǎo)體層0138]120第二半導(dǎo)體層0139]121.1、121.2 開口部0140]122區(qū)域0141]130.1、130. 2 絕緣體0142]150表面保護(hù)膜 0143]DlO漏極電極0144]GlO柵極電極0145]SlO源極電極
權(quán)利要求
1.一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，具備襯底；第一半導(dǎo)體層，由第一氮化物半導(dǎo)體形成；以及第二半導(dǎo)體層，由禁帶寬度比上述第一氮化物半導(dǎo)體的禁帶寬度大的第二氮化物半導(dǎo)體形成，上述第一半導(dǎo)體層形成在上述襯底的上方，上述第二半導(dǎo)體層形成在上述第一半導(dǎo)體層上，在上述第二半導(dǎo)體層，形成貫通該第二半導(dǎo)體層而到達(dá)上述第一半導(dǎo)體層的開口部， 通過上述開口部的形成，在上述第一半導(dǎo)體層的上表面中的、上方未形成上述第二半導(dǎo)體層的部分的至少一部分，形成絕緣體，在上述開口部，以覆蓋上述絕緣體的方式形成電極，上述電極形成為，與上述第一半導(dǎo)體層和上述第二半導(dǎo)體層之間的界面相接。
2.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，在與上述第一半導(dǎo)體層和上述第二半導(dǎo)體層之間的界面的附近的區(qū)域相當(dāng)?shù)?、上述第一半?dǎo)體層的表面部，形成二維電子氣層，上述電極形成為，貫通上述第二半導(dǎo)體層及上述二維電子氣層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，在上述第一半導(dǎo)體層及上述第二半導(dǎo)體層中，在與上述開口部的內(nèi)側(cè)的表面部相當(dāng)?shù)牟糠郑瑩诫s有η型雜質(zhì)。
4.如權(quán)利要求3所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，與上述開口部的內(nèi)側(cè)的表面部相當(dāng)?shù)牟糠职鲜龅谝话雽?dǎo)體層和上述第二半導(dǎo)體層之間的界面的端部。
5.如權(quán)利要求廣4中任一項(xiàng)所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，該場(chǎng)效應(yīng)晶體管還具備緩沖層，依次層疊上述襯底、上述緩沖層以及上述第一半導(dǎo)體層。
6.如權(quán)利要求廣5中任一項(xiàng)所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于， 上述絕緣體至少由么1隊(duì)5102、51隊(duì)藍(lán)寶石、金剛石以及絕緣性有機(jī)物中的任一種構(gòu)成。
全文摘要
一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，通過開口部(121.1)的形成，在第一半導(dǎo)體層(110)的上表面中的、上方未形成第二半導(dǎo)體層(120)的部分的至少一部分形成絕緣體(130.1)。在開口部(121.1)，以覆蓋絕緣體(130.1)的方式形成源極電極(S10)。源極電極(S10)形成為，與第一半導(dǎo)體層(110)和上述第二半導(dǎo)體層(120)之間的界面相接。
文檔編號(hào)H01L21/338GK103003930SQ201180033838
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者田中健一郎, 上田哲三 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社