[发明专利]晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及晶体管，特别涉及具有与半导体层形成肖特基结的电极的晶体管。

背景技术

以往，例如，如以下的专利文献所公开的那样，公知具有与半导体衬底进行肖特基接合的栅电极的晶体管。

专利文献1特开昭62-130567号公报

专利文献2特开昭61-203672号公报

专利文献3特开昭61-183961号公报

专利文献4特开平05-211175号公报

存在使用氮化钽(TaN)作为栅电极的材料的情况。在使用TaN的情况下，能够使肖特基势垒高度Φb值或者理想系数值(n)值成为良好的值，能够得到具有耐湿性也优良的栅电极。

但是，在使用TaN的情况下，特别是在高温保存时等高温环境下，若栅电极暴露在外部，则产生来自栅电极正下方的半导体衬底的氮游离或者氧化。这样的氮游离或者氧化导致高温环境下的可靠性降低。

发明内容

本发明是为解决所述课题而进行的，其目的在于提供一种具有将肖特基势垒高度或者理想系数值这样的特性保持为良好的值并且耐热性优良的电极的晶体管。

为达到所述目的，第一发明是一种晶体管，其特征在于，具有氮化物半导体层、在所述氮化物半导体层上层叠氮化钽并与该氮化物半导体层形成肖特基结的栅电极层、以包围所述栅电极层的方式设置在所述氮化物半导体层上的绝缘膜，所述栅电极层的不与该氮化物半导体层接触的部位的氮化率比与所述氮化物半导体层接触的部位低。

根据第一发明，以高氮化率的氮化钽形成与氮化物半导体层接触的部位，由此，能够得到良好的肖特基结特性。并且，以低氮化率的氮化钽形成不与氮化物半导体层接触的部位，由此，能够防止高氮化率的部位露出。高温时的劣化从暴露在外部的部位开始并且劣化部位的氮化率越高越容易进行。因此，利用栅电极层的低氮化率的部位能够防止高氮化率的部位暴露在外部而劣化。其结果是，能够得到具有将肖特基势垒高度或者理想系数值保持为良好的值并且耐热性优良的电极的晶体管。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的晶体管的结构的图。

图2是表示实施方式1的晶体管的制造方法的图。

图3是表示将TaN作为栅电极的情况下的Ta与N的比例和栅电极的耐热性的关系的试验结果的图。

图4是表示实施方式1的变形例的图。

图5是表示实施方式1的变形例的图。

图6是表示实施方式2的晶体管的结构的图。

图7是表示实施方式3的晶体管的结构的图。

图8是表示针对实施方式1的比较例的结构的图。

具体实施方式

实施方式1

实施方式1的结构

图1是用于说明本发明的实施方式1的晶体管10的结构的图。具体地说，图1是表示在氮化镓(GaN)系晶体管中具有栅电极使用了氮化钽(以下也称为TaN)的肖特基结栅电极的晶体管(以下，也称为肖特基栅型晶体管)的图。在本实施方式中，将晶体管10作成GaN系的高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor：HEMT)。

在图1中，放大地示出本实施方式的晶体管10的栅电极20附近的结构。在本实施方式中，在GaN层12、AlGaN层14的化合物半导体层上层叠TaN层22。TaN层22与AlGaN层14形成肖特基结。在TaN层22的周围设置由SiN构成的绝缘膜16。

在TaN层22上进一步层叠TaN层24。TaN层24以与绝缘膜16接触的方式形成。由此，TaN层22被周围的绝缘膜16和上层的TaN层24覆盖。并且，由TaN层22和TaN层24构成栅电极20。

TaN层24的氮化率比下层的TaN层22低。在本实施方式中，TaN层22中的Ta和N的比例在N/Ta＝1.3～1.7的范围内。此外，关于TaN层24，Ta和N的比例在N/Ta＝0.9～1.3的范围内。具体地说，在本实施方式中，TaN层22为N/Ta＝1.5，TaN层24为N/Ta＝1.1。

并且，虽未图示，但是，源电极以及漏电极设置在AlGaN层14的其他位置上。这样，本实施方式是如下的晶体管：具有由两个TaN层22、24构成的栅电极20，与半导体层直接接触的下层的TaN层的氮化率较高，上层的TaN层的氮化率较低。