[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置、尤其是具有MIS结构的HEMT，涉及通过设置场板来抑制电流崩塌的半导体装置的制造方法。

背景技术

以往，作为将二维电子气(以下也称为2DEG)层用作电流通路的场效应晶体管，公知有HEMT(High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管)。HEMT例如具有基底，该基底包含以没有导入杂质的GaN为材料的电子迁移层、以及以A1GaN为材料且形成于该电子迁移层的上侧的电子供给层。并且，HEMT在基底的上侧具有栅电极、以及隔着该栅电极配置的源电极和漏电极。如公知的那样，在这种HEMT中，根据电子迁移层和电子供给层的异质结面的压电极化和自发极化中的任一方或双方，在电子迁移层上产生2DEG层。而且，电子供给层的膜厚方向的电阻值小，并且，与膜厚方向正交的方向的电阻值大，所以，漏电极和源电极之间的电流流过2DEG层。

这样，通过利用2DEG层，HEMT作为实现在高温动作、高速开关动作、大功率动作等方面优良的电子元件的材料而受到期待。

但是，在HEMT中，在交流动作时，在电子供给层的表面产生负电荷。而且，由于产生该负电荷，因而产生流过电子迁移层的最大漏极电流低于直流动作时的最大漏极电流的所谓的电流崩塌现象。

为了抑制该电流崩塌，以往公知有如下方法：在从栅电极、源电极和漏电极露出的基底的上侧表面上形成以SiN为材料的表面保护绝缘膜。为了抑制电流崩塌，表面保护绝缘膜例如以50～100nm的膜厚形成。但是，在HEMT中，由于在电子供给层的上侧表面上设置SiN表面保护绝缘膜，因而产生源极和漏极之间的耐压降低的问题。

因此，为了抑制这种耐压降低，公知有在表面保护绝缘膜的上侧设有以SiO₂为材料的第2绝缘膜的半导体装置(例如参照专利文献1)。根据该公知的半导体装置，通过在第2绝缘膜的上侧且在栅电极的漏极侧设置屋檐状的场板，从而缓和电场集中，实现耐压的提高。

但是，近年来，与上述专利文献1所公开的半导体装置那样的通过肖特基接合而在基底的上侧表面邻接形成栅电极的所谓的MES(MetalSemiconductor，金属-半导体)结构的HEMT(以下也称为MES-HEMT)不同的、具有所谓的MIS(Metal Insulator Semiconductor，金属-绝缘体-半导体)结构的HEMT(以下也称为MIS-HEMT)受到瞩目(例如参照非专利文献1)。

在MIS-HEMT中，具有在基底的上侧表面隔着栅极绝缘膜形成栅电极的结构，在能够大幅降低栅极漏电流的方面、以及能够在正向施加电压的方面，比MES-HEMT有利。

【专利文献1】日本特开2004-200248号公报

【非专利文献1】M.Ochiai，Jpn.J.Appl.Phys.42(2003)2278.

但是，在MIS-HEMT中，通过形成例如专利文献1所公开的场板，难以抑制上述电流崩塌。下面说明其原因。

在具有场板的MES-HEMT的制造工艺中，首先，在基底的上侧表面形成表面保护绝缘膜。接着，去除栅电极、源电极和漏电极的形成预定区域的表面保护绝缘膜，使基底的上侧表面露出。然后，在这些基底的露出面上形成栅电极、源电极和漏电极。进而，以从上侧遍及与漏极对置的一侧的侧面、以及该侧的栅电极周边的表面保护绝缘膜的上侧表面一体覆盖栅电极的方式形成场板。

然后，通过场板来缓和栅电极周边区域的电场集中，由此，抑制电流崩塌。

这里，基于场板来缓和栅电极周边区域的电场集中的效果依赖于基底和场板之间的分离距离。因此，在MES-HEMT中，通过调节介于基底和场板之间的表面保护绝缘膜的膜厚，来调节基底和场板之间的分离距离。然后，设定适当的分离距离，以使场板缓和栅电极周边区域的电场集中。

与此相对，在MIS-HEMT中，在基底上不形成上述表面保护绝缘膜，而是以作为栅极绝缘膜发挥功能为目的形成绝缘膜。而且，在该绝缘膜的上侧表面形成栅电极。此时，在MIS-HEMT中，为了使该绝缘膜作为栅极绝缘膜发挥功能，需要使绝缘膜形成为比上述表面保护绝缘膜薄。因此，在MIS-HEMT中，与MES-HEMT不同，无法适当地调节基底和场板之间的分离距离，无法充分确保基底和场板之间的距离。

发明内容

本发明的目的在于，提供如下的半导体装置及其制造方法：在MIS结构的HEMT中，为了抑制电流崩塌，具有能够适当调节与基底之间的分离距离的场板。