[发明专利]氮化物半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本申请涉及氮化物半导体装置及其制造方法，特别涉及能用作功率晶体管等的氮化物半导体装置及其制造方法。

背景技术

以氮化镓(GaN)为代表的氮化物半导体是宽带隙半导体，例如GaN及氮化铝(AlN)在室温下的带隙分别表现为3.4eV及6.2eV这样大的值。氮化物半导体具有如下特征，即，绝缘破坏电场大、且电子的饱和漂移速度比砷化镓(GaAs)等化合物半导体或硅(Si)半导体等大。另外，在氮化铝镓(AlGaN)层和GaN层的异质结构中，在(0001)面上，由于自发极化以及压电极化而在异质界面产生电荷。在异质界面产生的电荷，即便是无掺杂的情况也成为1×10¹³em^-2以上的表面载流子浓度(sheet carrier concentration)。通过利用异质界面处的二维电子气(2DEG：2Dimensional Electron Gas)，能够实现电流密度大且导通电阻小的异质结型场效应晶体管(HFET：Hetero-junction Field Effect Transistor)(例如参照非专利文献1)。

可是，在氮化物半导体的异质结中，即便在没有掺杂氮化物半导体的情况下，在其界面也会产生由自发极化或压电极化引起的高浓度的载流子。因此，利用氮化物半导体而形成的FET容易变成耗尽型(常开型)，从而难以获得增强型(常闭型)的特性。另一方面，由于目前在功率电子装置市场中使用的器件几乎都是常闭型，因而即便在GaN系的氮化物半导体装置中也强烈要求常闭型的。

在GaN系的氮化物半导体装置中，作为实现常闭化的方法，公知一种在栅电极的下侧设置p型氮化物半导体层的方法(例如参照专利文献1)。通过在栅电极的下侧设置p型氮化物半导体层，从而在AlGaN层和GaN层的界面处产生的2DEG与p型氮化物半导体层之间形成了pn结。因此，即便在未对栅电极施加偏置电压的情况下，耗尽层也会从p型氮化物半导体层向2DEG扩散，从而能够实现常闭。

现有技术文献

专利文献1：JP特开2006-339561号公报

非专利文献1：W.Saito et al.，IEEE Transactions on Electron Devices，2003年、50卷，12号，p.2528

发明内容

(发明所要解决的课题)

然而，在现有的设置有p型氮化物半导体层的GaN系的氮化物半导体装置中，可知存在若对栅电极施加正向偏压则会有栅极泄露电流流过的问题。栅极泄露电流成为栅极部的损耗，是发热的原因。在电源等中用到的功率器件中，需要增大芯片尺寸，但是伴随着芯片尺寸的大型化而栅极部的损耗也变得更大。进而，也产生了若栅极泄露电流增大则栅极驱动电路的驱动能力也必须增大的问题。这样一来，栅极泄露电流的降低在GaN系的氮化物半导体装置中成为非常重要的问题。

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于能够实现降低了在对栅电极施加正向偏压时的栅极泄露电流的氮化物半导体装置。

(用于解决课题的方案)

为了达成上述目的，本申请的氮化物半导体装置具备与p型的氮化物半导体层进行了肖特基接触的栅电极。

具体例示的氮化物半导体装置具备：基板；半导体层层叠体，其包括在基板上依次形成的第一氮化物半导体层及带隙比第一半导体层大的第二氮化物半导体层；p型的第三氮化物半导体层，其选择性形成在半导体层层叠体上；第一栅电极，其形成在第三氮化物半导体层上；和第一欧姆电极及第二欧姆电极，分别形成在半导体层层叠体上的第三氮化物半导体层的两侧，第一栅电极与第三氮化物半导体进行肖特基接触。

根据例示的氮化物半导体装置，在第一栅电极与第三氮化物半导体层之间产生了肖特基势垒，故电流不易从第一栅电极侧流向第三氮化物半导体层侧。因此，较之第一栅电极与第三氮化物半导体层进行欧姆接触的情况，可大幅度地降低栅极泄露电流。其结果，能实现降低了在对栅电极施加正向偏压时的栅极泄露电流的氮化物半导体装置。

在例示的氮化物半导体装置中，第一栅电极、第一欧姆电极及第二欧姆电极可采用同一材料。若采用该构成，则能够用一个工序形成第一栅电极、第一欧姆电极及第二欧姆电极，可简化制造方法。

在例示的氮化物半导体装置中，第一栅电极、第一欧姆电极及第二欧姆电极可采用钛、铝、钨、钼、铬、锆、铟及硅化钨之中的一个或者包括其中的两个以上的层叠体。

在例示的氮化物半导体装置中，第一栅电极的栅极长度方向的宽度可与第三氮化物半导体层的栅极长度方向的宽度相等。