專利名稱：半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有氮化物系半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
以往，已知有具有氮化物系半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。專利文獻(xiàn)1中公開了如下半導(dǎo)體裝置(HJFET 異質(zhì)外延結(jié)場效應(yīng)晶體管)，其具 備由SiC構(gòu)成的基板、形成于基板上的緩沖層、形成于緩沖層上的由GaN構(gòu)成的通道層 (channel layer)、形成于通道層上的由AlGaN構(gòu)成的勢壘層(barrier layer)、形成于勢壘 層上不同位置的源電極、漏電極和柵電極。進(jìn)一步，專利文獻(xiàn)1的半導(dǎo)體裝置在通道層和柵 電極之間的勢壘層中設(shè)置有凹部。專利文獻(xiàn)1的半導(dǎo)體裝置，可通過使用與一般用作柵電極的Ni等相比而 言功函數(shù)較大的導(dǎo)電性氧化物(例如ZnlnSnO)來消除柵電極下方的二維電子氣層 (two-dimensional electron gas layer),從而得至lj常閉(normally off)特性。專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-149794號公報

發(fā)明內(nèi)容
專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，通過采用使用了氫氟酸的濕法蝕刻(wet etching)，在用作 形成漏電極和源電極的掩模的氧化膜上形成開口。接著，對從開口露出的勢壘層的露出部 進(jìn)行蝕刻，形成凹部。其后，形成柵電極與凹部底面相接。然而，專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，在使 用濕法蝕刻的情況下，凹部的開口部側(cè)的側(cè)面變陡峭，會產(chǎn)生在凹部側(cè)面下方發(fā)生電場集 中(field concentration)的課題。本發(fā)明為了解決上述課題而首創(chuàng)，其目的在于提供具有常閉特性的、可容易地抑 制凹部側(cè)面下方的電場集中的半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的第1特征為，具備在一側(cè)的主表面的一部分上形成了側(cè)面 為傾斜的凹部的氮化物系半導(dǎo)體層，設(shè)置于上述一側(cè)的主表面上的第1電極，夾著上述凹 部而處于上述第1電極的相對一側(cè)的、設(shè)置于上述一側(cè)的主表面上的第2電極，夾著上述一 側(cè)的主表面的上述凹部而形成于兩側(cè)的、上述凹部側(cè)的壁面為傾斜的絕緣層，設(shè)置于上述 凹部的底面上和側(cè)面上以及上述絕緣層的上述凹部側(cè)的壁面的至少一部分上的控制電極； 上述絕緣層的壁面的傾斜角比上述凹部的側(cè)面的傾斜角大。根據(jù)本發(fā)明裝置的第2特征，上述氮化物系半導(dǎo)體層具有第1氮化物系半導(dǎo)體層 和第2氮化物系半導(dǎo)體層，上述第2氮化物系半導(dǎo)體層與上述第1氮化物系半導(dǎo)體層相比 至少部分組成不相同，且形成于上述第1氮化物系半導(dǎo)體層之上、并形成有上述凹部；在上 述第1氮化物系半導(dǎo)體層和上述第2氮化物系半導(dǎo)體層的界面附近形成有二維電子氣層； 上述凹部的底面沒有抵達(dá)上述第1氮化物系半導(dǎo)體層的界面。根據(jù)本發(fā)明裝置的第3特征，上述絕緣層的壁面和上述凹部之間形成有間隔，上 述氮化物系半導(dǎo)體層的上表面露出。
根據(jù)本發(fā)明裝置的第4特征，在上述凹部的底面和側(cè)面以及上述絕緣層的上述凹 部側(cè)的壁面與上述控制電極之間進(jìn)一步具有金屬氧化物半導(dǎo)體層。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的第1特征為，具備在氮化物系半導(dǎo)體層的一 側(cè)的主表面上形成絕緣層的工序，在上述絕緣層上形成一部分開口的抗蝕膜的工序，以上 述抗蝕膜為掩模來對上述絕緣層進(jìn)行干法蝕刻的工序，以上述抗蝕膜為掩模來對上述絕緣 層進(jìn)行濕法蝕刻而形成傾斜壁面的工序，以上述抗蝕膜為掩模來對上述氮化物系半導(dǎo)體層 進(jìn)行干法蝕刻從而在上述氮化物系半導(dǎo)體層的一側(cè)的主表面上形成凹部的工序，在上述凹 部的底面上和側(cè)面上以及上述絕緣層的上述凹部側(cè)的傾斜壁面的至少一部分上形成控制 電極的工序。本發(fā)明方法的第2特征為，進(jìn)一步具有在上述控制電極與上述凹部的底面和側(cè) 面以及上述絕緣層的傾斜壁面之間形成金屬氧化物半導(dǎo)體層的工序。根據(jù)本發(fā)明，可通過使凹部側(cè)面的傾斜變平緩而具有常閉特性并且容易抑制凹部 側(cè)面下方的電場集中。


圖1為第1實施方式的半導(dǎo)體裝置的截面圖。圖2為制造工序中的半導(dǎo)體裝置的截面圖。圖3為制造工序中的半導(dǎo)體裝置的截面圖。圖4為制造工序中的半導(dǎo)體裝置的截面圖。圖5為制造工序中的半導(dǎo)體裝置的截面圖。圖6為制造工序中的半導(dǎo)體裝置的截面圖。圖7為制造工序中的半導(dǎo)體裝置的截面圖。圖8為制造工序中的半導(dǎo)體裝置的截面圖。圖9為制造工序中的半導(dǎo)體裝置的截面圖。圖10為制造工序中的半導(dǎo)體裝置的截面圖。圖11為第2實施方式的半導(dǎo)體裝置的截面圖。圖12為第3實施方式的半導(dǎo)體裝置的截面圖。附圖標(biāo)記1、1A、1B半導(dǎo)體裝置，2基板，2a生長主表面，3緩沖層，4電子傳遞層，5電子供給 層，5a主表面，6絕緣層，7源電極，8漏電極，9、9A金屬氧化物半導(dǎo)體層，10柵電極，11、11A 柵場板，15 二維電子氣層，16U6B凹部，16a底面，16b側(cè)面，17壁面，17a壁面，18臺階部， 31、33、34抗蝕膜，32金屬膜，35金屬氧化物半導(dǎo)體層，36金屬膜，a傾斜角，0傾斜角。
具體實施例方式第1實施方式以下，參照附圖來說明本發(fā)明適用于高電子遷移率晶體管(high electronmobility transistor,HEMT)的第1實施方式。圖1為第1實施方式的半導(dǎo)體裝 置的截面圖。第1實施方式的半導(dǎo)體裝置1具備基板2、緩沖層3、作為第1氮化物系半導(dǎo)體層的電子傳遞層4、作為第2氮化物系半導(dǎo)體層的電子供給層5、絕緣層6、源電極7、漏電極8、 金屬氧化物半導(dǎo)體層9、柵電極10、柵場板(gate fieldplate)ll0基板2作為用于使各層3 5在生長主表面2a上外延生長的生長基板而起作用。 另外，基板2也作為對各結(jié)構(gòu)3 11進(jìn)行機械支撐的支撐基板而起作用?；?由硅構(gòu)成。緩沖層3使基板2與各層3 5的晶格常數(shù)的差異變平緩，從而緩和應(yīng)力。緩沖 層3具有由A1N(氮化鋁)構(gòu)成的第1副層與由GaN(氮化鎵)構(gòu)成的第2副層交互地周期 性地層積而成的結(jié)構(gòu)。緩沖層3形成于基板2的生長主表面2a上。電子傳遞層4在與電子供給層5的異質(zhì)接合面(hetero junction surface)附近， 形成起通道作用的二維電子氣層15。電子傳遞層4由不含導(dǎo)電性雜質(zhì)的無摻雜的GaN構(gòu) 成。電子傳遞層4的厚度為約0.3 ym 約10 ym。電子傳遞層4形成于緩沖層3上。電子供給層5向電子傳遞層4供給電子。電子供給層5由不含導(dǎo)電性雜質(zhì)的無摻 雜的Ala3Gaa7N構(gòu)成。電子供給層5的厚度為約lOiim 約50iim。由于電子供給層5形 成為如此薄，因此電子傳遞層4在厚度方向上具有隧道效應(yīng)(tunneling effect) 0電子供 給層5形成于電子傳遞層4上。在電子供給層5的一側(cè)的主表面5a的中央部位形成有凹 部16。凹部16形成為使得在凹部16的底面16a與電子傳遞層4之間殘留有電子供給層5 的一部分。凹部16的側(cè)面16b與水平面(基板2的生長主表面2a)之間的傾斜角a構(gòu)成 為約45°。需要說明的是，傾斜角a不限定于45°，可形成為30° 60°左右。另外，凹 部16的開口部的寬度形成為2. liim 3. liim，凹部16的底面16a的寬度形成為2 ym 3 y m。絕緣層6具有在其自身內(nèi)可產(chǎn)生壓縮應(yīng)力、提高二維電子氣層的載流子濃度的功 能。另外，絕緣層6具有一般的保護(hù)膜功能，以及在上表面和壁面17上形成起傾斜場板 (slanted field plate)作用的柵場板11的功能。絕緣層6由Si02構(gòu)成。絕緣層6的厚 度為約300nm 約700nm，優(yōu)選為約500nm。絕緣層6形成于電子供給層5的主表面5a上。 此處，從圖1的截面看時，絕緣層6夾著凹部16而形成于兩側(cè)。另外，在形成有凹部16、從 凹部16的開口部向漏電極8側(cè)、源電極7側(cè)延伸的電子供給層5的一部分(臺階部18)、源 電極7、漏電極8的區(qū)域，沒有形成絕緣層6。凹部16側(cè)的絕緣層6的壁面17與水平面(電 子供給層5的主表面5a)之間的傾斜角0構(gòu)成為約60°。需要說明的是，傾斜角0比傾 斜角a大即可，不限定于60°，也可形成為45° 75°左右。絕緣層6的壁面17在離凹 部16指定距離(0.05iim 2.0iim)處開口，在凹部16的開口部的外側(cè)(漏電極8側(cè)、源 電極7側(cè))處形成。由此，在絕緣層6的壁面17和凹部16之間，露出電子供給層5的主表 面5a，形成了臺階部18。源電極7和漏電極8具有由厚度為約25nm的鈦(Ti)層與厚度為約300nm的鋁 (A1)層層積而成的結(jié)構(gòu)。源電極7和漏電極8形成在露出于絕緣層6的電子供給層5的主 表面5a上。漏電極8夾著凹部16而配置于與漏電極7相對的一側(cè)。需要說明的是，如上 所述，電子供給層5極薄，源電極7和漏電極8通過隧道效應(yīng)與二維電子氣層15電連接。金屬氧化物半導(dǎo)體層9提高常閉特性和開啟(turn-on)特性。金屬氧化物半導(dǎo)體 層9由p型的氧化鎳(NiO)構(gòu)成。金屬氧化物半導(dǎo)體層9的厚度為約200nm。此處，金屬氧 化物半導(dǎo)體層9的厚度不限定于200nm，也可為約3nm 約lOOOnrn，也可優(yōu)選為約10nm 約500nm。此處，金屬氧化物半導(dǎo)體層9薄于3nm時，常閉特性就會降低。形成的金屬氧化物半導(dǎo)體層9覆蓋了凹部16的底面16a和側(cè)面16b、在凹部16的開口周圍并從絕緣層6露 出的電子供給層5的臺階部18的上表面、絕緣層6的壁面17及上表面的一部分。金屬氧 化物半導(dǎo)體層9形成為與源電極7和漏電極8隔開一定的間隔。柵電極10對在源電極7和漏電極8之間流動的電流進(jìn)行控制。柵電極10具有由 厚度為約25nm的鎳(Ni)層與厚度為約300nm的金(Au)層層積而成的結(jié)構(gòu)。柵電極10形 成在金屬氧化物半導(dǎo)體層9的與凹部16的底面16a、側(cè)面16b、臺階部18相反的區(qū)域上。柵場板11緩和柵電極10的端部處的電場集中。柵場板11由與柵電極10相同的 材料和相同的層積構(gòu)造構(gòu)成。柵場板11與柵電極10相連接并且形成為一體。即，柵場板 11與柵電極10電連接。柵場板11的形成區(qū)域為在金屬氧化物半導(dǎo)體層9上的、從在設(shè) 置于絕緣層6的壁面17和絕緣層6的上表面的金屬氧化物半導(dǎo)體層9的區(qū)域上所形成的 柵電極10起延伸向未形成有柵電極10的源電極7和漏電極8的區(qū)域。如上所述，絕緣層 6的壁面17為傾斜。由此，形成于壁面17的柵場板11，隨著與凹部16相遠(yuǎn)離，與電子供給 層6的距離也漸漸變大。此結(jié)果是，提高了對柵電極10端部的電場集中的緩和效果。接著，參照附圖來說明上述第一實施方式的半導(dǎo)體裝置1的制造方法。圖2 圖 10為各制造工序中的半導(dǎo)體裝置的截面圖。首先，采用氫氟酸類蝕刻劑對由硅構(gòu)成的基板2的生長主表面2a進(jìn)行預(yù)處理。接 著，將基板2導(dǎo)入M0CVD(Metal Organic Chemical Vapor D印osition 有機金屬化學(xué)氣相 生長法)裝置的反應(yīng)室內(nèi)。其后，在約1100°C的溫度下對基板2進(jìn)行約10分鐘的熱退火， 從而去除表面的氧化膜。接著，向反應(yīng)室內(nèi)供給TMA(三甲基鋁)氣體和NH3(氨)氣體，使得在基板2的生 長主表面2a上外延生長出A1N層。其后，供給TMG(三甲基鎵)氣體和NH3氣體，使得在A1N 層上外延生長出GaN層。于是，通過對這些步驟重復(fù)進(jìn)行所需次數(shù)，形成圖2所示的緩沖層 3。接著，向反應(yīng)室內(nèi)供給TMG氣體和NH3氣體，從而在緩沖層3上形成厚度為約 0. 3 ii m 約10 ii m的由無摻雜的GaN構(gòu)成的電子傳遞層4。接著，向反應(yīng)室內(nèi)供給TMA氣體、TMG氣體、NH3氣體，從而在電子傳遞層4上形成 厚度為約25nm的由AlQ.3Ga(1.7N構(gòu)成的電子供給層5。接著，在上述工序結(jié)束后，從M0CVD裝置中取出形成了緩沖層3、電子傳遞層4以及 電子供給層5的基板2。接著，如圖2所示，通過等離子體CVD法，在電子供給層5的主表面5a上形成厚度 為約500nm的由Si02構(gòu)成的絕緣層6。其后，通過光蝕刻技術(shù)，在絕緣層6上形成抗蝕膜 31，在抗蝕膜31中的源電極7和漏電極8的形成區(qū)域形成開口。接著，如圖3所示，以抗蝕膜31作為掩模，通過使用了氫氟酸類蝕刻劑的濕法蝕 刻，在絕緣層6上形成用于形成源電極7和漏電極8的開口。其后，采用電子束蒸鍍法，依 次將Ti和A1層積。接著，與抗蝕膜31 —起，將其上的金屬膜32去除(剝離法(Liftoff method))。接著，在隊(氮)環(huán)境中，進(jìn)行約500°C、30分鐘的退火，使得在源電極7和漏電 極8與電子供給層5之間形成歐姆連接。由此，完成源電極7和漏電極8。接著，如圖4所示，通過光蝕刻技術(shù)，在絕緣層6上形成在柵電極10的形成區(qū)域開 口 了的抗蝕膜33。使得形成柵電極10的區(qū)域的開口寬度為0. 5 y m 4 y m(例如2 y m)。
接著，如圖5所示，以抗蝕膜33作為掩模，使用CF4或CHF3等對絕緣層6進(jìn)行等離 子體蝕刻(干法蝕刻)。此處，由于采用等離子體蝕刻，因此絕緣層6的壁面17a變?yōu)榇篌w 垂直。由此，壁面17a的開口部與以往采用濕法蝕刻而形成的情況相比較而言變窄。需要說 明的是，絕緣層6被蝕刻成在蝕刻區(qū)域中在厚度方向上也殘留下50nm 200nm左右(例 如lOOnm)的一部分。接著，如圖6所示，以相同的抗蝕膜33為掩模，采用氫氟酸類蝕刻劑，將圖5所示 的厚度方向上殘留了一部分的絕緣層6的部分去除，對絕緣層6進(jìn)行濕法蝕刻以使電子供 給層5的一側(cè)的主表面5a露出約2.6 iim左右的寬度，形成絕緣層6的壁面17。在此工序 中，雖然使用了濕法蝕刻法，但是由于之前進(jìn)行了干法蝕刻，因此絕緣層6的壁面17的傾斜 變急。即，與以往的通過濕法蝕刻而形成了絕緣層的壁面的情況相比較而言，傾斜角3變 大。另外，由于蝕刻劑向抗蝕膜33的下側(cè)旋入，因此抗蝕膜33從絕緣層6上側(cè)的開口露出 來，使得不僅絕緣層6上側(cè)的開口而且下側(cè)的開口也比抗蝕膜33的開口大。接著，如圖7所示，依舊利用圖6工序中所使用的抗蝕膜33作為掩模，采用氯氣， 通過對電子供給層5的一側(cè)的主表面5a進(jìn)行等離子體蝕刻，從而形成凹部16。需要說明的 是，凹部16的深度為約5nm，被蝕刻成在凹部16的底面16a的下面殘留下電子供給層5的 一部分。此處，在此工序中，由于使用干法蝕刻，使得凹部16的底面16a具有與抗蝕膜33 的開口寬度相對應(yīng)的寬度。另一方面，由于等離子體氣體的旋入，因此凹部16的側(cè)面16b 的傾斜變平緩，凹部16的開口被蝕刻成大于抗蝕膜33的開口。此處，由于抗蝕膜33和電 子供給層5之間形成了與絕緣層6厚度相同大小的空間，以及由于在抗蝕膜33的開口側(cè)的 下面沒有以絕緣層6作為掩模，因此很多的等離子體氣體被旋入。由此，凹部16的側(cè)面16b 的傾斜也比絕緣層6的壁面17的傾斜要平緩。另外，如圖7所示，進(jìn)行干法蝕刻，使得上側(cè) 沒有形成絕緣層6而露出了的電子供給層5的一側(cè)的主表面5a的一部分(臺階部18)殘 留下來。接著，如圖8所示，去除抗蝕膜33。其后，如圖9所示，通過光蝕刻技術(shù)，形成在金屬氧化物半導(dǎo)體層9的形成區(qū)域開 口了的抗蝕膜34?？刮g膜34的開口也比絕緣層6的下側(cè)的開口大。接著，如圖10所示，在含氧的環(huán)境中，例如在含有氬和氧的混合氣體中，通過 將NiO進(jìn)行磁控濺射(magnetron sputtering)，形成由NiO構(gòu)成的金屬氧化物半導(dǎo)體層 9。其后，為了提高金屬氧化物半導(dǎo)體層9的p型特性，也可進(jìn)行熱處理、臭氧灰化(ozone ashing)處理、氧灰化(oxygen ashing)處理等。接著，通過磁控濺射，依次將Ni (鎳)和 Au (金)層積，形成柵電極10和柵場板11。接著，與如圖10所示的抗蝕膜34 —起，將其上的金屬氧化物半導(dǎo)體層35和金屬 膜36去除(剝離法)。由此，如圖1所示，完成了金屬氧化物半導(dǎo)體層9、柵電極10以及柵 場板11。最后，通過公知的劃片(dicing)工序，將基板2按元件單位進(jìn)行分離，完成第1實 施方式的半導(dǎo)體裝置1。接著，說明上述第1實施方式的半導(dǎo)體裝置1的動作。首先，為了使漏電極8為高電位，而向漏電極8和源電極7之間施加電壓。在此狀 態(tài)下，如果向柵電極10施加高于閾值電壓的所需控制電壓，就會在金屬氧化物半導(dǎo)體層9上產(chǎn)生極化。由此，在金屬氧化物半導(dǎo)體層9的電子供給層5側(cè)空穴聚集，而在電子傳遞層 4的鄰接電子供給層5的一側(cè)，電子被感應(yīng)(induce)。于是，在電子傳遞層4的柵電極10 相反的區(qū)域形成通道。此結(jié)果是，源電極7和漏電極8之間變?yōu)閷?dǎo)通(on)的狀態(tài)，電子通 過源電極7、電子供給層5、電子傳遞層4的二維電子氣層15、電子供給層5、漏電極8的路 徑而流動。需要說明的是，由于電子供給層5非常薄，因此在厚度方向上電子通過隧道效應(yīng) 而通過。于是，電流在與該電子路徑的相反的方向上流動。此處，電流的大小通過施加于柵 電極10的控制電壓來控制。如上所述，在第1實施方式的半導(dǎo)體裝置1中，形成了金屬氧化物半導(dǎo)體層9。此 處，金屬氧化物半導(dǎo)體層9通過在含氧的環(huán)境中進(jìn)行濺射(磁控濺射)來形成，由此，可容 易形成并且可提高空穴濃度。由此，金屬氧化物半導(dǎo)體層9可提高柵電極10下方的電位， 可在正常狀態(tài)(normal time)抑制在柵電極10下方的電子傳遞層4中二維電子氣層15的 形成。此結(jié)果是，可容易地提高半導(dǎo)體裝置1的常開特性。另外，半導(dǎo)體裝置1中，絕緣層6的壁面17的傾斜角0比凹部16的側(cè)面16b的 傾斜角a大。由此，因為可減少絕緣層6的壁面17的薄區(qū)域，所以可抑制在制造工序中由 干法蝕刻等引起的絕緣層6的壁面17的破損。另外，由于以抗蝕膜33而非絕緣層6作為 掩模來形成凹部16，因此，可更加抑制絕緣層6的壁面17的破損。因此，由于可抑制由絕緣 層6破損而導(dǎo)致的流動于柵電極10的泄漏電流，因此可提高耐電壓性。另外，在半導(dǎo)體裝置1中，凹部16的側(cè)面16b的傾斜角a比絕緣層6的壁面17 的傾斜角0小。由此，可緩和在凹部16的側(cè)面16b下方的電場集中。另外，由于半導(dǎo)體裝置1中，由于金屬氧化物半導(dǎo)體9和柵電極10跨越凹部16、臺 階部18、絕緣層6的壁面17而形成，因此可緩和柵電極10近旁的電場集中。進(jìn)一步，半導(dǎo)體裝置1的制造方法，通過采用相同的抗蝕膜33對絕緣層6和凹部 16進(jìn)行蝕刻，因此可將凹部16的寬度做小。其結(jié)果是，可更減小半導(dǎo)體裝置1的導(dǎo)通電阻。另外，半導(dǎo)體裝置1的制造方法中，通過以抗蝕膜33作為掩模并利用蝕刻來形成 凹部16，與以絕緣層6為掩模并利用蝕刻來形成凹部16的情況相比而言，可更抑制絕緣層 6的破損。第2實施方式接著，參照附圖來說明變更了上述第1實施方式的一部分的第2實施方式。圖11 為第2實施方式的半導(dǎo)體裝置的截面圖。需要說明的是，在與上述實施方式相同的構(gòu)成中， 標(biāo)記上相同的符號而省略說明。如圖11所示，第2實施方式的半導(dǎo)體裝置1A中，金屬氧化物半導(dǎo)體層9和柵場板 11A與第1實施方式不同。具體而言，金屬氧化物半導(dǎo)體層9A和柵場板11A沒有形成在絕緣層6的上面。艮口， 金屬氧化物半導(dǎo)體層9A和柵場板11A最多形成到絕緣層6的壁面17的中間部位。第3實施方式接著，參照附圖來說明變更了上述實施方式的一部分的第3實施方式。圖12為第 3實施方式的半導(dǎo)體裝置的截面圖。需要說明的是，在與上述實施方式相同的構(gòu)成中，標(biāo)記 上相同的符號而省略說明。如圖12所示的第3實施方式的半導(dǎo)體裝置1B那樣，為了進(jìn)一步增寬了絕緣層6的開口部的寬度，絕緣層6的壁面也可由下側(cè)的壁面17a和上側(cè)的壁面17b來形成。以上，雖然通過實施方式來詳細(xì)說明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限定于本說明書中 說明了的實施方式。本發(fā)明的范圍根據(jù)專利權(quán)利要求書的記載以及與專利權(quán)利要求書的記 載相當(dāng)?shù)姆秶鷣泶_定。以下，就部分變更了上述實施方式的變更方案進(jìn)行說明。例如，可適宜變更上述各實施方式中記載的材料、數(shù)值、形態(tài)等。上述實施方式中，基板2雖然由硅構(gòu)成，但是也可由碳化硅(SiC)等半導(dǎo)體材料、 藍(lán)寶石、陶瓷等絕緣體構(gòu)成。另外，上述實施方式中，緩沖層3雖然由A1N和GaN的層積結(jié)構(gòu)來構(gòu)成，但是也可 由其它的氮化物系半導(dǎo)體、iii-v族化合物半導(dǎo)體或者單層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體來構(gòu)成。另外，上述實施方式中，電子傳遞層4雖然由GaN構(gòu)成，但是也可由其它的氮化物 系半導(dǎo)體材料或者化合物半導(dǎo)體材料來構(gòu)成電子傳遞層。可列舉出一個實例AlaInbGai_a_bN0 ^ a < 10 ^ b < lo另外，上述實施方式中，電子供給層5雖然由Ala3Gaa7N構(gòu)成，但是也可由其它的 氮化物系半導(dǎo)體材料或者化合物半導(dǎo)體材料來構(gòu)成電子供給層。可列舉出一個實例AlJnyGah-yN0 < x < 1 (優(yōu)選為 0. 1 < x < 0. 4)0 ^ y < 10進(jìn)一步也可由摻雜了 n型雜質(zhì)的AlxInyGai_x_yN形成。需要說明的是，電子供給層5 優(yōu)選由帶隙比電子傳遞層4更大并且晶格常數(shù)比電子傳遞層4更小的半導(dǎo)體材料來構(gòu)成。另外，上述實施方式中，電子傳遞層和電子供給層雖然由氮化物系半導(dǎo)體材料來 構(gòu)成，但是也可采用由AlGaAs/GaAs等氮化物系半導(dǎo)體材料以外的材料構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)來 構(gòu)成。另外，上述實施方式中，絕緣層6雖然由Si02構(gòu)成，但是也可由其它的硅氧化物 (例如，SiOx)和硅氮化物(SiNx)等絕緣材料來構(gòu)成。另外，上述實施方式中，源電極7和漏電極8雖然由鈦和鋁的層積構(gòu)造而制成，但 是也可由其它的可歐姆接觸的金屬來形成。另外，上述實施方式中，金屬氧化物半導(dǎo)體層9、9A雖然由NiO構(gòu)成，但是也可由其 它的金屬氧化物半導(dǎo)體來構(gòu)成?？蛇m用的金屬氧化物半導(dǎo)體為氧化鐵(FeOx，x為任意的整 數(shù))、氧化鈷(Co0x，x為任意的整數(shù))、氧化錳(MnOx，x為任意的整數(shù))、氧化銅(CuOx，x為 任意的整數(shù))等。進(jìn)一步，金屬氧化物半導(dǎo)體層9、9A也可由用上述材料多次層積而成的多層構(gòu)造 來制成。在這種情況下，也可是由P型(或者n型)雜質(zhì)濃度在厚度方向上漸漸變化的多 層結(jié)構(gòu)。需要說明的是，另外，也可不配設(shè)金屬氧化物半導(dǎo)體，而由肖特基(schottky)電極 材料來構(gòu)成柵電極10。另外，也可用p-GaN等p型半導(dǎo)體層來替換金屬氧化物半導(dǎo)體層。 電子供給層等氮化物系半導(dǎo)體層由P型來構(gòu)成的情況下，金屬氧化物半導(dǎo)體層也可由n型 來構(gòu)成。另外，上述實施方式中，柵電極10雖然由Ni和Au構(gòu)成，但是也可由Ni、Au和Ti的三層結(jié)構(gòu)、鋁層、具有導(dǎo)電性的多晶硅層等來構(gòu)成。另外，上述實施方式中雖然列出了在絕緣層6和凹部16、16B之間形成有臺階部18 的實例，但是也可沒有臺階部18。另外，在金屬氧化物半導(dǎo)體層9、9A與柵電極10之間、在電子供給層5和金屬氧 化物半導(dǎo)體層9、9A之間，也可形成有相比于金屬氧化物半導(dǎo)體層9、9A而言厚度薄的HfO、 SiOx等絕緣膜。另外，在上述實施方式中，金屬氧化物半導(dǎo)體層9、9A與柵電極10和柵場板11、11A 雖然形成為相同形狀，但是它們也可形成為不同形狀。金屬氧化物半導(dǎo)體層9、9A與柵電極 10和柵場板11、11A形成為不同形狀的情況下，可通過不同的抗蝕膜來形成。另外，上述實施方式中，在形成凹部16、16B時，雖然以用于形成絕緣層6的抗蝕膜 33用作掩模，但是也可在去除該抗蝕膜33后，以絕緣層6作為掩模來對凹部16、16B進(jìn)行蝕 刻。另外，上述實施方式中，本發(fā)明雖然列出適用于HEMT的例子，但是本發(fā)明也可適 用于MESFET (Metal-Semiconductor Field Effect Transistor 肖特基柵場效應(yīng)晶體管)、 絕緣柵場效應(yīng)晶體管、二極管等。工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明可用于具有氮化物系半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具備在一側(cè)的主表面的一部分上形成了側(cè)面傾斜的凹部的氮化物系半導(dǎo)體層，設(shè)置于上述一側(cè)的主表面上的第1電極，夾著上述凹部而處于上述第1電極的相對一側(cè)的、設(shè)置于上述一側(cè)的主表面上的第2電極，夾著上述一側(cè)的主表面的上述凹部而形成于兩側(cè)的、上述凹部側(cè)的壁面為傾斜的絕緣層，設(shè)置于上述凹部的底面上和側(cè)面上以及上述絕緣層的上述凹部側(cè)的壁面的至少一部分上的控制電極；上述絕緣層的壁面的傾斜角比上述凹部的側(cè)面的傾斜角大。
2.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述氮化物系半導(dǎo)體層具有第1氮化物系半導(dǎo)體層，與上述第1氮化物系半導(dǎo)體層相比至少部分組成不相同的、形成于上述第1氮化物系 半導(dǎo)體層上的、形成有上述凹部的第2氮化物系半導(dǎo)體層；在上述第1氮化物系半導(dǎo)體層和上述第2氮化物系半導(dǎo)體層的界面附近形成有二維電子氣層；上述凹部的底面沒有抵達(dá)上述第1氮化物系半導(dǎo)體層的界面。
3.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在上述絕緣層的壁面和上述凹部之間形成有間隔，上述氮化物系半導(dǎo)體層的上表面露出ο
4.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在上述凹部的底面、側(cè)面以及上述絕緣層的上述凹部側(cè)的壁面與上述控制電極之間進(jìn) 一步具有金屬氧化物半導(dǎo)體層。
5.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，具備在氮化物系半導(dǎo)體層的一側(cè)的主表面上形成絕緣層的工序， 在上述絕緣層上形成一部分開口的抗蝕膜的工序， 以上述抗蝕膜為掩模來對上述絕緣層進(jìn)行干法蝕刻的工序， 以上述抗蝕膜為掩模來對上述絕緣層進(jìn)行濕法蝕刻而形成傾斜壁面的工序， 以上述抗蝕膜為掩模來對上述氮化物系半導(dǎo)體層進(jìn)行干法蝕刻從而在上述氮化物系 半導(dǎo)體層的一側(cè)的主表面上形成凹部的工序，在上述凹部的底面上和側(cè)面上以及上述絕緣層的上述凹部側(cè)的傾斜壁面的至少一部 分上形成控制電極的工序。
6.權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，進(jìn)一步具有在上述控制電 極與上述凹部的底面、側(cè)面以及上述絕緣層的傾斜壁面之間形成金屬氧化物半導(dǎo)體層的工 序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，可容易地提高常關(guān)特性。所述半導(dǎo)體裝置的特征在于，具備在一側(cè)的主表面的一部分上形成了側(cè)面傾斜的凹部的氮化物系半導(dǎo)體層，設(shè)置于上述一側(cè)的主表面的第1電極，夾著上述凹部而處于上述第1電極的相對一側(cè)的、設(shè)置于上述一側(cè)的主表面上的第2電極，夾著上述一側(cè)的主表面的上述凹部而形成于兩側(cè)的、上述凹部側(cè)的壁面為傾斜的絕緣層，設(shè)置于上述凹部的底面上和側(cè)面上以及上述絕緣層的上述凹部側(cè)的壁面的至少一部分上的控制電極；上述絕緣層的壁面的傾斜角比上述凹部的側(cè)面的傾斜角大。
文檔編號H01L21/335GK101853881SQ20101014546
公開日2010年10月6日 申請日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者金子信男 申請人:三墾電氣株式會社