專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
GaN系肖特基勢(shì)魚(yú)二極管(GaN-SBD:Schottky barrier diode)因其物性特征而備受期待作為高耐壓且能夠高速動(dòng)作的設(shè)備應(yīng)用于服務(wù)器系統(tǒng)等。為了在GaN-SBD中降低能量損失，重要的是降低通態(tài)電阻和正向電壓。對(duì)于通態(tài)電阻和正向電壓的降低，有效的是降低陽(yáng)極電極(肖特基電極)的功函數(shù)。另一方面，陽(yáng)極電極的功函數(shù)與反向耐壓是制衡的關(guān)系。因此，如果為了降低通態(tài)電阻和正向電壓而降低陽(yáng)極電極的功函數(shù)，則反向耐壓降低。因此，為了高耐壓化，提出了在陽(yáng)極電極的外周部與肖特基接合該陽(yáng)極電極的η型GaN層之間設(shè)有摻雜了 Mg的P型GaN層的結(jié)構(gòu)。為了得到該結(jié)構(gòu)，需要在η型GaN層上形成P型GaN層，通過(guò)對(duì)P型GaN層進(jìn)行干式蝕刻而圖案化從而使η型GaN層的表面(肖特基面)露出，在肖特基面上形成陽(yáng)極電極。然而，Mg的活化困難，即使在1000°C以上進(jìn)行活化退火也僅活化所摻雜的量的1%左右。因此，形成P型GaN層時(shí)，為了充分確?；罨腗g，需要摻雜I X IO19CnT3以上的大量的Mg，并在1000°C以上進(jìn)行活化退火。如果摻雜大量的Mg，則P型GaN層的結(jié)晶性容易降低。另外，在將這樣的P型GaN層圖案化后露出的η型GaN層的肖特基面也容易變得粗糙，成品率容易降低。此外，干式蝕刻時(shí)P型GaN層本身容易變得粗糙。因此，設(shè)有摻雜了 Mg的P型GaN層的結(jié)構(gòu)的實(shí)用化極其困難。專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2008-177369號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2010-40698號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高肖特基勢(shì)壘二極管的反向耐壓的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。在半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式中，設(shè)有:GaN層、與上述GaN層的Ga面形成肖特基接合的陽(yáng)極電極、以及位于上述陽(yáng)極電極的至少一部分與上述GaN層之間的InGaN層。在半導(dǎo)體裝置的另一個(gè)方式中，設(shè)有:GaN層、與上述GaN層的N面形成肖特基接合的陽(yáng)極電極，以及位于上述陽(yáng)極電極的至少一部分與上述GaN層之間、帶隙大于GaN且含有Al的氮化物半導(dǎo)體層。在半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)方式中，在GaN層的Ga面上局部地形成InGaN層，將與上述GaN層進(jìn)行肖特基接合的陽(yáng)極電極以上述InGaN層位于該陽(yáng)極電極的至少一部分與上述GaN層之間的方式形成。在半導(dǎo)體裝置的制造方法的另一個(gè)方式中，在GaN層的N面局部地形成帶隙大于GaN且含有Al的氮化物半導(dǎo)體層，將與上述氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行肖特基接合的陽(yáng)極電極以上述氮化物半導(dǎo)體層位于該陽(yáng)極電極的至少一部分與上述GaN層之間的方式形成。
根據(jù)上述的半導(dǎo)體裝置等，利用InGaN層或含有Al的氮化物半導(dǎo)體層，GaN層的Ga面或N面的能帶電位(band potential)提高,能夠提高反向耐壓。


圖1A是表示第I實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖1B是沿圖1A中的1-1線的截面圖。圖2是表示能帶電位的變化的圖。圖3是表示電流-電壓特性的變化的圖。圖4A是表示制造第I實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖4B是表示接著圖4A、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖4C是表示接著圖4B、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖4D是表示接著圖4C、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖4E是表示接著圖4D、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖4F是表示接著圖4E、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖4G是表示接著圖4F、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖4H是表示接著圖4G、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖41是表示接著圖4H、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖4J是表示接著圖41、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖4K是表示接著圖4J、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖5是表示第2實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖6是表示第3實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖7是表示第4實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖8A是表示制造第4實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖8B是表示接著圖8A、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖8C是表示接著圖8B、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖9是表示第5實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖1OA是表示制造第5實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖1OB是表示接著圖10A、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖1OC是表示接著圖10B、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖11是表示第6實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖12是表示第7實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖13A是表示制造第7實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖13B是表示接著圖13A、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖13C是表示接著圖13B、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖14是表示第8實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖15A是表示制造第8實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖15B是表示接著圖15A、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖15C是表示接著圖15B、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖15D是表示接著圖15C、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。
圖15E是表示接著圖15D、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖16A是表示第9實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖16B是沿圖16A中的I1-1I線的截面圖。圖17是表示能帶電位的變化的圖。圖18是表示電流-電壓特性的變化的圖。圖19A是表示制造第9實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖19B是表示接著圖19A、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖19C是表示接著圖19B、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖19D是表示接著圖19C、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖19E是表示接著圖19D、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖19F是表示接著圖19E、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖19G是表示接著圖19F、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖19H是表示接著圖19G、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖191是表示接著圖19H、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖19J是表示接著圖191、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖19K是表示接著圖19J、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖20是表示第10實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖21是表示第11實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖22是表示第12實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖23是表示第13實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖24A是表示制造第13實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖24B是表示接著圖24A、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖24C是表示接著圖24B、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖25是表示第14實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖26A是表示制造第14實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖26B是表示接著圖26A、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖26C是表示接著圖26B、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖27是表示第15實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖28A是表示制造第15實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖28B是表示接著圖28A、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖28C是表示接著圖28B、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖29是表示第16實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖30A是表示制造第16實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖30B是表示接著圖30A、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖30C是表示接著圖30B、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖30D是表示接著圖30C、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖30E是表示接著圖30D、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖30F是表示接著圖30E、制造半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。圖31是表不用于第17實(shí)施方式的GaN系SBD的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖32是表示包含圖31中示出的GaN系SBD的SBD封裝的圖。圖33是表示包含圖32中示出的SBD封裝的PFC電路的圖。圖34是表示包含圖33中示出的PFC電路的服務(wù)器電源的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行具體說(shuō)明。(第I實(shí)施方式)首先，對(duì)第I實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1A是表示第I實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置(肖特基勢(shì)壘二極管)的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖1B是沿圖1A中的1-1線的截面圖。在第I實(shí)施方式中，如圖1A和圖1B所示，在藍(lán)寶石基板I上形成有AlN成核層la，在AlN成核層Ia上形成有η型GaN層2。AlN成核層Ia上的η型GaN層2的表面為Ga面(以密勒指數(shù)表示為(0001)面)。在η型GaN層2上形成有環(huán)狀的InGaN層3作為護(hù)環(huán)。并且，在InGaN層3的內(nèi)側(cè)形成有與η型GaN層2形成肖特基接合的陽(yáng)極電極(肖特基電極)
4。陽(yáng)極電極4比InGaN層3厚，陽(yáng)極電極4的外周部與InGaN層3的上表面接觸。另外，在與InGaN層3分離的位置形成有與η型GaN層2形成歐姆接合的陰極電極(歐姆電極)5。此外，在陽(yáng)極電極4與陰極電極5之間形成有覆蓋η型GaN層2和InGaN層3的鈍化膜6。鈍化膜6從上方覆蓋陽(yáng)極電極4的一部分和陰極電極5的一部分。應(yīng)予說(shuō)明，在圖1A中省略鈍化膜6。在此，對(duì)InGaN層3的作用進(jìn)行說(shuō)明。圖2是表示關(guān)于能帶電位的變化的模擬結(jié)果的圖。圖2中示出了僅是表面為Ga面的η型GaN層的結(jié)構(gòu)體(實(shí)線)、表面為Ga面的η型GaN層和在其上形成的InGaN層的結(jié)構(gòu)體(單點(diǎn)劃線)、以及表面為Ga面的η型GaN層和在其上形成的P型GaN層的結(jié)構(gòu)體(雙點(diǎn)劃線)的各能帶電位。應(yīng)予說(shuō)明，η型GaN層的活化的η型雜質(zhì)的濃度為5Χ 1017cnT3。InGaN層的In組成為6%，厚度為20nm。p型GaN層的活化的P型雜質(zhì)的濃度為5X1017cm_3，厚度為200nm。圖2的橫軸表示距離η型GaN層的表面的深度，負(fù)值表示從η型GaN層與InGaN層或ρ型GaN層的界面(深度:0nm)到InGaN層或P型GaN層中的位置的距離。如圖2所示，對(duì)于η型GaN層和ρ型GaN層的結(jié)構(gòu)體(雙點(diǎn)劃線)，在η型GaN層與P型GaN層的界面的能帶電位高于僅為η型GaN層的結(jié)構(gòu)體(實(shí)線)的能帶電位。在現(xiàn)有的設(shè)有P型GaN層的結(jié)構(gòu)中因這樣的作用而反向耐壓提高。同樣,對(duì)于η型GaN層和InGaN層的結(jié)構(gòu)體(單點(diǎn)劃線),在η型GaN層與InGaN層的界面的能帶電位高于僅為η型GaN層的結(jié)構(gòu)體(實(shí)線)的能帶電位。這是由于在C軸方向生長(zhǎng)于Ga面上的InGaN層與η型GaN層的界面，通過(guò)由自發(fā)極化和壓電極化產(chǎn)生的負(fù)的固定電荷而能帶電位上升。因此，與η型GaN層和ρ型GaN層的結(jié)構(gòu)體同樣,反向耐壓提高。圖3是表示關(guān)于電流-電壓特性的變化的模擬結(jié)果的圖。圖3中示出僅是表面為Ga面的η型GaN層的結(jié)構(gòu)體(實(shí)線)、表面為Ga面的η型GaN層和在其上形成的InGaN層的結(jié)構(gòu)體(單點(diǎn)劃線)、以及表面為Ga面的η型GaN層和在其上形成的ρ型GaN層的結(jié)構(gòu)體(雙點(diǎn)劃線)的各電流-電壓特性。應(yīng)予說(shuō)明，η型GaN層的活化的η型雜質(zhì)的濃度為I X 1016cm_3。在η型GaN層和InGaN層的結(jié)構(gòu)體(單點(diǎn)劃線)中，使In組成為5%，使InGaN層的厚度為20nm，使InGaN層的與η型GaN層的界面附近存在-4.59 X IO12CnT2的負(fù)的固定電荷。在η型GaN層和ρ型GaN層的結(jié)構(gòu)體(雙點(diǎn)劃線)中，使ρ型GaN層的厚度為20nm，使受主的濃度為2X1017cnT3。如圖3所示，僅為η型GaN層的結(jié)構(gòu)體(實(shí)線)的反向耐壓為_(kāi)36.1V，與此相對(duì)，η型GaN層和ρ型GaN層的結(jié)構(gòu)體(雙點(diǎn)劃線)的反向耐壓高達(dá)-42.7V。另外，η型GaN層和InGaN層的結(jié)構(gòu)體(單點(diǎn)劃線)的反向耐壓的絕對(duì)值為44.8V以上，高于η型GaN層和ρ型GaN層的結(jié)構(gòu)體(雙點(diǎn)劃線)的反向耐壓。從這些模擬結(jié)果可知，根據(jù)第I實(shí)施方式，可得到比不存在InGaN層3的GaN系SBD和使用ρ型GaN層作為護(hù)環(huán)的GaN系SBD高的反向耐壓。接下來(lái)，對(duì)制造第I實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法進(jìn)行說(shuō)明。圖4Α 圖4Κ是按工序順序表示制造第I實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。首先，如圖4Α所示，在藍(lán)寶石基板I上利用例如有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng)(M0VPE:metal-organic vapor phase epitaxy)法形成 AlN 成核層 la、n 型 GaN 層 2 以及 InGaN 層
3。由于在η型GaN層2的形成前在藍(lán)寶石基板I上形成AlN成核層la，所以η型GaN層2的生長(zhǎng)方向的表面為Ga面。另外，例如η型GaN層2的厚度為I μ m左右，摻雜4Χ 1017cm_3左右的Si作為η型雜質(zhì)。例如InGaN層3的厚度為20nm左右，In組成為5% 7%左右。例如η型GaN層2的生長(zhǎng)溫度為1000°C左右，InGaN層3的生長(zhǎng)溫度為780°C左右。接著，如圖4B所示，在InGaN層3上形成將形成陰極電極5的預(yù)定的區(qū)域開(kāi)口的抗蝕圖案11?？刮g圖案11利用光刻法形成。其后，如圖4C所示，將抗蝕圖案11用作蝕刻掩模對(duì)InGaN層3進(jìn)行蝕刻，在形成陰極電極5的預(yù)定的區(qū)域中，使η型GaN層2的表面露出。作為InGaN層3的蝕刻，例如進(jìn)行使用氯系氣體的干式蝕刻。InGaN層3的蝕刻速率例如為10nm/min。在該蝕刻中，優(yōu)選進(jìn)行過(guò)度蝕刻，蝕刻時(shí)間例如為4分鐘。因?yàn)槿绻鸌nGaN層3在形成陰極電極5的預(yù)定的區(qū)域殘留，則有時(shí)因勢(shì)壘而產(chǎn)生歐姆接合不良。接下來(lái)，如圖4D所示，除去抗蝕圖案11，在η型GaN層2上利用例如剝離(lift-off)法形成陰極電極5。作為陰極電極5，例如形成厚度為30nm左右的Ti膜與位于其上的厚度為300nm左右的Al膜的層疊體。Ti膜和Al膜的成膜例如利用蒸鍍法進(jìn)行。接著，在600°C左右進(jìn)行快速熱處理(RTA:rapid thermal annealing)。其后，如圖4E所示，形成覆蓋陰極電極5且覆蓋使InGaN層3作為環(huán)狀的護(hù)環(huán)殘留的部分的抗蝕圖案12?？刮g圖案12利用光刻法形成。接下來(lái)，如圖4F所示，將抗蝕圖案12用作蝕刻掩模對(duì)InGaN層3進(jìn)行蝕刻，在設(shè)置肖特基接合面的區(qū)域和將陽(yáng)極電極4與陰極電極5絕緣分離的區(qū)域中，使η型GaN層2的表面露出。作為InGaN層3的蝕刻，例如進(jìn)行使用氯系氣體的干式蝕刻。InGaN層3的蝕刻速率例如為10nm/min。在該蝕刻中也優(yōu)選進(jìn)行過(guò)度蝕刻，蝕刻時(shí)間例如為3分鐘。因?yàn)槿绻鸌nGaN層3在設(shè)置肖特基接合面的區(qū)域殘留，則有時(shí)因勢(shì)壘而正向電壓變高。與使形成陰極電極5的預(yù)定的區(qū)域的η型GaN層2的表面露出時(shí)相比縮短蝕刻時(shí)間是由于設(shè)置肖特基接合面的區(qū)域的過(guò)度蝕刻的量越多，在陽(yáng)極電極4的下端部，其側(cè)面與η型GaN層2接觸的面積越大，容易發(fā)生損壞。接著，如圖4G所示，除去抗蝕圖案12，形成將形成陽(yáng)極電極4的預(yù)定的區(qū)域開(kāi)口的抗蝕圖案13?？刮g圖案13利用光刻法形成。此時(shí)，抗蝕圖案13的開(kāi)口部與InGaN層3的一部分交疊。其后，如圖4H所示，使用抗蝕圖案13作為成膜掩模，利用剝離法形成陽(yáng)極電極4。作為陽(yáng)極電極4，例如形成厚度為IOOnm左右的TaN膜與位于其上的厚度為300nm左右的Cu膜的層疊體。TaN膜和Cu膜的成膜例如利用濺射法進(jìn)行。接下來(lái)，如圖41所示，在藍(lán)寶石基板I的表面?zhèn)刃纬筛采wη型GaN層2、InGaN層
3、陽(yáng)極電極4以及陰極電極5的鈍化膜6。作為鈍化膜6，例如利用等離子體化學(xué)氣相沉積(CVD:chemical vapor deposition)法形成厚度為200nm左右的氮化娃膜。接著，如圖4J所示，在鈍化膜6上形成將形成陽(yáng)極電極4的接觸部的預(yù)定的區(qū)域和形成陰極電極5的接觸部的預(yù)定的區(qū)域開(kāi)口的抗蝕圖案14。抗蝕圖案14利用光刻法形成。其后，如圖4K所示，使用抗蝕圖案14作為蝕刻掩模對(duì)鈍化膜6進(jìn)行蝕刻，將陽(yáng)極電極4的一部分和陰極電極5的一部分作為接觸部而露出。作為鈍化膜6的蝕刻，例如進(jìn)行使用SF6氣體和CHF3氣體的混合氣體的干式蝕刻。此時(shí)，例如使上部電極功率為500W，使下部電極功率為50W。鈍化膜6為氮化硅膜時(shí)，其蝕刻速率為0.24 μ m/min左右。然后，除去抗蝕圖案14。由此，能夠制造第I實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置。由此，在第I實(shí)施方式中，無(wú)需形成含有大量的Mg的ρ型GaN層。因此，能夠避免結(jié)晶性的降低和伴隨著干式蝕刻的肖特基面的粗糙，并且能夠提高反向耐壓。應(yīng)予說(shuō)明，可以使用表面為Ga面的GaN基板代替藍(lán)寶石基板I。此時(shí)，不形成AlN成核層Ia而在GaN基板上形成η型GaN層2。在GaN層上形成AlGaN層時(shí)，如果GaN層的表面為Ga面，則因自發(fā)極化和壓電極化而在GaN層的與AlGaN層的界面附近容易形成2DEG。另一方面，如果GaN層的表面為N面，則因自發(fā)極化和壓電極化而在GaN層的與AlGaN層的界面附近容易誘發(fā)2DHG。這樣的現(xiàn)象在 “0.Ambacher et al.J.Appl.Phys.Vol.85 (1999) 3222” 中也有記載。另外，對(duì)于用等離子體輔助分子束外延(PAMBE)法在藍(lán)寶石基板的C面上生長(zhǎng)的GaN層而言,直接生長(zhǎng)于藍(lán)寶石基板上的GaN層的表面為N面。另一方面,介由AlN成核層生長(zhǎng)的GaN層的表面為Ga面。這樣的現(xiàn)象在“M.Park et al.J.Appl.Phys.Vol.93 (2003)9542”和“W.-C.Yang et al., J.Appl.Phys.Vol.94 (2003) 5720” 中也有記載。另外，直接生長(zhǎng)于表面為C(碳)面的SiC基板上的GaN層的表面為N面。這樣的現(xiàn)象在“M.H.Wong etal., J.Appl.Phys.Vol04 (2008)093710”中也有記載。直接生長(zhǎng)于表面為N面的GaN基板上的GaN層的表面也為N面。只要考慮這些性質(zhì)來(lái)使GaN層等生長(zhǎng)即可。另外，無(wú)需向InGaN層3摻雜雜質(zhì)，但優(yōu)選以不對(duì)結(jié)晶性帶來(lái)不良影響的程度的量來(lái)?yè)诫sP型雜質(zhì)。這是由于能夠進(jìn)一步提高在與η型GaN層2的界面的能帶電位。作為ρ型雜質(zhì)，例如可以使用Mg，不對(duì)結(jié)晶性帶來(lái)不良影響的程度的摻雜量例如為IO18CnT3級(jí)。如果Mg的活化率為1%左右，則IO16CnT3級(jí)的Mg活化。(第2實(shí)施方式)接下來(lái)，對(duì)第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖5是表示第2實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置(肖特基勢(shì)壘二極管)的結(jié)構(gòu)的截面圖。
在第2實(shí)施方式中，如圖5所示，在AlN成核層Ia上形成以高于η型GaN層2的濃度摻雜了 η型雜質(zhì)的η + GaN層7。并且，η型GaN層2僅在InGaN層3和陽(yáng)極電極4的正下方、在InGaN層3和陽(yáng)極電極4與n+ GaN層7之間形成，陰極電極5不與η型GaN層2而與n+ GaN層7形成歐姆接合。其它構(gòu)成與第I實(shí)施方式相同。對(duì)于這樣的臺(tái)面結(jié)構(gòu)的肖特基勢(shì)壘二極管，也可得到與第I實(shí)施方式同樣的效果。另外，由于η型雜質(zhì)的濃度高的η + GaN層7與陰極電極5連接，所以能夠更進(jìn)一步降低歐姆電阻。(第3實(shí)施方式)接下來(lái)，對(duì)第3實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖6是表示第3實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置(肖特基勢(shì)壘二極管)的結(jié)構(gòu)的截面圖。在第3實(shí)施方式中，使用導(dǎo)電性的η型GaN基板Ib代替藍(lán)寶石基板I。并且，如圖6所示，不是陰極電極5在η型GaN層2上形成，而是陰極電極21在η型GaN基板Ib的背面上形成。其它構(gòu)成與第I實(shí)施方式相同。對(duì)于這樣的縱型結(jié)構(gòu)的肖特基勢(shì)壘二極管，也可得到與第I實(shí)施方式同樣的效果。另外，能夠節(jié)省面積。此外，由于陰極電極21能夠不考慮陽(yáng)極電極4等的位置地形成，所以也能夠簡(jiǎn)化制造工藝。(第4實(shí)施方式)接下來(lái)，對(duì)第4實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。如果像第I 第3實(shí)施方式那樣利用干式蝕刻進(jìn)行InGaN層3的加工，則難以在InGaN層3與η型GaN層2的界面將蝕刻中斷。并且，如果InGaN層3殘留，則因勢(shì)壘而正向電壓變高，如果過(guò)分進(jìn)行過(guò)度蝕刻，則有時(shí)容易引起損壞。另外，干式蝕刻時(shí)的InGaN層3的蝕刻速率也存在面內(nèi)分布。因此，即使進(jìn)行過(guò)度蝕刻，也可能存在InGaN層3的殘?jiān)?、或過(guò)度蝕刻變得略微過(guò)量而二極管特性產(chǎn)生面內(nèi)分布。如果二極管特性產(chǎn)生面內(nèi)分布，則有時(shí)成品率降低。另外，伴隨著干式蝕刻時(shí)的損傷，耐壓的絕對(duì)值也可能降低。在第4實(shí)施方式中，通過(guò)進(jìn)行光電化學(xué)(PEC:photo electrochemical)蝕刻來(lái)代替干式蝕刻，從而消除這樣的擔(dān)憂(yōu)。圖1是表示第4實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置(肖特基勢(shì)壘二極管)的結(jié)構(gòu)的截面圖。在第4實(shí)施方式中，如圖7所示，在InGaN層3上形成有金屬膜22，陽(yáng)極電極4比η型GaN層2和金屬膜22的層疊體厚，陽(yáng)極電極4的外周部與金屬膜22的上表面接觸。詳細(xì)內(nèi)容如后所述，金屬膜22是PEC時(shí)用作遮光掩模的膜。其它構(gòu)成與第I實(shí)施方式相同。根據(jù)第4實(shí)施方式也可得到與第I實(shí)施方式同樣的效果。另外，使用Ni膜作為InGaN層3上的金屬膜22時(shí)，由于Ni的功函數(shù)較高，所以能夠在InGaN層3附近更進(jìn)一步抑制電場(chǎng)集中。接下來(lái)，對(duì)制造第4實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法進(jìn)行說(shuō)明。圖8Α 圖SC是按工序順序表示制造第4實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。首先，與第I實(shí)施方式同樣地進(jìn)行直至陰極電極5的形成為止的處理(圖4Α 圖4D)。接著，如圖8Α所示，在InGaN層3上形成覆蓋InGaN層3的作為環(huán)狀的護(hù)環(huán)而殘留的部分的金屬膜22。作為金屬膜22，例如利用剝離法形成厚度為IOOnm左右的Ni膜。Ni膜的成膜例如利用蒸鍍法進(jìn)行。其后，如圖SB所示，利用將金屬膜22用作遮光掩模的光電化學(xué)蝕刻(PEC)對(duì)InGaN層3進(jìn)行加工，在設(shè)置肖特基接合面的區(qū)域和將陽(yáng)極電極4與陰極電極5絕緣分離的區(qū)域中，使η型GaN層2的表面露出。該P(yáng)EC中，例如，將藍(lán)寶石基板I和在其上形成的η型GaN層2等浸潰在KOH溶液中，在KOH溶液中加入Pt電極，使電極23與陰極電極5接觸。然后，將Pt電極與直流電源的負(fù)極連接，將電極23與直流電源的正極連接，在陰極電極5與Pt電極之間施加偏壓，同時(shí)對(duì)InGaN層3照射波長(zhǎng)比η型GaN層2的帶隙(3.4eV)的波長(zhǎng)(365nm)長(zhǎng)、且比InGaN層3的帶隙(3.2eV)的波長(zhǎng)(387nm)短的紫外光。如果對(duì)InGaN層3照射這樣的紫外光，則在InGaN層3中生成有助于蝕刻的空穴，InGaN層3的蝕刻進(jìn)行。但是，由于被金屬膜22覆蓋的部分未生成空穴，所以該部分未被蝕刻。另外，如果η型GaN層2的表面露出，則雖然對(duì)η型GaN層2照射紫外光，但其波長(zhǎng)比η型GaN層2的帶隙的波長(zhǎng)長(zhǎng)，因此在η型GaN層2中無(wú)法生成有助于蝕刻的空穴。因此，η型GaN層2未被蝕刻。因此，即使不進(jìn)行過(guò)度蝕刻也能夠可靠地除去InGaN層3。接下來(lái)，如圖SC所示，與第I實(shí)施方式同樣地形成陽(yáng)極電極4。陽(yáng)極電極4與金屬膜22電連接。接著，與第I實(shí)施方式同樣地進(jìn)行鈍化膜6的形成以后的處理(圖41 圖4Κ)。由此，得到圖7中示出的結(jié)構(gòu)。在第4實(shí)施方式中，由于利用PEC進(jìn)行InGaN層3的加工，所以能夠消除上述的擔(dān)憂(yōu)。換言之，在第4實(shí)施方式中，由于能夠在InGaN層3與η型GaN層2的界面將蝕刻中斷，所以即使InGaN層3的蝕刻速率存在面內(nèi)分布也能夠防止InGaN層3的殘?jiān)漠a(chǎn)生，并且能夠使陽(yáng)極電極4的側(cè)面不與η型GaN層2接觸。另外，與干式蝕刻比較，極不易發(fā)生損傷，耐壓的絕對(duì)值不易降低。應(yīng)予說(shuō)明，形成ρ型GaN層代替InGaN層3時(shí)，極難進(jìn)行利用光電化學(xué)蝕刻(PEC)的濕式蝕刻。是由于P型GaN層作為對(duì)η型GaN層的蝕刻阻擋層發(fā)揮功能。(第5實(shí)施方式)接下來(lái)，對(duì)第5實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在第I 第4實(shí)施方式中，由于InGaN層3的正下方的耗盡層的擴(kuò)展，所以與沒(méi)有InGaN層3的情況比較，薄層電阻變高，通態(tài)電阻僅增加該部分的量。如果增加η型GaN層2的載流子濃度，則能夠降低通態(tài)電阻，但反向耐壓降低。在第5實(shí)施方式中，通過(guò)使用二維電子氣體(2DEG)，從而實(shí)現(xiàn)高反向耐壓和低通態(tài)電阻。圖9是表示第5實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置(肖特基勢(shì)壘二極管)的結(jié)構(gòu)的截面圖。在第5實(shí)施方式中，如圖9所示，InGaN層3擴(kuò)展至陰極電極5的下方而形成。并且，在InGaN層3與陰極電極5之間形成有AlGaN層31。AlGaN層31的Al組成為30%左右。鈍化膜6也覆蓋AlGaN層31。其它構(gòu)成與第I實(shí)施方式相同。在這樣的第5實(shí)施方式中，如圖9所示，在InGaN層3的與AlGaN層31的界面附近存在高濃度的2DEG。因此，與第I 第4實(shí)施方式比較，能夠顯著降低薄層電阻。因此，能夠使η型GaN層2的載流子濃度低于第I 第4實(shí)施方式的載流子濃度,能夠更進(jìn)一步提聞反向耐壓。接下來(lái)，對(duì)制造第5實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法進(jìn)行說(shuō)明。圖1OA 圖1OC是按工序順序表示制造第5實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。首先，如圖1OA所示，在藍(lán)寶石基板I上利用例如MOVPE法形成AlN成核層la、η型GaN層2、InGaN層3以及AlGaN層31。例如η型GaN層2的厚度為I μ m左右，摻雜I X IO17CnT3左右的Si作為η型雜質(zhì)。換言之，使載流子濃度低于第I實(shí)施方式。另外，例如InGaN層3的厚度為IOnm左右，In組成為5% 7%左右。另外，例如AlGaN層31的厚度為20nm左右，Al組成為30%左右。例如η型GaN層2的生長(zhǎng)溫度為1000°C左右，InGaN層3的生長(zhǎng)溫度為780°C左右，AlGaN層31的生長(zhǎng)溫度為1000°C左右。接著，利用剝離法在AlGaN層31上形成陰極電極5。其后，在AlGaN層31上和陰極電極5上形成覆蓋AlGaN層31的殘留部分的抗蝕圖案15?？刮g圖案15利用光刻法形成。接下來(lái)，如圖1OB所示，使用抗蝕圖案15作為蝕刻掩模對(duì)AlGaN層31進(jìn)行蝕刻，使InGaN層3的表面的一部分露出。AlGaN層31的蝕刻速率為10nm/min，蝕刻時(shí)間例如為
2.5分鐘。換言之,進(jìn)行少許過(guò)度蝕刻。接著，如圖1OC所示，在InGaN層3、AlGaN層31上以及陰極電極5上形成將形成陽(yáng)極電極4的預(yù)定的區(qū)域開(kāi)口的抗蝕圖案16?？刮g圖案16利用光刻法形成。其后，使用抗蝕圖案16作為蝕刻掩模對(duì)InGaN層3進(jìn)行蝕刻，在形成陽(yáng)極電極4的預(yù)定的區(qū)域中，使η型GaN層2的表面露出。接下來(lái)，除去抗蝕圖案16，與第I實(shí)施方式同樣地進(jìn)行利用剝離法形成陽(yáng)極電極4以后的處理。由此，得到圖9中示出的結(jié)構(gòu)。(第6實(shí)施方式)接下來(lái)，對(duì)第6實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖11是表示第6實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置(肖特基勢(shì)壘二極管)的結(jié)構(gòu)的截面圖。在第6實(shí)施方式中，如圖11所示，InGaN層3也殘留在陽(yáng)極電極4的下方，在AlGaN層31的內(nèi)側(cè)與AlGaN層31分離地形成有AlGaN層31a。AlGaN層31a具備與AlGaN層31同樣的厚度和Al組成。并且，以從上方和側(cè)方覆蓋AlGaN層31a的方式形成有陽(yáng)極電極4。其它構(gòu)成與第5實(shí)施方式相同。根據(jù)第6實(shí)施方式也可得到與第5實(shí)施方式同樣的效果。另外，由于無(wú)需對(duì)InGaN層3進(jìn)行蝕刻，所以能夠簡(jiǎn)化制造工藝。應(yīng)予說(shuō)明，在第5、第6實(shí)施方式中，使用InAlN層或InAlGaN層等代替AlGaN層31也能夠產(chǎn)生2DEG而得到同樣的效果。(第7實(shí)施方式)接下來(lái)，對(duì)第7實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖12是表示第7實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置(肖特基勢(shì)壘二極管)的結(jié)構(gòu)的截面圖。在第7實(shí)施方式中，如圖12所示，在InGaN層3與陰極電極5之間形成有I個(gè)或2個(gè)以上的環(huán)狀的InGaN層3a。InGaN層3a具備與InGaN層3同樣的厚度和In組成。鈍化膜6也覆蓋InGaN層3a。其它構(gòu)成與第I實(shí)施方式相同。根據(jù)這樣的第7實(shí)施方式也能夠得到與第I實(shí)施方式同樣的效果。另外，由于形成有I個(gè)或2個(gè)以上的環(huán)狀的InGaN層3a，換言之，由于采用多重護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，所以能夠得到更高的反向耐壓。接下來(lái)，對(duì)制造第7實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法進(jìn)行說(shuō)明。圖13A 圖13C是按工序順序表示制造第7實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。首先，與第I實(shí)施方式同樣地進(jìn)行直至陰極電極5的形成為止的處理(圖4A 圖4D)。接著，如圖13A所示，形成覆蓋陰極電極5且覆蓋InGaN層3的作為環(huán)狀的多重護(hù)環(huán)而殘留的部分的抗蝕圖案12a?？刮g圖案12a利用光刻法形成。
接著，如圖13B所示，使用抗蝕圖案12a作為蝕刻掩模對(duì)InGaN層3進(jìn)行蝕刻，在設(shè)置肖特基接合面的區(qū)域和將陽(yáng)極電極4與陰極電極5絕緣分離的區(qū)域中，使η型GaN層2的表面露出。此時(shí)，在將陽(yáng)極電極4與陰極電極5絕緣分離的區(qū)域，使η型GaN層2的表面呈多個(gè)環(huán)狀地露出。其后，如圖13C所示，除去抗蝕圖案12a，與第I實(shí)施方式同樣地形成將形成陽(yáng)極電極4的預(yù)定的區(qū)域開(kāi)口的抗蝕圖案13。并且，與第I實(shí)施方式同樣地進(jìn)行陽(yáng)極電極4的形成以后的處理(圖4H 圖4K)。由此，得到圖12中示出的結(jié)構(gòu)。(第8實(shí)施方式)接下來(lái)，對(duì)第8實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在第8實(shí)施方式中，GaN系SBD和高電子遷移率晶體管(HEMT:high electron mobility transistor)設(shè)置在同一基板上。圖14是表不第8實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。第8實(shí)施方式中，如圖14所示，隔著元件分離區(qū)域71c設(shè)有SBD區(qū)域71a和HEMT區(qū)域71b。在SBD區(qū)域71a、HEMT區(qū)域71b以及元件分離區(qū)域71c的任一個(gè)中，均在藍(lán)寶石基板51上形成有AlN成核層51a，在AlN成核層51a上形成有GaN層52，在GaN層52上形成有η型AlGaN層57。沒(méi)有進(jìn)行雜質(zhì)向GaN層52的有意的導(dǎo)入。AlN成核層51a上的GaN層52的表面為Ga面。在元件分離區(qū)域71c，在η型AlGaN層57和GaN層52的表層部形成有元件分離部58。因此，在SBD區(qū)域71a和HEMT區(qū)域71b中，雖在GaN層52的與η型AlGaN層57的界面附近誘發(fā)二維電子氣體(2DEG)，但在元件分離區(qū)域71c不存在2DEG。元件分離部58通過(guò)例如硼離子等的摻雜或臺(tái)面形成等形成。在SBD區(qū)域71a中，在η型AlGaN層57上形成有環(huán)狀的InGaN層53作為護(hù)環(huán)。并且，在InGaN層53的內(nèi)側(cè)形成有與η型AlGaN層57形成肖特基接合的陽(yáng)極電極(肖特基電極)54。陽(yáng)極電極54比InGaN層53厚，陽(yáng)極電極54的外周部與InGaN層53的上表面接觸。另外，在與InGaN層53分離的位置形成有與η型AlGaN層57形成歐姆接合的陰極電極(歐姆電極)55。此外，在陽(yáng)極電極54與陰極電極55之間形成有覆蓋η型AlGaN層57和InGaN層53的鈍化膜56。鈍化膜56也從上方覆蓋陽(yáng)極電極54的一部分和陰極電極55的一部分。應(yīng)予說(shuō)明，InGaN層53的下方不存在2DEG。在HEMT區(qū)域71b中，在η型AlGaN層57上形成有柵電極59g。此外，以俯視中將柵電極59g夾在中間的方式在η型AlGaN層57上也形成源電極59s和漏電極59d。并且，鈍化膜56在柵電極59g與源電極59s之間和柵電極59g與漏電極59d之間覆蓋η型AlGaN層57。鈍化膜56也從上方覆蓋柵電極59g的一部分、源電極59s的一部分以及漏電極59d的一部分。η型AlGaN層57作為電子供給層發(fā)揮功能，GaN層52作為電子渡越層發(fā)揮功倉(cāng)泛。根據(jù)這樣的第8實(shí)施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)GaN系SBD和HEMT的集成化。接下來(lái)，對(duì)制造第8實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法進(jìn)行說(shuō)明。圖15Α 圖15Ε是按工序順序表示制造第8實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。首先，如圖15Α所示，在藍(lán)寶石基板51上利用例如MOVPE法形成AlN成核層51a、GaN層52、n型AlGaN層57以及InGaN層53。由于在GaN層52形成前在藍(lán)寶石基板51上形成AlN成核層51a，所以GaN層52的生長(zhǎng)方向的表面為Ga面。另外，例如GaN層52的厚度為2 μ m左右。例如η型AlGaN層57的厚度為20nm，摻雜I X IO18CnT3左右的Si作為η型雜質(zhì)。例如InGaN層53的厚度為20nm左右，In組成為5% 7%左右。接著，在InGaN層53上形成抗蝕圖案61，該抗蝕圖案61覆蓋SBD區(qū)域71a和HEMT區(qū)域71b且將元件分離區(qū)域71c開(kāi)口?？刮g圖案61利用光刻法形成。其后，在InGaN層53、n型AlGaN層57以及GaN層52的表層部進(jìn)行硼離子的注入，形成元件分離部58。可以利用臺(tái)面形成等來(lái)形成元件分離部58。接下來(lái)，如圖15B所示，除去抗蝕圖案61，形成覆蓋使InGaN層53作為環(huán)狀的護(hù)環(huán)而殘留的部分的抗蝕圖案62?？刮g圖案62利用光刻法形成。接著，如圖15C所示，使用抗蝕圖案62作為蝕刻掩模對(duì)InGaN層53進(jìn)行蝕刻。其結(jié)果，在HEMT區(qū)域71b和元件分離區(qū)域71c中，InGaN層53消失。應(yīng)予說(shuō)明，作為InGaN層53的蝕刻，例如進(jìn)行使用氯系氣體的干式蝕刻。InGaN層53的蝕刻速率例如為10nm/min。其后，如圖1 所示，除去抗蝕圖案62，在η型AlGaN層57上例如利用剝離法形成陰極電極55、源電極59s以及漏電極59d。作為陰極電極55、源電極59s以及漏電極59d，例如形成厚度為30nm左右的Ti膜與位于其上的厚度為300nm左右的Al膜的層疊體。Ti膜和Al膜的成膜例如利用蒸鍍法進(jìn)行。接下來(lái)，在600°C左右進(jìn)行RTA。接著，如圖15E所示，例如利用剝離法形成陽(yáng)極電極54和柵電極59g。其結(jié)果，InGaN層53的下方的2DEG消失。作為陽(yáng)極電極54和柵電極59g，例如形成厚度為IOOnm左右的Ni膜與位于其上的厚度為300nm左右的Au膜的層疊體。Ni膜和Au膜的成膜例如利用蒸鍍法進(jìn)行。其后，與第I實(shí)施方式中的鈍化膜6的形成同樣地形成鈍化膜56。由此，得到圖14中示出的結(jié)構(gòu)。(第9實(shí)施方式)接下來(lái)，對(duì)第9實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖16A是表示第9實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置(肖特基勢(shì)壘二極管)的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖16B是沿圖16A中的I1-1I線的截面圖。在第9實(shí)施方式中，如圖16A和圖16B所示，在藍(lán)寶石基板101上形成有η型GaN層102。η型GaN層102的表面為N面(以密勒指數(shù)表示為(000-1)面)。在η型GaN層102上形成有環(huán)狀的AlGaN層103作為護(hù)環(huán)。然后，在AlGaN層103的內(nèi)側(cè)形成有與η型GaN層2形成肖特基接合的陽(yáng)極電極(肖特基電極)104。陽(yáng)極電極104比AlGaN層103厚，陽(yáng)極電極104的外周部與AlGaN層103的上表面接觸。另外，在與AlGaN層103分離的位置形成有與η型GaN層102形成歐姆接合的陰極電極(歐姆電極)105。此外，在陽(yáng)極電極104與陰極電極105之間形成有覆蓋η型GaN層102和AlGaN層103的鈍化膜106。鈍化膜106也從上方覆蓋陽(yáng)極電極104的一部分和陰極電極105的一部分。應(yīng)予說(shuō)明，在圖16Α中省略鈍化膜106。在此，對(duì)AlGaN層103的作用進(jìn)行說(shuō)明。圖17是表示關(guān)于能帶電位的變化的模擬結(jié)果的圖。圖17中表示僅是表面為Ga面的η型GaN層的結(jié)構(gòu)體(實(shí)線)、表面為N面的η型GaN層和在其上形成的AlGaN層的結(jié)構(gòu)體(單點(diǎn)劃線)、以及表面為Ga面的η型GaN層和在其上形成的P型GaN層的結(jié)構(gòu)體(雙點(diǎn)劃線)的各能帶電位。應(yīng)予說(shuō)明，η型GaN層的活化的η型雜質(zhì)的濃度為5X1017cnT3。AlGaN層的Al組成為30%，厚度為20nm。ρ型GaN層的活化的P型雜質(zhì)的濃度為5Χ 1017cm_3，厚度為200nm。圖17的橫軸表示距離η型GaN層的表面的深度，負(fù)值表示從η型GaN層與AlGaN層或ρ型GaN層的界面(深度:Onm)到AlGaN層或P型GaN層中的位置的距離。如圖17所示，對(duì)于η型GaN層和ρ型GaN層的結(jié)構(gòu)體(雙點(diǎn)劃線)，η型GaN層與ρ型GaN層的界面的能帶電位高于僅為η型GaN層的結(jié)構(gòu)體(實(shí)線)的能帶電位。對(duì)于現(xiàn)有的設(shè)有P型GaN層的結(jié)構(gòu)，因這樣的作用而反向耐壓提高。同樣，對(duì)于η型GaN層和AlGaN層的結(jié)構(gòu)體(單點(diǎn)劃線)，η型GaN層與AlGaN層的界面的能帶電位高于僅為η型GaN層的結(jié)構(gòu)體(實(shí)線)的能帶電位。這是由于在C軸方向生長(zhǎng)于N面上的AlGaN層與η型GaN層的界面，通過(guò)由自發(fā)極化和壓電極化產(chǎn)生的負(fù)的固定電荷而能帶電位上升。因此，與η型GaN層和ρ型GaN層的結(jié)構(gòu)體同樣，反向耐壓提高。另夕卜，如果與第I實(shí)施方式比較，則由于AlGaN的帶隙大于InGaN的帶隙，所以不易發(fā)生碰撞離子化。圖18是表示關(guān)于電流-電壓特性的變化的模擬結(jié)果的圖。圖18中除了圖3中示出的結(jié)果以外,還表示表面為N面的η型GaN層和在其上形成的AlGaN層的結(jié)構(gòu)體(虛線)的電流-電壓特性。應(yīng)予說(shuō)明，對(duì)于η型GaN層和AlGaN層的結(jié)構(gòu)體(虛線)，使Al組成為25%，使AlGaN層的厚度為20nm，使在AlGaN層的與η型GaN層的界面附近存在-1.39 X IO1W的負(fù)的固定電荷。如圖18所示，η型GaN層和AlGaN層的結(jié)構(gòu)體(虛線)的反向耐壓的絕對(duì)值為70V以上，預(yù)測(cè)至少高于η型GaN層和ρ型GaN層的結(jié)構(gòu)體(雙點(diǎn)劃線)的反向耐壓且高于η型GaN層和InGaN層的結(jié)構(gòu)體(單點(diǎn)劃線)的反向耐壓。由這些模擬結(jié)果可知，根據(jù)第9實(shí)施方式，可得到比不存在AlGaN層103的GaN系SBD和將ρ型GaN層用作護(hù)環(huán)的GaN系SBD高的反向耐壓。接下來(lái)，對(duì)制造第9實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法進(jìn)行說(shuō)明。圖19Α 圖19Κ是按工序順序表示制造第9實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。首先，如圖19Α所示，在藍(lán)寶石基板101上利用例如等離子體輔助分子束外延(PAMBE:plasma assist molecular beam epitaxy)法形成 n 型 GaN層 102 和 AlGaN層 103。由于在藍(lán)寶石基板101上直接形成η型GaN層102，所以η型GaN層102的生長(zhǎng)方向的表面為N面。另外，例如η型GaN層102的厚度為I μ m左右，摻雜I X IO17CnT3左右的Si作為η型雜質(zhì)。例如AlGaN層103的厚度為20nm左右，Al組成為25% 30%左右。例如它們的生長(zhǎng)溫度為720°C左右。接著，如圖19B所示，在AlGaN層103上形成將形成陰極電極105的預(yù)定的區(qū)域開(kāi)口的抗蝕圖案111。抗蝕圖案111利用光刻法形成。其后，如圖19C所示，使用抗蝕圖案111作為蝕刻掩模對(duì)AlGaN層103進(jìn)行蝕刻，在形成陰極電極105的預(yù)定的區(qū)域中使η型GaN層102的表面露出。作為AlGaN層103的蝕刻，例如進(jìn)行使用氯系氣體的干式蝕刻。AlGaN層103的蝕刻速率例如為10nm/min。對(duì)于該蝕刻，優(yōu)選進(jìn)行過(guò)度蝕刻。因?yàn)槿绻鸄lGaN層103殘留于形成陰極電極105的預(yù)定的區(qū)域，則有時(shí)因勢(shì)壘而產(chǎn)生歐姆接合不良。接下來(lái)，如圖19D所示，除去抗蝕圖案111，在η型GaN層102上利用例如剝離法與第I實(shí)施方式中的陰極電極5同樣地形成陰極電極105。接著，在600°C左右進(jìn)行RTA。其后,如圖19E所示,形成覆蓋陰極電極105且覆蓋使AlGaN層103作為環(huán)狀的護(hù)環(huán)而殘留的部分的抗蝕圖案112?？刮g圖案112利用光刻法形成。接下來(lái)，如圖19F所示，使用抗蝕圖案112作為蝕刻掩模對(duì)AlGaN層103進(jìn)行蝕亥IJ，在設(shè)置肖特基接合面的區(qū)域和將陽(yáng)極電極104與陰極電極105絕緣分離的區(qū)域中，使η型GaN層102的表面露出。作為AlGaN層103的蝕刻，例如進(jìn)行使用氯系氣體的干式蝕刻。AlGaN層103的蝕刻速率例如為10nm/min。該蝕刻也優(yōu)選進(jìn)行過(guò)度蝕刻。因?yàn)槿绻鸄lGaN層103殘留于設(shè)置肖特基接合面的區(qū)域，則有時(shí)因勢(shì)壘而正向電壓變高。接著，如圖19G所示，除去抗蝕圖案112，形成將形成陽(yáng)極電極104的預(yù)定的區(qū)域開(kāi)口的抗蝕圖案113。抗蝕圖案113利用光刻法形成。此時(shí)，抗蝕圖案113的開(kāi)口部與AlGaN層103的一部分交疊。其后，如圖19H所示，使用抗蝕圖案113作為成膜掩模，利用剝離法與第I實(shí)施方式中的陽(yáng)極電極4同樣地形成陽(yáng)極電極104。接下來(lái)，如圖191所示，與第I實(shí)施方式中的鈍化膜6同樣地形成覆蓋η型GaN層102、AlGaN層103、陽(yáng)極電極104以及陰極電極105的鈍化膜106。接著，如圖19J所示，在鈍化膜106上形成將形成陽(yáng)極電極104的接觸部的預(yù)定的區(qū)域和形成陰極電極105的接觸部的預(yù)定的區(qū)域開(kāi)口的抗蝕圖案114?？刮g圖案114利用光刻法形成。其后，如圖19Κ所示，與第I實(shí)施方式中的鈍化膜6同樣地對(duì)鈍化膜106進(jìn)行蝕刻，使陽(yáng)極電極104的一部分和陰極電極105的一部分作為接觸部露出。然后，除去抗蝕圖案114。由此，能夠制造第9實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置。由此，第9實(shí)施方式也無(wú)需形成含有大量的Mg的ρ型GaN層。因此，能夠避免結(jié)晶性的降低和伴隨著干式蝕刻的肖特基面的粗糙，并且能夠提高反向耐壓。應(yīng)予說(shuō)明，可以使用表面為N面的GaN基板或表面為C (碳)面的SiC基板代替藍(lán)寶石基板I。換言之，只要考慮第I實(shí)施方式中說(shuō)明的生長(zhǎng)面，能夠使表面為N面的GaN層生長(zhǎng)就可以使用各種基板。例如也可以使用AlN基板和Si基板等。另外，也能夠如下地制作，即，使表面為Ga面的半導(dǎo)體層在基板上生長(zhǎng)后，從基板剝離該半導(dǎo)體層，使半導(dǎo)體層的表面和背面反轉(zhuǎn)。另外，雖無(wú)需向AlGaN層103摻雜雜質(zhì)，但優(yōu)選以不對(duì)結(jié)晶性帶來(lái)不良影響的程度的量來(lái)?yè)诫sP型雜質(zhì)。因?yàn)槟軌蜻M(jìn)一步提高在與η型GaN層102的界面的能帶電位。作為P型雜質(zhì)，例如可以使用Mg，不對(duì)結(jié)晶性帶來(lái)不良影響的程度的摻雜量例如為IO18CnT3級(jí)。如果Mg的活化率為1%左右，則IO16CnT3級(jí)的Mg活化。(第10實(shí)施方式)接下來(lái)，對(duì)第10實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖20是表示第10實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置(肖特基勢(shì)壘二極管)的結(jié)構(gòu)的截面圖。在第10實(shí)施方式中，如圖20所示，在藍(lán)寶石基板101上形成有以高于η型GaN層102的濃度摻雜了 η型雜質(zhì)的n+ GaN層107。并且，僅在AlGaN層103和陽(yáng)極電極104的正下方、在AlGaN層103和陽(yáng)極電極104與n+ GaN層107之間形成有η型GaN層102，陰極電極105不與η型GaN層102而與n+ GaN層107形成歐姆接合。其它構(gòu)成與第9實(shí)施方式相同。
即使在這樣的臺(tái)面結(jié)構(gòu)的肖特基勢(shì)壘二極管中也可得到與第9實(shí)施方式同樣的效果。另外，由于陰極電極105與η型雜質(zhì)的濃度高的η + GaN層107連接，所以能夠更進(jìn)一步降低歐姆電阻。(第11實(shí)施方式)接下來(lái)，對(duì)第11實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖21是表示第11實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置(肖特基勢(shì)壘二極管)的結(jié)構(gòu)的截面圖。在第11實(shí)施方式中，形成InAlN層108代替AlGaN層103。其它構(gòu)成與第9實(shí)施方式相同。根據(jù)第11實(shí)施方式也能夠得到與第9實(shí)施方式同樣的效果。另外，與AlGaN比較，InAlN具備自發(fā)極化強(qiáng)、帶隙大的特性，所以能夠得到比第9實(shí)施方式高的反向耐壓。應(yīng)予說(shuō)明，使用InAlGaN層代替InAlN層108也能夠得到與第11實(shí)施方式同樣的效果。(第12實(shí)施方式)接下來(lái)，對(duì)第12實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖22是表示第12實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置(肖特基勢(shì)壘二極管)的結(jié)構(gòu)的截面圖。在第12實(shí)施方式中，使用導(dǎo)電性的η型GaN基板IOlb代替藍(lán)寶石基板101。并且，如圖22所示，不是在η型GaN層102上形成陰極電極105而是在η型GaN基板IOlb的背面上形成陰極電極121。另外，η型GaN層102被臺(tái)面蝕刻。其它構(gòu)成與第9實(shí)施方式相同。在這樣的縱型結(jié)構(gòu)的肖特基勢(shì)壘二極管中也可得到與第9實(shí)施方式同樣的效果。另外，能夠節(jié)省面積。此外，由于陰極電極121能夠不考慮陽(yáng)極電極104等的位置地形成，所以也能夠簡(jiǎn)化制造工藝。(第13實(shí)施方式)接下來(lái)，對(duì)第13實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在第9 第12實(shí)施方式中，由于AlGaN層103的正下方的耗盡層的擴(kuò)展，所以與沒(méi)有AlGaN層103的情況比較，薄層電阻變高，通態(tài)電阻僅增加該部分的量。在第13實(shí)施方式中，通過(guò)使用2DEG來(lái)實(shí)現(xiàn)高反向耐壓和低通態(tài)電阻。圖23是表示第13實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置(肖特基勢(shì)壘二極管)的結(jié)構(gòu)的截面圖。在第13實(shí)施方式中，如圖23所示，在藍(lán)寶石基板101與η型GaN層102之間形成有AlGaN層109。另外，η型GaN層102被臺(tái)面蝕刻。其它構(gòu)成與第9實(shí)施方式相同。在這樣的第13實(shí)施方式中，如圖23所示，在陰極電極105的下方，在η型GaN層102的與AlGaN層109的界面附近存在高濃度的2DEG。因此，與第9 第12實(shí)施方式比較，能夠顯著降低薄層電阻。因此，能夠使η型GaN層102的載流子濃度低于第9 第12實(shí)施方式的載流子濃度而更進(jìn)一步提高反向耐壓。接下來(lái)，對(duì)制造第13實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法進(jìn)行說(shuō)明。圖24Α 圖24C是按工序順序表示制造第13實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。首先，如圖24Α所示，在藍(lán)寶石基板101上利用例如PAMBE法形成AlGaN層109、η型GaN層102以及AlGaN層103。例如AlGaN層109的厚度為0.5μπι左右，Al組成為10%左右。例如η型GaN層102的厚度為I μ m左右，摻雜I X IO17CnT3左右的Si作為η型雜質(zhì)。另外，例如AlGaN層103的厚度為20nm左右，Al組成為25% 30%左右。它們的生長(zhǎng)溫度為720°C左右。其結(jié)果，通過(guò)伴隨著極化產(chǎn)生的固定電荷，在η型GaN層102的與AlGaN層109的界面附近誘發(fā)2DEG，在η型GaN層102的與AlGaN層103的界面附近誘發(fā)二維空穴氣體(2DHG)。接著，如圖24Β所示，在AlGaN層103上形成抗蝕圖案115，該抗蝕圖案115覆蓋形成η型GaN層102的臺(tái)面部的預(yù)定的區(qū)域?？刮g圖案115利用光刻法形成。其后，使用抗蝕圖案115作為蝕刻掩模對(duì)AlGaN層103和η型GaN層102進(jìn)行蝕刻。此時(shí)，使η型GaN層102以0.3 μ m左右的厚度殘留。接下來(lái)，除去抗蝕圖案115，與第9實(shí)施方式同樣地利用剝離法形成陰極電極105。接著，如圖24C所示，形成將η型GaN層102的肖特基接合面開(kāi)口的抗蝕圖案116。抗蝕圖案116利用光刻法形成。其后，使用抗蝕圖案116作為蝕刻掩模對(duì)AlGaN層103進(jìn)行蝕刻，在設(shè)置肖特基接合面的區(qū)域中，使η型GaN層102的表面露出。接下來(lái)，除去抗蝕圖案116，與第9實(shí)施方式同樣地進(jìn)行陽(yáng)極電極104的形成以后的處理(圖19Η 圖19Κ)。由此，得到圖23中示出的結(jié)構(gòu)。(第14實(shí)施方式)接下來(lái)，對(duì)第14實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在第14實(shí)施方式中，通過(guò)使用2DEG，從而實(shí)現(xiàn)高反向耐壓和低通態(tài)電阻。圖25是表示第14實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置(肖特基勢(shì)壘二極管)的結(jié)構(gòu)的截面圖。在第14實(shí)施方式中，如圖25所示，在AlGaN層103上與陽(yáng)極電極104分離地形成有η型GaN層110。并且，鈍化膜106也覆蓋η型GaN層110。其它構(gòu)成與第9實(shí)施方式相同。在這樣的第14實(shí)施方式中，如圖25所示，在η型GaN層110的與AlGaN層103的界面附近存在高濃度的2DEG。因此，與第9 第12實(shí)施方式比較，能夠顯著降低薄層電阻。因此，能夠使η型GaN層102的載流子濃度低于第9 第12實(shí)施方式的載流子濃度而更進(jìn)一步提高反向耐壓。接下來(lái)，對(duì)制造第14實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法進(jìn)行說(shuō)明。圖26Α 圖26C是按工序順序表示制造第14實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。首先，如圖26Α所示，在藍(lán)寶石基板101上利用例如PAMBE法形成η型GaN層102、AlGaN層103以及η型GaN層110。例如η型GaN層102的厚度為I μ m左右，摻雜I X IO17CnT3左右的Si作為η型雜質(zhì)。例如AlGaN層103的厚度為20nm左右，Al組成為25% 30%左右。η型GaN層110的厚度為0.1 μ m左右，摻雜IX IO17CnT3左右的Si作為η型雜質(zhì)。它們的生長(zhǎng)溫度為720°C左右。其結(jié)果，通過(guò)伴隨著極化產(chǎn)生的固定電荷，在η型GaN層102的與AlGaN層103的界面附近誘發(fā)2DHG，在η型GaN層110的與AlGaN層103的界面附近誘發(fā)2DEG。接著，如圖26Β所示，與第9實(shí)施方式同樣地在形成陰極電極105的預(yù)定的區(qū)域中使η型GaN層102的表面露出，在此形成陰極電極105。其后，使用抗蝕圖案作為蝕刻掩模來(lái)進(jìn)行η型GaN層110的蝕刻，如圖26C所示，在η型GaN層110形成使AlGaN層103的中央部露出的開(kāi)口部。接下來(lái)，除去抗蝕圖案，使用新的抗蝕圖案作為蝕刻掩模來(lái)進(jìn)行AlGaN層103的蝕刻，如圖26C所示，在AlGaN層103形成使η型GaN層102的肖特基接合面露出的開(kāi)口部。接著，與第9實(shí)施方式同樣地進(jìn)行陽(yáng)極電極104的形成以后的處理(圖19G 圖19K)。由此，得到圖25中示出的結(jié)構(gòu)。(第15實(shí)施方式)接下來(lái)，對(duì)第15實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖27是表示第15實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置(肖特基勢(shì)壘二極管)的結(jié)構(gòu)的截面圖。在第15實(shí)施方式中，如圖27所示，在AlGaN層103與陰極電極105之間形成有I個(gè)或2個(gè)以上的環(huán)狀的AlGaN層103a。AlGaN層103a具備與AlGaN層103同樣的厚度和Al組成。鈍化膜106也覆蓋AlGaN層103a。其它構(gòu)成與第9實(shí)施方式相同。根據(jù)這樣的第15實(shí)施方式也能夠得到與第9實(shí)施方式同樣的效果。另外，由于形成I個(gè)或2個(gè)以上的環(huán)狀的AlGaN層103a，換言之，由于采用多重護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，所以能夠得到更高的反向耐壓。接下來(lái)，對(duì)制造第15實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法進(jìn)行說(shuō)明。圖28A 圖28C是按工序順序表示制造第15實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。首先，與第9實(shí)施方式同樣地進(jìn)行直至陰極電極105的形成為止的處理(圖19A 圖19D)。接著，如圖28A所示，形成覆蓋陰極電極105且覆蓋使AlGaN層103的作為環(huán)狀的多重護(hù)環(huán)而殘留的部分的抗蝕圖案112a?？刮g圖案112a利用光刻法形成。接著，如圖28B所示，使用抗蝕圖案112a作為蝕刻掩模對(duì)AlGaN層103進(jìn)行蝕刻，在設(shè)置肖特基接合面的區(qū)域和將陽(yáng)極電極104與陰極電極105絕緣分離的區(qū)域中，使η型GaN層102的表面露出。此時(shí)，在將陽(yáng)極電極104與陰極電極105絕緣分離的區(qū)域，使η型GaN層102的表面呈多個(gè)環(huán)狀地露出。其后，如圖28C所示，除去抗蝕圖案112a，與第9實(shí)施方式同樣地形成將形成陽(yáng)極電極104的預(yù)定的區(qū)域開(kāi)口的抗蝕圖案113。并且，與第9實(shí)施方式同樣地進(jìn)行陽(yáng)極電極104的形成以后的處理(圖19H 圖19K)。由此，得到圖27中示出的結(jié)構(gòu)。(第16實(shí)施方式)接下來(lái)，對(duì)第16實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在第16實(shí)施方式中，GaN系SBD和HEMT被設(shè)置在同一基板上。圖29是表示第16實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。第16實(shí)施方式中，如圖29所示，隔著元件分離區(qū)域171c設(shè)有SBD區(qū)域171a和HEMT區(qū)域171b。在SBD區(qū)域171a中，在藍(lán)寶石基板151上形成有GaN層157，在GaN層157上形成有η型AlGaN層158。在HEMT區(qū)域171b和元件分離區(qū)域171c中，在藍(lán)寶石基板151上形成有AlN成核層151a，在AlN成核層151a上形成有GaN層157，在GaN層157上形成有η型AlGaN層158。應(yīng)予說(shuō)明，可以不在元件分離區(qū)域171c形成AlN成核層151a。沒(méi)有進(jìn)行雜質(zhì)向GaN層15的有意的導(dǎo)入。在SBD區(qū)域171a中，藍(lán)寶石基板151上的GaN層157的表面為N面。另一方面，在HEMT區(qū)域171b，AlN成核層151a上的GaN層157的表面為Ga面。在元件分離區(qū)域171c，在η型AlGaN層158和GaN層157的表層部形成有元件分離部159。因此，在SBD區(qū)域171a，在GaN層157的與η型AlGaN層158的界面附近誘發(fā)2DHG，在HEMT區(qū)域171b中，在GaN層157的與η型AlGaN層158的界面附近誘發(fā)2DEG，但在元件分離區(qū)域171c不存在2DHG和2DEG。元件分離部159利用例如硼離子等的摻雜或臺(tái)面形成等形成。在SBD區(qū)域171a，在η型AlGaN層158上形成有η型GaN層152。在η型GaN層152的與η型AlGaN層158的界面附近誘發(fā)2DEG。另外，在η型AlGaN層152上形成有環(huán)狀的AlGaN層153作為護(hù)環(huán)。在η型GaN層152的與η型AlGaN層153的界面附近誘發(fā)2DHG。并且，在AlGaN層153的內(nèi)側(cè)形成有與η型GaN層152形成肖特基接合的陽(yáng)極電極(肖特基電極)154。陽(yáng)極電極154比AlGaN層153厚，陽(yáng)極電極154的外周部與AlGaN層153的上表面接觸。另外，在與AlGaN層153分離的位置形成有與η型GaN層152形成歐姆接合的陰極電極(歐姆電極)155。此外，在陽(yáng)極電極154與陰極電極155之間形成有覆蓋η型GaN層152和AlGaN層153的鈍化膜156。鈍化膜156也從上方覆蓋陽(yáng)極電極154的一部分和陰極電極155的一部分。在HEMT區(qū)域171b，在η型AlGaN層158上形成有柵電極160g。此外，以俯視中將柵電極160g夾在中間的方式在η型AlGaN層158上也形成源電極160s和漏電極160d。然后，鈍化膜156在柵電極160g與源電極160s之間和柵電極160g與漏電極160d之間覆蓋η型AlGaN層158。鈍化膜156也從上方覆蓋柵電極160g的一部分、源電極160s的一部分以及漏電極160d的一部分。η型AlGaN層158作為電子供給層發(fā)揮功能，GaN層157作為電子渡越層發(fā)揮功能。根據(jù)這樣的第16實(shí)施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)GaN系SBD和HEMT的集成化。接下來(lái)，對(duì)制造第16實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法進(jìn)行說(shuō)明。圖30Α 圖30F是按工序順序表示制造第16實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的方法的截面圖。首先，如圖30Α所示，在藍(lán)寶石基板151上利用例如PAMBE法形成AlN成核層151a。例如AlN成核層151a的厚度為25nm左右，生長(zhǎng)溫度為720°C左右。接著，通過(guò)KOH溶液濕式蝕刻、使用氯系氣體的干式蝕刻、或氬離子銑等來(lái)除去AlN成核層151a的SBD區(qū)域171a內(nèi)的部分。其后，在藍(lán)寶石基板151和AlN成核層151a上利用例如PAMBE法形成GaN層157、η型AlGaN層158、η型GaN層152以及AlGaN層153。在HEMT區(qū)域171b中，由于在GaN層157的形成前在藍(lán)寶石基板151上形成有AlN成核層151a，所以GaN層157的生長(zhǎng)方向的表面為Ga面。因此，在HEMT區(qū)域171b中，在GaN層157的與η型AlGaN層158的界面附近誘發(fā)2DEG。另一方面，在SBD區(qū)域171a中，由于除去AlN成核層151a，所以GaN層157的生長(zhǎng)方向的表面為N面。因此，在SBD區(qū)域171a中，在GaN層157的與η型AlGaN層158的界面附近誘發(fā)2DHG。另外，例如GaN層157的厚度為Iym左右。例如η型AlGaN層158的厚度為20nm，摻雜IX IO18CnT3左右的Si作為η型雜質(zhì)，Al組成為25% 30%左右。例如η型GaN層152的厚度為I μ m左右，摻雜I X IO17CnT3左右的Si作為η型雜質(zhì)。例如AlGaN層153的厚度為20nm左右，Al組成為25% 30%左右。接下來(lái)，如圖30B所示，在AlGaN層153上形成抗蝕圖案161，該抗蝕圖案161覆蓋SBD區(qū)域171a且將HEMT區(qū)域171b和元件分離區(qū)域171c開(kāi)口?？刮g圖案161利用光刻法形成。接著，用抗蝕圖案161作為蝕刻掩模對(duì)AlGaN層153和η型GaN層152進(jìn)行干式蝕刻。其結(jié)果，在HEMT區(qū)域171b和元件分離區(qū)域171c，AlGaN層153和η型GaN層152消失。其后，如圖30C所示，除去抗蝕圖案161，在AlGaN層153和η型AlGaN層158上形成抗蝕圖案162，該抗蝕圖案162覆蓋SBD區(qū)域171a和HEMT區(qū)域171b且將元件分離區(qū)域171c開(kāi)口?？刮g圖案162利用光刻法形成。其后，在η型AlGaN層158和GaN層157的表層部進(jìn)行硼離子的注入，形成元件分離部159?？梢岳门_(tái)面形成等來(lái)形成元件分離部159。接下來(lái)，如圖30D所示，除去抗蝕圖案162，形成覆蓋使AlGaN層153作為環(huán)狀的護(hù)環(huán)而殘留的部分的抗蝕圖案163?？刮g圖案163利用光刻法形成。接著，將抗蝕圖案163用作蝕刻掩模，對(duì)AlGaN層153進(jìn)行干式蝕刻。接著，如圖30E所示，除去抗蝕圖案163，利用例如剝離法在SBD區(qū)域171a中在η型GaN層152上形成陰極電極155，在HEMT區(qū)域171b中，在η型AlGaN層158上形成源電極160s和漏電極160d。作為陰極電極155、源電極160s以及漏電極160d，例如形成厚度為30nm左右的Ti膜與位于其上的厚度為300nm左右的Al膜的層疊體。Ti膜和Al膜的成膜例如利用蒸鍍法進(jìn)行。接下來(lái)，在600°C左右進(jìn)行RTA。其后，如圖30F所示，利用例如剝離法形成陽(yáng)極電極154和柵電極160g。作為陽(yáng)極電極154和柵電極160g，例如形成厚度為IOOnm左右的Ni膜與位于其上的厚度為300nm左右的Au膜的層疊體。Ni膜和Au膜的成膜例如利用蒸鍍法進(jìn)行。其后，與第 9實(shí)施方式中的鈍化膜6的形成同樣地形成鈍化膜156。由此，得到圖29中示出的結(jié)構(gòu)。(第17實(shí)施方式)接下來(lái)，對(duì)第17實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。第17實(shí)施方式是具備GaN系SBD的服務(wù)器電源等的裝置。圖31是表示第17實(shí)施方式中使用的GaN系SBD的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖32是表示包含圖31中示出的GaN系SBD的SBD封裝的圖。圖33是表示包含圖32中示出的SBD封裝的PFC (power factor correction)電路的圖。圖34是表示包含圖33中示出的PFC電路的服務(wù)器電源的圖。如圖31所示，第17實(shí)施方式中使用的GaN系SBD70具備集合了圖22中示出的第12實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)。即，在導(dǎo)電性的η型GaN基板71上形成有η型GaN層72，在η型GaN層72上形成有AlGaN層73和陽(yáng)極電極74。另外，也形成有鈍化膜76，其上形成有層間絕緣膜77。并且，在層間絕緣膜77上形成介由層間絕緣膜77的接觸孔與各陽(yáng)極電極74連接的配線78。另外，在η型GaN基板71的背面上形成陰極電極75。在包含GaN系SBD70的SBD封裝80中，如圖32所示，GaN系SBD70的陰極電極75使用軟釬料等安裝材料82固定于封裝電極臺(tái)板81。導(dǎo)線81a與封裝電極臺(tái)板81連接。另夕卜，與GaN系SBD70的陽(yáng)極電極74連接的配線78通過(guò)使用Al線84的焊接而與其它導(dǎo)線83連接。并且，它們被模制樹(shù)脂85密封。在包含SBD封裝80的PFC電路90中，如圖33所示，扼流圈93的一個(gè)端子和開(kāi)關(guān)元件94的一個(gè)端子與連接于GaN系SBD70的陽(yáng)極電極74的導(dǎo)線83連接，電容器95的一個(gè)端子與連接于陰極電極75的導(dǎo)線81a連接。電容器92與扼流圈93的另一個(gè)端子連接。并且，電容器92的另一個(gè)端子、開(kāi)關(guān)元件94的另一個(gè)端子以及電容器95的另一個(gè)端子接地。另外，交流電源(AC)介由二極管電橋91與電容器92連接。另外，從電容器95的兩端子間取出直流電源(DC)。并且，如圖34所示，PFC電路90組裝于服務(wù)器電源100等來(lái)使用。也能夠構(gòu)筑與這樣的服務(wù)器電源100同樣的、信賴(lài)度更高的電源裝置。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)這些半導(dǎo)體裝置等，利用InGaN層等提高GaN層的上表面的能帶電位，能夠提高反向耐壓。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有:GaN 層， 與所述GaN層的Ga面形成肖特基接合的陽(yáng)極電極，以及 位于所述陽(yáng)極電極的至少一部分與所述GaN層之間的InGaN層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述InGaN層在俯視中位于所述陽(yáng)極電極的外周端的下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 具有功函數(shù)高于在所述InGaN層上形成的所述陽(yáng)極電極的金屬層， 所述陽(yáng)極電極至少覆蓋所述金屬層的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有: 與所述GaN層形成歐姆接合的陰極電極，和 俯視中在所述陽(yáng)極電極與所述陰極電極之間、與所述InGaN層同層地形成的第二InGaN 層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有: 與所述GaN層形成歐姆接合的陰極電極，和 俯視中在所述陽(yáng)極電極與所 述陰極電極之間、形成在所述InGaN層上方的AlGaN層或InAlN 層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，進(jìn)一步具有使用所述GaN層作為電子渡越層的晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有: 含有濃度高于所述GaN層的η型雜質(zhì)且位于所述GaN層的下方的第二 GaN層，和 與所述第二 GaN層形成歐姆接合的陰極電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有設(shè)于所述GaN層的下方的陰極電極。
9.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有:GaN 層， 與所述GaN層的N面形成肖特基接合的陽(yáng)極電極，以及 位于所述陽(yáng)極電極的至少一部分與所述GaN層之間、帶隙大于GaN且含有Al的氮化物半導(dǎo)體層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述氮化物半導(dǎo)體層為AlGaN層、InAl 層或 InAlGaN 層。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述氮化物半導(dǎo)體層在俯視中位于所述陽(yáng)極電極的外周端的下方。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有: 與所述GaN層形成歐姆接合的陰極電極，和 俯視中在所述陽(yáng)極電極與所述陰極電極之間、形成在所述氮化物半導(dǎo)體層上方的第二GaN 層。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有: 與所述GaN層形成歐姆接合的陰極電極，和俯視中在所述陽(yáng)極電極與所述陰極電極之間與所述氮化物半導(dǎo)體層同層地形成、帶隙大于GaN且含有Al的第二氮化物半導(dǎo)體層。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，進(jìn)一步具有使用所述GaN層作為電子渡越層的晶體管。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有: 含有濃度高于所述GaN層的η型雜質(zhì)且位于所述GaN層的下方的第三GaN層，和 與所述第三GaN層形成歐姆接合的陰極電極。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有設(shè)于所述GaN層的下方的陰極電極。
17.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，具有: 在GaN層的Ga面上局部地形成InGaN層的工序，和 將與所述GaN層進(jìn)行肖特基接合的陽(yáng)極電極以所述InGaN層位于該陽(yáng)極電極的至少一部分與所述GaN層之間的方式形成的工序。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，局部地形成所述InGaN層的工序具有:` 在所述GaN層上遍及整面地形成所述InGaN層的原料層的工序， 在所述原料層上局部地形成遮光掩模的工序，以及 用所述遮光掩模對(duì)所述原料層進(jìn)行光電化學(xué)蝕刻而得到所述InGaN層的工序。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，使用功函數(shù)高于所述陽(yáng)極電極的金屬層作為所述遮光掩模。
20.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，具有: 在GaN層的N面局部地形成帶隙大于GaN且含有Al的氮化物半導(dǎo)體層的工序，和 將與所述氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行肖特基接合的陽(yáng)極電極以所述氮化物半導(dǎo)體層位于該陽(yáng)極電極的至少一部分與所述GaN層之間的方式形成的工序。
全文摘要
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置設(shè)有GaN層(2)、與GaN層(2)的Ga面形成肖特基接合的陽(yáng)極電極(4)以及位于陽(yáng)極電極(4)的至少一部分與GaN層(2)之間的InGaN層(3)。
文檔編號(hào)H01L27/06GK103168362SQ201080069639
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者岡本直哉, 美濃浦優(yōu)一 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社