半導(dǎo)體裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)通態(tài)電阻的降低或電流崩塌的抑制并且防止了耐壓降低的半導(dǎo)體裝置。該半導(dǎo)體裝置具備：形成于基板上的由氮化物系半導(dǎo)體構(gòu)成的第1半導(dǎo)體層，形成于所述第1半導(dǎo)體層的表面的、由帶隙比所述第1半導(dǎo)體層寬的氮化物系半導(dǎo)體構(gòu)成的第2半導(dǎo)體層，形成于所述第2半導(dǎo)體層的表面上的第1電極，形成于所述第2半導(dǎo)體層的表面上的第2電極，形成于所述第2半導(dǎo)體層的表面的所述第1電極和所述第2電極之間的電極間絕緣膜，以及形成于所述電極間絕緣膜上的由絕緣體構(gòu)成的介電常數(shù)調(diào)節(jié)層，其中，所述第1電極具有以上載至所述電極間絕緣膜的方式形成的場(chǎng)板部，所述介電常數(shù)調(diào)節(jié)層具有與所述場(chǎng)板部的側(cè)端部接觸的第1介電常數(shù)調(diào)節(jié)層和形成于所述第1介電常數(shù)調(diào)節(jié)層上的第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層。
【專利說明】半導(dǎo)體裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]寬帶隙半導(dǎo)體具有高的絕緣擊穿耐壓、良好的電子輸送特性、良好的熱導(dǎo)率，所以作為高溫環(huán)境用、大功率用或高頻率用半導(dǎo)體器件的材料非常受歡迎。作為代表性的寬帶隙半導(dǎo)體，有GaN、AlN、InN、BN或它們之中兩種以上的混晶即氮化物系半導(dǎo)體。另外，例如，具有AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置，通過壓電效應(yīng)，在異質(zhì)結(jié)界面產(chǎn)生二維電子氣。該二維電子氣具有高電子遷移率和載流子密度。因此，具有這種AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置例如肖特基勢(shì)壘二極管及電場(chǎng)效應(yīng)晶體管，具有高耐壓、低通態(tài)電阻及快的開關(guān)速度，非常適用于電源開關(guān)。
[0003]另外，為了實(shí)現(xiàn)更高的耐壓，公開有一種半導(dǎo)體裝置，即，在具有AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)造的元件中，肖特基電極上載至形成于半導(dǎo)體層的表面的由絕緣體構(gòu)成的表面保護(hù)膜而形成場(chǎng)板構(gòu)造(參照非專利文獻(xiàn)I)。
[0004]非專利文獻(xiàn)1:N.Zhang, U.K.Mishra, “High Breakdown GaN HEMT withOverlapping Gate Structure，，，IEEE Electron Device Letters, vol.21, n0.9,2000
[0005]然而，在具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置中，為了降低通態(tài)電阻或抑制電流崩塌的產(chǎn)生，優(yōu)選提高二維電子氣的載流子密度。然而，提高了二維電子氣的載流子密度后，對(duì)元件施加逆電壓時(shí)(例如，肖特基勢(shì)壘二極管的情況下，在陽極電極-陰極電極間施加逆電壓時(shí))，器件中易產(chǎn)生強(qiáng)的電場(chǎng)集中。由此，產(chǎn)生元件的耐壓及電流崩塌特性降低這樣的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是鑒于上述問題而開發(fā)的，其目的在于，提供一種實(shí)現(xiàn)了通態(tài)電阻的降低或電流崩塌的抑制，并且防止了耐壓降低的半導(dǎo)體裝置。
[0007]為了解決上述課題，實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征在于，具備:形成于基板上的由氮化物系半導(dǎo)體構(gòu)成的第I半導(dǎo)體層，形成于所述第I半導(dǎo)體層的表面的、由帶隙比所述第I半導(dǎo)體層寬的氮化物系半導(dǎo)體構(gòu)成的第2半導(dǎo)體層，形成于所述第2半導(dǎo)體層的表面上的第I電極，形成于所述第2半導(dǎo)體層的表面上的第2電極，形成于所述第2半導(dǎo)體層的表面的所述第I電極和所述第2電極之間的電極間絕緣膜，以及形成于所述電極間絕緣膜上的由絕緣體構(gòu)成的介電常數(shù)調(diào)節(jié)層，其中，所述第I電極具有以上載至電極間絕緣膜的方式形成的場(chǎng)板部，所述介電常數(shù)調(diào)節(jié)層具有與所述場(chǎng)板部的側(cè)端部相接觸的第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層和形成于所述第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層上的第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層。
[0008]本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置在上述發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于，將所述第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層的相對(duì)介電常數(shù)設(shè)為erl、將所述第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層的相對(duì)介電常數(shù)設(shè)為^2時(shí)，1.5 < e r2 < 9 且 e rl ≤ e r2 成立。
[0009]本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置在上述發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于，從所述第I電極的所述場(chǎng)板部的側(cè)端部起，經(jīng)由所述電極間絕緣膜及所述第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層抽出的載流子的電荷量，相對(duì)于從所述第I電極的底面抽出的載流子的電荷量之比為65%以上。
[0010]本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置在上述發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層的相對(duì)介電常數(shù)e rl滿足3≤ erl ≤ 90
[0011]本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置在上述發(fā)明是基礎(chǔ)上，其特征在于，所述第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層包含Si02、Si3N4、Al203、Mg0的至少任一種。
[0012]本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置在上述發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層包含混合有打02、510231203、11?)、210、1^51!￡07、261!￡07的至少任一種陶瓷粒子的聚酰亞胺膜。
[0013]本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置在上述發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層包含含有Cu、N1、Ag、Al、Zn、Co、Fe、Mn至少任一種金屬的聚合物材料。
[0014]本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置在上述發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層包含硅樹脂材料。
[0015]本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置在上述發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層包含高介電性聚合物材料。
[0016]本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置在上述發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述第I電極為陽極電極，所述第2電極為陰極電極，該半導(dǎo)體裝置為二極管。
[0017]本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置在上述發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述第I電極為柵電極，所述第2電極為漏電極，該半導(dǎo)體裝置為電場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
[0018]發(fā)明效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明，起到可實(shí)現(xiàn)降低通態(tài)電阻或抑制電流崩塌，并且防止耐壓降低的半導(dǎo)體裝置的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的示意性截面圖；
[0021]圖2是說明在圖1所示的半導(dǎo)體裝置中產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度分布的一個(gè)例子的圖；
[0022]圖3是表示實(shí)施例1、2的半導(dǎo)體裝置的漏電流特性的一個(gè)例子的圖；
[0023]圖4是表示實(shí)施例的第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層的相對(duì)介電常數(shù)和耐壓的關(guān)系的圖；
[0024]圖5是表示圖4所示的數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)值的圖；
[0025]圖6是表示實(shí)施例1、2的半導(dǎo)體裝置的電流崩塌特性的一個(gè)例子的圖；
[0026]圖7是實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的示意性的截面圖；
[0027]圖8是實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置的示意性的截面圖；
[0028]圖9是實(shí)施方式4的半導(dǎo)體裝置的示意性的截面圖。
[0029]符號(hào)說明
[0030]I 基體
[0031]2第I半導(dǎo)體層
[0032]2a 二維電子氣
[0033]3第2半導(dǎo)體層
[0034]4、24 第 I 電極[0035]4a、24a、24b 場(chǎng)板部
[0036]4aa、24aa、24ba 側(cè)端部
[0037]5、25 第 2 電極
[0038]6、26a、26b 電極間絕緣膜
[0039]7、8、27、28 配線金屬
[0040]9、9A、29、29A介電常數(shù)調(diào)節(jié)層
[0041]9a、9Aa、29a、29b、29Aa、29Ab 第 I 介電常數(shù)調(diào)節(jié)層
[0042]9b、9Ab、29c、29Ac第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層
[0043]10第三電極
[0044]100、100A、200、200A 半導(dǎo)體裝置
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施方式。需要說明的是，本發(fā)明不被該實(shí)施方式限定。另外，在各附圖中，對(duì)相同或?qū)?yīng)的要素附加適當(dāng)相同的符號(hào)。另夕卜，附圖是示意圖，需留意的是各要素的尺寸關(guān)系等與實(shí)際的物品不同。在附圖相互之間，有時(shí)也含有彼此的尺寸關(guān)系及比率不同的部分。
[0046](實(shí)施方式I)
[0047]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的示意性截面圖。該半導(dǎo)體裝置100為肖特基勢(shì)壘二極管，具備形成于基體I上的第I半導(dǎo)體層2、第2半導(dǎo)體層3、第I電極4、第2電極5、電極間絕緣膜6、配線金屬7、8及介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9。
[0048]基體I是成為第I半導(dǎo)體層2的基底的層，具有例如在含有S1、SiC、藍(lán)寶石、GaN等的基板上，適當(dāng)形成有緩沖層等希望的半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)。這樣，希望的層也可以介于基板和第I半導(dǎo)體層2之間。
[0049]第I半導(dǎo)體層2為由氮化物系半導(dǎo)體構(gòu)成的層，作為電子傳輸層發(fā)揮作用。第2半導(dǎo)體層3形成于第I半導(dǎo)體層2的表面，由帶隙比第I半導(dǎo)體層2寬的氮化物系半導(dǎo)體構(gòu)成，作為電子供給層發(fā)揮作用。例如，第I半導(dǎo)體層2由GaN構(gòu)成，第2半導(dǎo)體層3由AlGaN構(gòu)成，但構(gòu)成第I半導(dǎo)體層2及第2半導(dǎo)體層3的氮化物系半導(dǎo)體材料，沒有特別限定，只要帶隙滿足希望的關(guān)系即可。
[0050]第2半導(dǎo)體層3的層厚例如為I?50nm,優(yōu)選為20?25nm。另外,第2半導(dǎo)體層3的Al成分例如為25%，也可以為10?50%，更優(yōu)選為20?35%。
[0051]電極間絕緣膜6形成于第2半導(dǎo)體層3的表面的第I電極4和第2電極5之間，例如，由SiN及Si02、Al2O3等絕緣體構(gòu)成。
[0052]第I電極4形成于第2半導(dǎo)體層3的表面上。第I電極4與第2半導(dǎo)體層3肖特基接觸，并且具有在第2半導(dǎo)體層3上以上載至電極間絕緣膜6的方式形成的場(chǎng)板部4a。第I電極4具有例如Ni/Au構(gòu)造。該第I電極4作為陽極電極發(fā)揮作用。另一方面，第2電極5與第I電極4隔著電極間絕緣膜6形成于第2半導(dǎo)體層3的表面上，與第2半導(dǎo)體層3歐姆接觸。第2電極5具有例如Ti/Al構(gòu)造。該第2電極5作為陰極電極發(fā)揮作用。
[0053]配線金屬7形成于第I電極4上。配線金屬8形成于第2電極5上。配線金屬7、8例如由Al及Au等配線用金屬構(gòu)成。[0054]介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9形成于電極間絕緣膜6上，由絕緣體構(gòu)成。另外，介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9具有面向電極間絕緣膜6與第I電極4的場(chǎng)板部4a的側(cè)端部4aa接觸的第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a、和形成于第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a上的第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層％。
[0055]第2半導(dǎo)體層3的帶隙比第I半導(dǎo)體層2寬，因此在第I半導(dǎo)體層2的和第2半導(dǎo)體層3的界面通過壓電效應(yīng)產(chǎn)生作為載流子的二維電子氣2a。二維電子氣2a的載流子密度Ns例如為I X IO12CnT2?2 X IO1W2的數(shù)量級(jí)。
[0056]如上所述，在陽極電極(第I電極4)-陰極電極(第2電極5)間施加正電壓時(shí)的陽極電極-陰極電極間的通態(tài)電阻及電流崩塌特性，優(yōu)選二維電子氣2a的載流子密度高，例如優(yōu)選設(shè)定在I X IO13CnT2。
[0057]但是，在陽極電極-陰極電極間施加逆電壓時(shí)，二維電子氣2a從第I電極4側(cè)逐漸空乏。這時(shí)，雖然電場(chǎng)集中在第I電極4的場(chǎng)板部4a的側(cè)端部4aa，但由于二維電子氣2a的載流子密度越高，集中的電場(chǎng)強(qiáng)度越高，因此耐壓降低。
[0058]與此相反，在該半導(dǎo)體裝置100中，由絕緣體構(gòu)成的第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a與場(chǎng)板部4a的側(cè)端部4aa接觸，因此二維電子氣2a的空乏容易沿第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a擴(kuò)展。因此，電場(chǎng)向側(cè)端部4aa的集中得以緩和。其結(jié)果是，半導(dǎo)體裝置100能夠提高二維電子氣2a的載流子密度，實(shí)現(xiàn)通態(tài)電阻的降低或電流崩塌的抑制，并且可以防止耐壓降低。另外，第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a位于二維電子氣2a的上方，具有在施加逆電壓時(shí)，從上方抽出載流子即二維電子氣2a的效果。由此，二維電子氣2a在側(cè)端部4aa的電場(chǎng)幾乎不變高的時(shí)候空乏化。由此，還可防止半導(dǎo)體裝置100的耐壓的降低。
[0059]為了發(fā)揮使這種空乏易于擴(kuò)大的效果及抽出載流子的效果，第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a的相對(duì)介電常數(shù)越高越好。在此，使用圖1進(jìn)行說明，圖1中的箭頭L1、L2及L3表示抽出來自二維電子氣2a的載流子的路徑，分別稱為通路1、通路2、通路3。通路I表示從第I電極4的底面抽出的通路，通路2表示從第I電極4的場(chǎng)板部4a的側(cè)端部4aa經(jīng)由第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a及電極間絕緣膜6等抽出的通路，通路3表示從配線金屬7經(jīng)由第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層％、第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a、電極間絕緣膜6等抽出的通路。在此，由通路2抽出的電荷量由第I電極4的場(chǎng)板部4a的側(cè)端部4aa、第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a和電極間絕緣膜6的界面電量及在電極間絕緣膜6的電容等決定，為了增大抽出載流子的效果，第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a的相對(duì)介電常數(shù)越高越好。另外，在通路3中，配線金屬7和二維電子氣2a的距離較大，因此，通過通路3的電荷抽出的效果小。
[0060]圖2是說明圖1所示的在半導(dǎo)體裝置產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度分布的一個(gè)例子的圖。處于半導(dǎo)體裝置100下面的曲線是將施加逆電壓時(shí)的場(chǎng)板部4a的側(cè)端部4aa的附近電場(chǎng)強(qiáng)度分布在寬度方向放大而表示的曲線。在此，若使第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a的相對(duì)介電常數(shù)Li變化為1、3、5、7、9，則如圖形所示，電場(chǎng)強(qiáng)度的最大值減少。這樣，第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a的相對(duì)介電常數(shù)越高，側(cè)端部4aa的電場(chǎng)集中越緩和。另外，圖2表示電極間絕緣膜6由SiO2構(gòu)成時(shí)的絕緣擊穿電場(chǎng)的值。根據(jù)圖2，如第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a的相對(duì)介電常數(shù)Li為3以上，則由于側(cè)端部4aa附近的電極間絕緣膜6的電場(chǎng)強(qiáng)度比電極間絕緣膜6的絕緣擊穿電場(chǎng)小，因此優(yōu)選。
[0061]第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a只要與第I電極4的場(chǎng)板部4a的側(cè)端部4aa接觸即可，其層厚與場(chǎng)板部4a為同程度的厚即可。第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a的層厚例如為數(shù)百nm。場(chǎng)板部4a的長(zhǎng)度例如為4 ii m。
[0062]第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a例如，可以由以具有希望的相對(duì)介電常數(shù)的方式調(diào)節(jié)好的包含 Si02、Si3N4, A1203、MgO 的至少一種的材料、包含混合了 Ti02、SiO2, A1203、HfO, ZrO,HfSixOy, ZrSixOy的至少一種的高介電常數(shù)的陶瓷粒子的聚酰亞胺膜的材料、包含Cu、N1、Ag、Al、Zn、Co、Fe、Mn的至少一種的金屬的聚合物材料的材料、包含硅樹脂材料的材料及包含高介電性聚合物材料的材料的任一種或?qū)⑺鼈冞m當(dāng)混合而成的材料構(gòu)成。
[0063]另一方面，第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9b也可以由相對(duì)介電常數(shù)與第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a相同的材料構(gòu)成。特別是如果第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a和第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9b是相同的材料，介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9實(shí)際上就可以看作一層構(gòu)造。該情況下，若將第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9b的相對(duì)介電常數(shù)設(shè)為ej時(shí),則e rl = e J。
[0064]但是，使第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9b帶有將配線金屬7和配線金屬8之間絕緣的作用的情況下，第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9b的層厚為數(shù)程度。第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9b這樣厚的情況下，若介電常數(shù)高，則半導(dǎo)體裝置100的寄生電容就會(huì)增加。因此，在實(shí)現(xiàn)高速的開關(guān)特性的半導(dǎo)體裝置100方面，若將第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9b的相對(duì)介電常數(shù)設(shè)為e r2,pJ優(yōu)選e r2 < 9且e > e r2。因此，在e ^和e r2之間，￡ rl ^ ￡ r2的關(guān)系式可以成立。
[0065]另外，對(duì)于而言，若過低，在施加逆電壓時(shí)絕緣性過高，有時(shí)在配線金屬間產(chǎn)生放電。為了防止配線金屬間產(chǎn)生放電，優(yōu)選1.5 <、2。
[0066]作為更具體的例子，第I電極4的場(chǎng)板部4a的層厚為350nm，第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a的層厚也為同等程度。電極間絕緣膜6包含相對(duì)介電常數(shù)為3.8的Si02。第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a包含相對(duì)介電常數(shù)Li為3.5的聚酰亞胺。第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9b包含相對(duì)介電常數(shù)ej為3.0的聚酰亞胺。
[0067]另外，作為另一個(gè)具體的例子，第I電極4的場(chǎng)板部4a的層厚為350nm，第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a的層厚也為同等程度。電極`間絕緣膜6包含相對(duì)介電常數(shù)為3.8的Si02。第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a包含相對(duì)介電常數(shù)￡,1為3.8的5102。第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9b包含相對(duì)介電常數(shù)ej為3.0的聚酰亞胺。
[0068]另外，再一個(gè)具體的例子，第I電極4的場(chǎng)板部4a的層厚為350nm，第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a的層厚也為同等程度。電極間絕緣膜6包含相對(duì)介電常數(shù)為3.8的Si02。第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a包含相對(duì)介電常數(shù)e ,1為7.9的Si3N4。第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9b包含相對(duì)介電常數(shù)ej為3.0的聚酰亞胺。
[0069]接著，作為本發(fā)明的實(shí)施例，制作圖1所示的構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置，測(cè)定其耐壓和電流崩塌特性。另外，就制作的半導(dǎo)體裝置的特性而言，將第I半導(dǎo)體層制作為層厚700nm的GaN層，將第2半導(dǎo)體層制作為層厚為30nm的Ala25Gaa75N層，將電極間絕緣膜制作為膜厚600nm的SiO2膜,將場(chǎng)板部的長(zhǎng)度制作為4 y m,厚度制作350nm,將第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層制作為層厚350nm的聚酰亞胺，將配線金屬的厚度制作為5 y m，將第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層的層厚制作為6iim。另外，陽極電極-陰極電極間距離(Lac)制作為10 u m0
[0070]圖3是表示實(shí)施例1、2的半導(dǎo)體裝置的漏電流特性的一個(gè)例子的圖。在此，實(shí)施例1、2是將第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層的相對(duì)介電常數(shù)分別設(shè)定為1.9,3.5的實(shí)施例。圖3中橫軸表示逆電壓Vr、縱軸表示逆電壓時(shí)的漏電流Ir。在此，將漏電流急劇增大時(shí)的逆電壓的值作為耐壓。[0071]然后，測(cè)定將第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層的相對(duì)介電常數(shù)設(shè)定為各種值的半導(dǎo)體裝置的漏電流特性，由此，測(cè)定耐壓。圖4是表示實(shí)施例的第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層的相對(duì)介電常數(shù)和耐壓的關(guān)系的圖。圖5是表示圖4所示的數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)值的圖。如圖4、5所示，確認(rèn)第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層的相對(duì)介電常數(shù)越大，耐壓越高。
[0072]另外，下述的表1表示在電極間絕緣膜6含有SiO2 (相對(duì)介電常數(shù)為3.8)的情況下，使第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a的相對(duì)介電常數(shù)e,l變?yōu)?、3、5、7、9，作為逆電壓施加400V時(shí)的由圖1所示的通路2抽出的電荷量相對(duì)于由通路I抽出的電荷量的比率的模擬結(jié)果。另外，二維電子氣2a的載流子密度Ns為IX 1013cm_2。如表1所示，隨著將第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a的相對(duì)介電常數(shù)e rl增大，所抽出的電荷量的比率趨于飽和，如果第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a的相對(duì)介電常數(shù)e rl為3以上，則所抽出的電荷量的比率為65%以上，因此優(yōu)選。另外，如果相對(duì)介電常數(shù)Li為9以下，則易于形成第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層9a，因此優(yōu)選。
[0073]表1
[0074]
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 具備:形成于基板上的由氮化物系半導(dǎo)體構(gòu)成的第I半導(dǎo)體層；形成于所述第I半導(dǎo)體層的表面的，由帶隙比所述第I半導(dǎo)體層寬的氮化物系半導(dǎo)體構(gòu)成的第2半導(dǎo)體層；形成于所述第2半導(dǎo)體層的表面的第I電極；形成于所述第2半導(dǎo)體層的表面的第2電極；形成于所述第2半導(dǎo)體層的表面的所述第I電極和所述第2電極之間的電極間絕緣膜；以及，形成于所述電極間絕緣膜上的由絕緣體構(gòu)成的介電常數(shù)調(diào)節(jié)層， 所述第I電極具有以上載至所述電極間絕緣膜的方式形成的場(chǎng)板部，所述介電常數(shù)調(diào)節(jié)層具有與所述場(chǎng)板部的側(cè)端部相接觸的第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層和形成于所述第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層上的第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)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， 將所述第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層的相對(duì)介電常數(shù)設(shè)為e J、將所述第2介電常數(shù)調(diào)節(jié)層的相對(duì)介電常數(shù)設(shè)為ej時(shí)，1.5 < e J < 9且e ≥e r2成立。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 從所述第I電極的所述場(chǎng)板部的側(cè)端部起，經(jīng)由所述電極間絕緣膜及所述第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層抽出的載流子的電荷量，相對(duì)于從所述第I電極的底面抽出的載流子的電荷量之比為65%以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第I介電常 數(shù)調(diào)節(jié)層的相對(duì)介電常數(shù)Li滿足3 < erl
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層包含Si02、Si3N4, Al2O3^MgO的至少任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層包含混合有Ti02、Si02、Al203、Hf0、Zr0、HfSix0y、ZrSixOy的至少任一種陶瓷粒子的聚酰亞胺膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層包含含有Cu、N1、Ag、Al、Zn、Co、Fe、Mn的至少任一種金屬的聚合物材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層包含硅樹脂材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第I介電常數(shù)調(diào)節(jié)層包含高介電性聚合物材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第I電極為陽極電極，所述第2電極為陰極電極，該半導(dǎo)體裝置為二極管。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第I電極為柵電極，所述第2電極為漏電極，該半導(dǎo)體裝置為高遷移率晶體管。
【文檔編號(hào)】H01L29/06GK103794641SQ201310288660
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月29日
【發(fā)明者】李江, 高木啟史, 田村亮祐, 伊倉巧裕 申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社, 富士電機(jī)株式會(huì)社