[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本申请涉及一种使用氮化物半导体的半导体装置，特别涉及一种具有接触电阻小的欧姆电极的半导体装置。

背景技术

以氮化镓(GaN)为代表的氮化物半导体具有基于带隙大这一点的高破坏电压、高电子饱和速度以及高电子迁移率等优点和异质结中电子浓度高等优点。因此，以在电源用高压电子元件和毫米波段用高速元件等中进行利用为目的的开发研究在不断地进行。

特别是，层叠了带隙不同的氮化物半导体层的异质结结构或将该异质结结构多个层叠的量子阱结构或超晶格结构能够控制元件内的电子浓度的调制程度，因此，被作为使用了氮化物半导体的元件的基本结构来利用。

作为使用了具有异质结结构的氮化物半导体的半导体装置，例如有异质结场效应晶体管(Hetero junction Field Effect Transistor：HFET)(例如，参照专利文献1)。

HFET具有：例如由在基板上形成的GaN形成的动作层、由未掺杂的氮化铝镓(AlGaN)形成的阻挡层、在阻挡层上形成的源电极、漏电极以及栅电极。

AlGaN与GaN相比带隙大。因此，在动作层和阻挡层的异质结界面上，高浓度地积蓄由于AlGaN和GaN的自发极化量差以及压电极化量差所产生的电子、由于在阻挡层内根据需要而掺杂的n型杂质所产生的电子以及由于半导体层内的其他不能控制的缺陷所产生的电子等，形成二维电子气体(2Dimensional Electron Gas、2DEG)层。2DEG层发挥场效应晶体管的沟道载流子的功能。

另外，如果在以形成异质结界面的方式层叠的氮化物半导体层上形成阴极(欧姆)电极以及阳极电极，则能够获得使2DEG层发挥二极管的沟道载流子的功能的肖特基二极管(SBD)(例如，参照专利文献2)。

为了将使用氮化物半导体的半导体装置作为电源用高压元件和毫米波段用的高速元件来利用，需要降低导通电阻。作为导通电阻的主要原因，可以举出沟道层的薄层电阻以及电极与半导体层的接触电阻。

在一般的HFET和SBD等中，由于以下理由，接触电阻变大。即，源/漏电极和阴极电极形成在未掺杂的AlGaN层上。在这种情况下，电子必须越过未掺杂的AlGaN层的势垒到达2DEG层。其结果是，接触电阻变大。

作为降低接触电阻的方法，例如选择性地缩小电极与2DEG层的距离。为此，形成除去AlGaN阻挡层的一部分或全部并具有使底面或侧面倾斜的凹状的截面的接触部，在该接触部上形成欧姆电极(例如，参照专利文献3以及4)。

在专利文献3的结构中，在AlGaN层内部形成倾斜的接触部。这样一来，处于平衡(trade-off：此消彼长)关系的接触部正下方的2DEG层的电子气体浓度和从接触部的底部到2DEG层的距离能够分别取各种各样的值。其结果是，在接触电阻和电子气体浓度得到最优化的区域能够实现欧姆接触。

另外，在专利文献4的结构中形成深度贯穿AlGaN层并越过异质结界面的凹进部，在异质结界面的深度上使凹进部的侧面倾斜。这样一来，除了经由AlGaN层的欧姆接触，也能够在凹进部的侧面使电极与2DEG层直接接触，这就降低了接触电阻。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2002-16245号公报

专利文献2：JP特开2004-31896号公报

专利文献3：JP特开2005-129696号公报

专利文献4：JP特开2007-053185号公报

发明概要

发明要解决的技术课题

但是，在以上说明的结构中，接触电阻的降低不充分，因此，期待进一步的降低。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种使用了具有能够更加降低接触电阻的欧姆电极的氮化物半导体的半导体装置。

解决技术课题的手段

为了达到上述目的，本申请发明人对接触电阻的降低变得不充分的理由进行了研究。

在上述结构中，当在AlGaN层内部形成倾斜的接触部的结构时，通过欧姆接触的部分的所有电子会流经AlGaN层的势垒。因此，无法充分地降低接触电阻。

另外，在是形成了贯通AlGaN层、且在异质结界面的深度上侧面倾斜的凹进部的情况下，由于在GaN层内部使接触部倾斜，因此，在GaN层内的接触部，凹进变得越深，电极与2DEG层相隔的就越远，其结果是，经由GaN层的接触电阻增加。