[发明专利]氮化物半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及氮化物半导体器件。

背景技术

以往，作为氮化物半导体器件，有像日本特开2006-196764号(专利文献1)记载的那样，具有GaN/AlGaN的异质结的氮化物半导体器件。在该以往的氮化物半导体器件中，在由GaN类构成的化合物半导体层上形成使肖特基势垒足够高的Ni层或Ti_xW_1-xN层，在该Ni层或Ti_xW_1-xN层上形成低电阻金属层，由此形成栅极电极。

此外，在上述专利文献1中记载有：在上述栅极电极中，Ti_xW_1-xN层作为形成肖特基势垒的材料有用，并且，成为抑制在该Ti_xW_1-xN层上形成的低电阻金属层的金属向GaN类化合物半导体层扩散的扩散阻挡层，因此，流向栅极电极的泄漏电流被抑制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-196764号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

但是，在上述以往的氮化物半导体器件中，存在如下问题：流向栅极电极的泄漏电流虽然稍微被抑制，但是并不充分，即使在退火条件、膜厚等方面想办法，也无法使流向栅极电极的泄漏电流充分降低。

因此，本发明的技术问题在于提供能够充分地降低流向栅极电极的泄漏电流的氮化物半导体器件。

用于解决技术问题的手段

本发明的发明人对流向栅极电极的泄漏电流(以下称为栅极泄漏电流)进行了潜心研究，结果发现了以下现象：通过将具有微细柱状构造的金属材料作为形成栅极电极的金属材料层叠使用，能够大幅降低栅极泄漏电流，大幅改善栅极泄漏电流不良率。

形成上述栅极电极的金属材料的微细柱状构造与栅极泄漏电流相关的物理上的明确原因还不清楚，但是，通过本发明的发明人进行的实验弄清楚了，在以如下方式构成栅极电极的情况下，能够大幅降低栅极泄漏电流：包括第一金属层和第二金属层，其中，第一金属层与氮化物半导体层叠体接合、并且具有包含多个柱部的微细柱状构造，第二金属层层叠在第一金属层上、并且具有包含多个柱部的微细柱状构造，第二金属层的柱部的粗细方向的平均尺寸大于第一金属层的柱部的粗细方向的平均尺寸。

进一步，本发明的发明人通过实验初次发现：在用特定的材料形成第一金属层和第二金属层、并且这些金属层的微细柱状构造的多个柱部的粗细方向的平均尺寸在特定的范围内时，栅极泄漏电流进一步改善。

本发明是基于通过本发明的发明人的实验得到的这样的栅极电极的微细柱状构造与栅极泄漏电流显著相关的见解而创造出来的。

即，本发明的氮化物半导体器件的特征在于，包括：

衬底；

形成在上述衬底上且具有异质界面的氮化物半导体层叠体；和

形成在上述氮化物半导体层叠体上的电极金属层，

上述电极金属层包括：

第一金属层，该第一金属层与上述氮化物半导体层叠体接合，并且具有包含多个柱部的微细柱状构造；和

第二金属层，该第二金属层层叠在上述第一金属层上，并且具有包含多个柱部的微细柱状构造，

上述第二金属层的上述柱部的粗细方向的平均尺寸，大于上述第一金属层的上述柱部的粗细方向的平均尺寸。

此外，在一个实施方式的氮化物半导体器件中，

上述第一金属层的上述微细柱状构造由钨氮化物构成，上述第一金属层的上述柱部的粗细方向的平均尺寸为5nm以上25nm以下。

此外，在一个实施方式的氮化物半导体器件中，

上述第二金属层的上述柱部的粗细方向的平均尺寸为30nm以上150nm以下。

此外，在一个实施方式的氮化物半导体器件中，

上述第二金属层由钨构成。

此外，在一个实施方式的氮化物半导体器件中，

上述第二金属层由钨层和钛氮化物层构成。

发明效果

如由以上可知的那样，根据本发明的氮化物半导体器件，具备电极金属，该电极金属包括第一金属层和第二金属层，其中，第一金属层与氮化物半导体层叠体接合、并且具有包含多个柱部的微细柱状构造，第二金属层层叠在第一金属层上、并且具有包含多个柱部的微细柱状构造，第二金属层的上述柱部的粗细方向的平均尺寸大于上述第一金属层的上述柱部的粗细方向的平均尺寸，因此，在由该电极金属形成栅极电极的情况下，能够充分降低栅极泄漏电流。

附图说明