[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

半导体装置具备形成于基板(10)上的氮化物半导体层叠构造(100)、形成于氮化物半导体层叠构造(100)上的源电极(104)、漏电极(105)及栅电极(106)、和覆盖在氮化物半导体层叠构造(100)上的表面保护膜(110)。氮化物半导体层叠构造(100)包括形成于基板(10)上的第1氮化物半导体层(101)和形成于第1氮化物半导体层(101)上且组成与第1氮化物半导体层(101)不同的第2氮化物半导体层(102)。表面保护膜(110)包括以与栅电极(106)相接的方式形成的第1绝缘膜(111)以及以与第1绝缘膜(111)邻接的方式形成且具有比第1绝缘膜(111)高的碳浓度的第2绝缘膜(112)。

技术领域

本公开涉及半导体装置及其制造方法。

背景技术

使用氮化物半导体材料、尤其是氮化镓(GaN)的半导体装置作为以高频并且高输出进行动作的放大元件、功率开关元件而被关注。另外，利用二维电子气(2DEG)的高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor：HEMT)、金属半导体场效应晶体管(Metal Semiconductor Field Effect Transistor：MESFET)、金属绝缘膜半导体场效应晶体管(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor：MISFET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：MOSFET)、薄膜晶体管(Thin-Film-Transistor：TFT)是适合于在微波、毫米波等高频频带中进行放大的半导体装置，研究被积极地推进。此外，在氮化物半导体中，还包括除了GaN、氮化铟(InN)、氮化铝(AlN)这3种二元化合物半导体材料以外还含有GaN、InN、AlN中的任意元素的三元素以上的混晶半导体。作为由三元素以上构成的氮化物半导体，例如有AlGaN、InGaN、InAlN、InAlGaN等。

在使用氮化物半导体的HEMT中，存在产生栅极泄漏电流、电流崩塌(currentcollapse)这样的问题，根据确保高性能以及高可靠性的观点，强烈期望这个问题得到恒久性的解决。HEMT在元件区域中均匀地具有高的电子浓度，所以栅极泄漏电流本来就大，因此难以得到高耐压。例如，在Al组成率为25％程度的AlGaN/GaN系的HEMT中，在2DEG的浓度成为1×10¹³/cm²以上时，本质上难以防止栅极泄漏。另外，即便在HEMT的动作中，也在栅电极附近产生电场集中而栅极泄漏增大。由此，能够进行高输出动作这样的氮化物半导体装置的优点受损。

作为对使用氮化物半导体的HEMT的栅极泄漏电流进行抑制的方法，例如有通过氮化物半导体外延层的控制来调整2DEG浓度这样的方法、通过使栅电极的构造成为在栅电极与氮化物半导体之间存在绝缘膜的绝缘栅型(MIS型或者MOS型)而并非成为使金属的栅电极和氮化物半导体进行肖特基接合的构造从而提高栅极电阻这样的方法、导入对电场进行缓和的场板电极这样的方法等。此外，提出了各种用于使氮化物半导体装置的栅极泄漏电流以及电流崩塌降低的技术(例如专利文献1～4)。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2005-286135号公报

专利文献2：日本特开2006-261252号公报

专利文献3：日本特开2012-234984号公报

专利文献4：日本特开2007-048866号公报

发明内容

如上所述，在使用氮化物半导体的半导体装置中，抑制栅极泄漏电流以及电流崩塌的发生这是重要的课题。

本公开是为了解决这个课题而完成的，其目的在于，提供一种能够抑制栅极泄漏电流以及电流崩塌的发生的氮化物半导体装置及其制造方法。