JP2010515279A - Ｉｉｉ族窒化物素子のための活性領域成形およびその製造方法 - Google Patents

Ｉｉｉ族窒化物素子のための活性領域成形およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2010515279A
JP2010515279A JP2009544327A JP2009544327A JP2010515279A JP 2010515279 A JP2010515279 A JP 2010515279A JP 2009544327 A JP2009544327 A JP 2009544327A JP 2009544327 A JP2009544327 A JP 2009544327A JP 2010515279 A JP2010515279 A JP 2010515279A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulator
group iii
gate
nitride
iii nitride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009544327A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5260550B2 (ja
Inventor
ブリエレ，マイケル・エー
ブリッジャー，ポール
チャオ，ジャンジュン
Original Assignee
インターナショナル レクティフィアー コーポレイション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by インターナショナル レクティフィアー コーポレイション filed Critical インターナショナル レクティフィアー コーポレイション
Publication of JP2010515279A publication Critical patent/JP2010515279A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5260550B2 publication Critical patent/JP5260550B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28264—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being a III-V compound
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L29/2003—Nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42372—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out
    • H01L29/42376—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out characterised by the length or the sectional shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66431—Unipolar field-effect transistors with a heterojunction interface channel or gate, e.g. HFET, HIGFET, SISFET, HJFET, HEMT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66446—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET]
    • H01L29/66462—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET] with a heterojunction interface channel or gate, e.g. HFET, HIGFET, SISFET, HJFET, HEMT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H01L29/7786—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
    • H01L29/7787—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT with wide bandgap charge-carrier supplying layer, e.g. direct single heterostructure MODFET
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/291—Oxides or nitrides or carbides, e.g. ceramics, glass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3157—Partial encapsulation or coating
    • H01L23/3171—Partial encapsulation or coating the coating being directly applied to the semiconductor body, e.g. passivation layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
    • H01L29/51—Insulating materials associated therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

その底部孔口よりも幅が広い最上部孔口を有するゲートウェルを備えるパッシベーション体を含むＩＩＩ族窒化物ヘテロ接合パワー半導体素子、およびその製造方法。

Description

関連出願
この出願は、２００７年１月１０日に出願され、ＩＩＩ族窒化物素子のための活性領域成形およびその製造方法（Active Area Shaping for III-Nitride Device and Process for its Manufacture）と題される米国仮出願番号第６０／８８４，２７２号に基づいてその利益を主張し、その優先権をここで主張し、その開示を引用により援用する。
発明の分野
この発明は、半導体素子に関し、より具体的には、ＩＩＩ族窒化物系半導体素子およびその製造方法に関する。
定義
ＩＩＩ族窒化物とは、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮなどを含むがこれに限定されないＩｎＡｌＧａＮ系の半導体合金を指す。
発明の背景
図１を参照して、知られているＩＩＩ族窒化物ヘテロ接合型パワー半導体素子は、基板１０と、基板１０の上に形成されたＩＩＩ族窒化物（たとえばＡｌＮ）バッファ層１２と、バッファ層１２の上に形成されたＩＩＩ族窒化物ヘテロ接合１４とを含む。ＩＩＩ族窒化物ヘテロ接合１４は、あるバンドギャップの第１のＩＩＩ族窒化物体（たとえばＧａＮ）１６と、第１のＩＩＩ族窒化物体１６の上に形成された別のバンドギャップの第２のＩＩＩ族窒化物体（たとえばＡｌＧａＮ）１８とを含む。第１のＩＩＩ族窒化物体１６および第２のＩＩＩ族窒化物体１８の組成は、この２つの窒化物体のヘテロ接合にまたはその近くに、二次元電子ガス（２−ＤＥＧ）と呼ばれるキャリアで満ちている領域の形成をもたらすよう選択される。２−ＤＥＧは、第１の電源電極（たとえばソース電極）２０と第２の電源電極（たとえばドレイン電極）２２との間の伝導チャネルとして働く。なお、典型的に、各電源電極２０、２２は、第２のＩＩＩ族窒化物体１８にオーミック結合されており、よって第２のＩＩＩ族窒化物体を通じて２−ＤＥＧに電気的に結合されている。
典型的な素子は、第２のＩＩＩ族窒化物体１８の上に形成された誘電体などで作られたパッシベーション体２４と、第１の電源電極２０と第２の電源電極３３との間に配置され、その間の２−ＤＥＧを選択的に遮断／復元するゲート２６とをさらに含んでもよく、これにより素子はスイッチとして動作してもよい。なお、ゲート２６は、ゲート誘電体３０とゲート電極３２とを含んでもよい。
電源電極２０、２２のみならずゲート２６も、パッシベーション体２４を貫いてヘテロ接合１４へ、すなわち第２のＩＩＩ族窒化物体１８まで延在する。具体的には、パッシベーション体２４内部のトレンチ（ウェル）を通って各々延在する。ゲート２６が収容されるトレンチ／ウェルは、第２のＩＩＩ族窒化物体１８の最上面と鋭い角２８を形成する垂直の側壁を含み、素子の降伏電圧を低下させる高電界領域をゲート２６の底部の角に生成する。さらに、第２のＩＩＩ族窒化物体１８と接触する垂直な側壁は、ゲート電極と２−ＤＥＧとの間の重なりを増大させ、高いＱｇｄを引起す。
Ｑｇｄを低減し、ＩＩＩ族窒化物半導体素子の降伏電圧を上昇させることが所望される
であろう。
発明の概要
この発明に従って、ゲートを収容するトレンチまたはウェルは、その角にレッジ（ledge）を含む。角にあるレッジは、素子の降伏電圧を上昇させ、ゲート−ドレイン間容量を最小化してＱgdを低減する。
この発明に従う素子の製造方法では、ＩＩＩ族窒化物ヘテロ接合を適切な基板の上に形成する。たとえばＳｉ3Ｎ4のような第１の窒化物誘電体層を、ＩＩＩ族窒化物ヘテロ接合の上に堆積し、たとえばＳｉＮｘ（ｘは数である）、ＴｉＮ、またはＡｌＮのような第２のフィールド誘電性窒化物層を、第１の窒化物層上に堆積する。
次に、ゲートウェルを両方の誘電体層を貫いて等方性エッチングし、底部の鋭い角を備えるウェルを形成する。次に、最上部のフィールド窒化物層の材料に選択性のある第２のエッチングを行って、最上部の窒化物層にある開口部を拡大するが、底部の窒化物層にある開口部は拡大しない。よって、その底部の角にレッジを有するウェルが得られる。
この発明のある局面に従って、ウェルの角にあるレッジの横方向の広がりは、異なっていてもよい。
先行技術に従うＩＩＩ族窒化物パワー半導体素子の断面図である。 この発明に従うＩＩＩ族窒化物パワー半導体素子の断面図である。 この発明に従うＩＩＩ族窒化物パワー半導体素子の製造ステップを説明する図である。 この発明に従うＩＩＩ族窒化物パワー半導体素子の製造ステップを説明する図である。 この発明に従うＩＩＩ族窒化物パワー半導体素子の製造ステップを説明する図である。
図面の詳細な説明
図２を参照して、図中、同様の番号は同様の特徴を識別し、この発明に従うＩＩＩ族窒化物パワーヘテロ接合素子は、第２のＩＩＩ族窒化物体１８にある第１の孔口３８と、第１の孔口３８よりも幅が広くパッシベーション体３４の最上面にある第２の孔口４０とを有するゲートウェル（トレンチ）３６を含むパッシベーション体３４を含む。なお、好ましくは、ゲートウェル３６は、電源電極２０、２２と並列に延在するストライプ形状トレンチである。よって、好ましい実施例におけるゲート２６は、第１の孔口３８で第２のＩＩＩ族窒化物体１８の上に配置されたゲートウェル３６の側壁に沿って延在するゲート誘電体３０と、ゲートウェル３６の内側でゲート誘電体３０の上に配置されたゲート電極３２とを含む。よって、この発明の１つの局面に従って、第２のＩＩＩ族窒化物体１８の上でゲート２６が重なる面積は減少し、これによりＱｇｄは低減する。
この発明の１つの局面に従って、ゲートウェル３６の各側壁は、ゲートウェル３６の内部に向かって横方向に延在して第１の孔口３８を規定するレッジ４２′、４２″を含む。結果として、先行技術において存在する鋭い角は、回避され、階段状の特徴に置き換えられ、これは、素子の降伏電圧を上昇させる。好ましい実施例において、レッジのうち一方、たとえばドレイン電極２２に近い方のレッジ４２″は、ドレイン電極２２から遠い方のレッジ４２′よりも幅が広くてもよく、これによって、素子の降伏電圧定格は、一層改善
されてもよい。たとえば、レッジ４２′は、約０．０２５μｍであってもよく、レッジ４２″は、幅０．０５−０．１μｍの範囲内であってもよく、各レッジの幅は、ゲートウェル３６の内側の横方向寸法として規定されている。
次に図３Ａ−図３Ｃを参照して、この発明に従うＩＩＩ族窒化物ヘテロ接合パワー素子を製造するために、ＡｌＮなどの第１のＩＩＩ族窒化物バッファ層１２を、シリコン、炭化シリコン、サファイアなどの適切な基板１０の一方の面の上に成長させる。なお、バッファ層１２は、基板１０が第１のＩＩＩ族窒化物体１６と整合性があるならば不要な場合もある。たとえば、バッファ層１２は、ＧａＮ基板が用いられるならば不要な場合もある。バッファ層１２を成長させた後に、たとえばＧａＮのような第１のＩＩＩ族窒化物体１６をバッファ層１２の上に成長させ、続いてたとえばＡｌＧａＮのような第２のＩＩＩ族窒化物体１８を成長させて、２−ＤＥＧを得る。その後、パッシベーション体３４を、まず第１の絶縁体（たとえば窒化シリコン、Ｓｉ3Ｎ4）の層４４を第２のＩＩＩ族窒化物体１８の上に成長または堆積させ、続いて、第２の絶縁体４６を堆積することによって形成する。第１の絶縁体４４は、好ましくは、厚さ約０．０５−０．１ミクロンであり、第２の絶縁体材料４６を除去するエッチャントによって除去されない材料で作られている。適切な材料は、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮｘなどの窒化物フィールド誘電体を含む。
次に、フォトレジストマスク４８を第２の絶縁体４６の上に堆積し、パッシベーション体３４の上に開口部（たとえば開口部５０）を含むようフォトリソグラフィでパターン形成する。その後、ウェル５２を、第１の絶縁体４４および第２の絶縁体４６を貫く等方性エッチングによってパッシベーション体３４に形成する。なお、ウェル５２は、垂直な側壁を含む。
次に、マスク４８を除去し、第２のマスクステップにおいて、第２の絶縁体層４６の一部分をウェル５２の各側壁から除去し、この発明に従うゲートウェル３６を得る。第２のマスクは、図に説明するように、レッジ４２″の横方向の寸法（すなわち幅）がレッジ４２′の横方向の寸法よりも広くなるよう第１のマスク開口部５０の中心からオフセットすることができる。よって、レッジ４２′は、幅約０．０２５ミクロンであってもよく、その一方でレッジ４２″は、幅０．０５から０．１ミクロンの間であってもよい。その後、任意の所望されるステップ一式を行なって、図２によって説明されるこの発明に従う素子を得ることができる。
この２つのエッチングステップを、２つの絶縁体を異なる速度でエッチングする（すなわち第１の絶縁体４４より第２の絶縁体４６の方を速くエッチングする）エッチャントを使って単一のエッチングステップによって実現して、この発明に従うゲートウェル３６を得てもよいことが留意されるべきである。
この発明は、その特定の実施例に関連して説明されたが、当業者には、多くの他の変形例および変更例ならびに他の用途が明らかとなるであろう。したがって、この発明は、この明細書中の特定の開示によって限定されないことが好ましい。

Claims (20)

  1. ＩＩＩ族窒化物半導体素子であって、
    あるバンドギャップを有する第１のＩＩＩ族窒化物体と、別のバンドギャップを有し前記第１のＩＩＩ族窒化物体の上に配置された第２のＩＩＩ族窒化物体とを含み、二次元電子ガスを形成しているＩＩＩ族窒化物ヘテロ接合と、
    前記第２のＩＩＩ族窒化物体の上に形成されたパッシベーション体とを備え、前記パッシベーション体は、前記第２のＩＩＩ族窒化物体側にある第１の孔口と、前記第１の孔口よりも幅が広く前記パッシベーション体の最上部にある第２の孔口とを有するゲートウェルを含み、
    前記ゲートウェルの少なくとも部分的に内部に配置されたゲート配置部をさらに備え、前記ゲート配置部は、前記ウェルの前記第１の孔口に配置されたゲート絶縁体と、前記ゲート絶縁体の上にあるゲート電極とを含む、ＩＩＩ族窒化物体半導体素子。
  2. 前記ウェルは、前記ウェルの前記第１の孔口を規定するレッジを各々有し対向する側壁を含む、請求項１に記載の素子。
  3. 前記レッジのうち一方は、前記レッジの他方よりも幅が広い、請求項２に記載の素子。
  4. 前記ゲート配置部のそれぞれの側方にドレイン電極とソース電極とをさらに備え、前記レッジのうち前記一方は、前記ソース電極より前記ドレイン電極の近くにある、前記ゲートウェルの側壁にある、請求項２に記載の素子。
  5. 前記レッジは窒化シリコンからなる、請求項２に記載の素子。
  6. 前記パッシベーション体は、前記第２のＩＩＩ族窒化物体の上にある第１の絶縁体と、前記第１の絶縁体の上にある第２の絶縁体とを含む、請求項１に記載の素子。
  7. 前記第１の絶縁体は窒化シリコンからなり、前記第２の絶縁体は窒化物誘電体からなる、請求項６に記載の素子。
  8. 前記第２の絶縁体はＡｌＮからなる、請求項７に記載の素子。
  9. 前記第２の絶縁体はＴｉＮからなる、請求項７に記載の素子。
  10. 前記第１のＩＩＩ族窒化物体はＧａＮからなり、前記第２のＩＩＩ族窒化物体はＡｌＧａＮからなる、請求項１に記載の素子。
  11. ＩＩＩ族窒化物素子の製造方法であって、
    あるバンドギャップを有する第１のＩＩＩ族窒化物体と、別のバンドギャップを有し二次元電子ガスを形成するために前記第１のＩＩＩ族窒化物体の上に配置された第２のＩＩＩ族窒化物体とを含むＩＩＩ族窒化物ヘテロ接合の上に第１の絶縁体を堆積するステップと、
    第２の絶縁体を前記第１の絶縁体の上に堆積するステップと、
    前記第１および第２の絶縁体を貫いてトレンチを形成するステップとを備え、前記トレンチは、前記第２のＩＩＩ族窒化物体側にある第１の孔口と、前記第２の絶縁体の最上部にある第２の孔口とを含み、
    前記第１の孔口よりも幅が広くなるように前記第２の孔口を広げるため、前記第２の絶縁体を除去するよう前記トレンチの側壁をエッチングするステップをさらに備える、方法。
  12. 前記第１の絶縁体は窒化シリコンからなり、前記第２の絶縁体は窒化物誘電体からなる、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記第２の絶縁体はＡｌＮからなる、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記第２の絶縁体はＴｉＮからなる、請求項１２に記載の方法。
  15. 前記第１のＩＩＩ族窒化物体はＧａＮからなり、前記第２のＩＩＩ族窒化物体はＡｌＧａＮからなる、請求項１１に記載の方法。
  16. 前記トレンチにゲート配置部を形成するステップをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
  17. 前記ゲート配置部は、前記第２のＩＩＩ族窒化物体の上にあるゲート誘電体と、前記ゲート誘電体の上にあるゲート電極とを含む、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記エッチングするステップは、前記ウェルの前記第１の孔口を規定するレッジを各々有する側壁をもたらす、請求項１６に記載の方法。
  19. 前記レッジのうち一方は、前記レッジの他方よりも幅が広い、請求項１８に記載の方法。
  20. 前記ゲート配置部のそれぞれの側方にドレイン電極とソース電極とを形成するステップをさらに備え、前記レッジの前記一方は、前記ソース電極より前記ドレイン電極の近くに位置する、前記ゲート配置部の側方にある、請求項１９に記載の方法。
JP2009544327A 2007-01-10 2008-01-09 Ｉｉｉ族窒化物素子のための活性領域成形およびその製造方法 Active JP5260550B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US88427207P 2007-01-10 2007-01-10
US60/884,272 2007-01-10
PCT/US2008/000305 WO2008086001A2 (en) 2007-01-10 2008-01-09 Active area shaping for iii-nitride device and process for its manufacture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010515279A true JP2010515279A (ja) 2010-05-06
JP5260550B2 JP5260550B2 (ja) 2013-08-14

Family

ID=39609289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009544327A Active JP5260550B2 (ja) 2007-01-10 2008-01-09 Ｉｉｉ族窒化物素子のための活性領域成形およびその製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (3) US8338861B2 (ja)
JP (1) JP5260550B2 (ja)
WO (1) WO2008086001A2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013077621A (ja) * 2011-09-29 2013-04-25 Fujitsu Ltd 化合物半導体装置及びその製造方法
WO2014156492A1 (ja) * 2013-03-27 2014-10-02 シャープ株式会社 窒化物半導体素子
WO2014181556A1 (ja) * 2013-05-09 2014-11-13 シャープ株式会社 電界効果トランジスタ

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8987784B2 (en) * 2007-01-10 2015-03-24 International Rectifier Corporation Active area shaping of III-nitride devices utilizing multiple dielectric materials
US9318592B2 (en) * 2007-01-10 2016-04-19 Infineon Technologies Americas Corp. Active area shaping of III-nitride devices utilizing a source-side field plate and a wider drain-side field plate
WO2008086001A2 (en) * 2007-01-10 2008-07-17 International Rectifier Corporation Active area shaping for iii-nitride device and process for its manufacture
US8946778B2 (en) 2007-01-10 2015-02-03 International Rectifier Corporation Active area shaping of III-nitride devices utilizing steps of source-side and drain-side field plates
US9525052B2 (en) * 2007-01-10 2016-12-20 Infineon Technologies Americas Corp. Active area shaping of III-nitride devices utilizing a field plate defined by a dielectric body
US9076852B2 (en) * 2007-01-19 2015-07-07 International Rectifier Corporation III nitride power device with reduced QGD
JP5032965B2 (ja) * 2007-12-10 2012-09-26 パナソニック株式会社 窒化物半導体トランジスタ及びその製造方法
JP2010016089A (ja) * 2008-07-02 2010-01-21 Nec Electronics Corp 電界効果トランジスタ、その製造方法、及び半導体装置
US8309987B2 (en) * 2008-07-15 2012-11-13 Imec Enhancement mode semiconductor device
JP5564815B2 (ja) * 2009-03-31 2014-08-06 サンケン電気株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2010278150A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Fujitsu Ltd 化合物半導体装置及びその製造方法
JP5529595B2 (ja) * 2009-07-30 2014-06-25 住友電気工業株式会社 半導体装置及びその製造方法
US8981380B2 (en) * 2010-03-01 2015-03-17 International Rectifier Corporation Monolithic integration of silicon and group III-V devices
US9219058B2 (en) 2010-03-01 2015-12-22 Infineon Technologies Americas Corp. Efficient high voltage switching circuits and monolithic integration of same
US8816395B2 (en) * 2010-05-02 2014-08-26 Visic Technologies Ltd. Field effect power transistors
US8344421B2 (en) 2010-05-11 2013-01-01 Iqe Rf, Llc Group III-nitride enhancement mode field effect devices and fabrication methods
US8357571B2 (en) * 2010-09-10 2013-01-22 Cree, Inc. Methods of forming semiconductor contacts
CN102244094A (zh) * 2011-05-26 2011-11-16 中国科学院微电子研究所 一种iii-v族半导体mos界面结构
US9018677B2 (en) * 2011-10-11 2015-04-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor structure and method of forming the same
JP6090764B2 (ja) * 2012-05-24 2017-03-08 ローム株式会社 窒化物半導体装置およびその製造方法
US9443941B2 (en) * 2012-06-04 2016-09-13 Infineon Technologies Austria Ag Compound semiconductor transistor with self aligned gate
US9373689B2 (en) * 2012-12-28 2016-06-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. High electron mobility transistor and method of forming the same
US8969927B2 (en) 2013-03-13 2015-03-03 Cree, Inc. Gate contact for a semiconductor device and methods of fabrication thereof
US9343561B2 (en) 2013-03-13 2016-05-17 Cree, Inc. Semiconductor device with self-aligned ohmic contacts
US9184243B2 (en) 2013-07-12 2015-11-10 Infineon Technologies Americas Corp. Monolithic composite III-nitride transistor with high voltage group IV enable switch
KR102127442B1 (ko) * 2014-01-03 2020-06-26 엘지이노텍 주식회사 전력 반도체 소자
EP2908344A1 (en) * 2014-02-12 2015-08-19 Nxp B.V. Semiconductor heterojunction device
CN106601791A (zh) * 2015-10-15 2017-04-26 北京大学 一种金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管及其制作方法
ITUB20155536A1 (it) * 2015-11-12 2017-05-12 St Microelectronics Srl Transistore hemt di tipo normalmente spento includente una trincea contenente una regione di gate e formante almeno un gradino, e relativo procedimento di fabbricazione
EP3252825B1 (en) * 2016-05-30 2022-12-21 STMicroelectronics S.r.l. Double-channel hemt device and manufacturing method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59184572A (ja) * 1983-04-04 1984-10-19 Nec Corp 半導体装置の製造方法
WO2005057624A2 (en) * 2003-12-05 2005-06-23 International Rectifier Corporation Iii-nitride device passivation and method
JP2006279032A (ja) * 2005-03-02 2006-10-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010061614A (ko) * 1999-12-28 2001-07-07 윤종용 반도체 장치의 콘택홀 형성방법
JP2005036189A (ja) * 2003-07-14 2005-02-10 Rohm & Haas Co 水性ポリマー分散体の調製のための水性重合方法
US6867078B1 (en) * 2003-11-19 2005-03-15 Freescale Semiconductor, Inc. Method for forming a microwave field effect transistor with high operating voltage
DE102004058431B4 (de) * 2003-12-05 2021-02-18 Infineon Technologies Americas Corp. III-Nitrid Halbleitervorrichtung mit Grabenstruktur
US7045404B2 (en) * 2004-01-16 2006-05-16 Cree, Inc. Nitride-based transistors with a protective layer and a low-damage recess and methods of fabrication thereof
JP4579116B2 (ja) 2004-09-24 2010-11-10 インターナショナル レクティフィアー コーポレイション パワー半導体デバイス
US7456443B2 (en) * 2004-11-23 2008-11-25 Cree, Inc. Transistors having buried n-type and p-type regions beneath the source region
US20070018199A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-25 Cree, Inc. Nitride-based transistors and fabrication methods with an etch stop layer
US7709269B2 (en) * 2006-01-17 2010-05-04 Cree, Inc. Methods of fabricating transistors including dielectrically-supported gate electrodes
WO2008086001A2 (en) * 2007-01-10 2008-07-17 International Rectifier Corporation Active area shaping for iii-nitride device and process for its manufacture
KR20110026798A (ko) 2009-09-08 2011-03-16 삼성전기주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
JP5768397B2 (ja) 2011-02-16 2015-08-26 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法
US8772842B2 (en) 2011-03-04 2014-07-08 Transphorm, Inc. Semiconductor diodes with low reverse bias currents
KR20120120828A (ko) 2011-04-25 2012-11-02 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자 및 그 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59184572A (ja) * 1983-04-04 1984-10-19 Nec Corp 半導体装置の製造方法
WO2005057624A2 (en) * 2003-12-05 2005-06-23 International Rectifier Corporation Iii-nitride device passivation and method
JP2007519231A (ja) * 2003-12-05 2007-07-12 インターナショナル・レクティファイヤ・コーポレーション Ｉｉｉ族窒化物素子の不動態化およびその方法
JP2006279032A (ja) * 2005-03-02 2006-10-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013077621A (ja) * 2011-09-29 2013-04-25 Fujitsu Ltd 化合物半導体装置及びその製造方法
WO2014156492A1 (ja) * 2013-03-27 2014-10-02 シャープ株式会社 窒化物半導体素子
WO2014181556A1 (ja) * 2013-05-09 2014-11-13 シャープ株式会社 電界効果トランジスタ

Also Published As

Publication number Publication date
US20140034959A1 (en) 2014-02-06
US20130105814A1 (en) 2013-05-02
US8338861B2 (en) 2012-12-25
US20090189187A1 (en) 2009-07-30
WO2008086001A3 (en) 2008-09-12
US8803199B2 (en) 2014-08-12
JP5260550B2 (ja) 2013-08-14
WO2008086001A2 (en) 2008-07-17
US8536624B2 (en) 2013-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5260550B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物素子のための活性領域成形およびその製造方法
US10109713B2 (en) Fabrication of single or multiple gate field plates
JP6522521B2 (ja) 半導体デバイスの電極及びその製造方法
US10411123B2 (en) High-power and high-frequency heretostructure field-effect transistor
TWI722166B (zh) 高電子遷移率電晶體
CN102810564B (zh) 一种射频器件及其制作方法
TWI736600B (zh) 高電子遷移率電晶體
EP2955755B1 (en) Nitride high-voltage component and manufacturing method therefor
US20150194494A1 (en) Field-effect transistor for high voltage driving and manufacturing method thereof
KR101848244B1 (ko) 계단형 게이트 전극을 포함하는 반도체 소자 및 그 제조 방법
US20130341640A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing same
WO2020181548A1 (zh) GaN基超结型垂直功率晶体管及其制作方法
CN105679679B (zh) 一种GaN基凹槽栅MISFET的制备方法
TW202115911A (zh) 一種高電子遷移率電晶體(hemt)及其製造方法
US10868162B1 (en) Self-aligned gallium nitride FinFET and method of fabricating the same
KR20130031771A (ko) 전계효과 트랜지스터 및 그 제조 방법
JP7307856B2 (ja) 電力増幅用半導体装置
WO2022204913A1 (en) Iii nitride semiconductor devices on patterned substrates
US20240154012A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
US20230387250A1 (en) Hemt with stair-like compound layer at drain
KR20240050587A (ko) 질화물계 반도체 소자 및 그 제조방법
KR20210067836A (ko) 반도체 소자
TW202410448A (zh) 半導體裝置以及其製作方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120723

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120814

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120904

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120911

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121213

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130423

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130425

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160502

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5260550

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250