JP2014110310A - 窒化物系化合物半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の一態様にかかる窒化物系化合物半導体装置は、窒化物系化合物半導体基板の表面に形成され、n型窒化物系化合物半導体からなるドリフト層と、前記ドリフト層の表面に形成されたp型領域およびn型領域と、前記n型領域とショットキー接触し且つ前記p型領域の少なくとも一部と接触する電極と、を備える。前記n型領域は、前記ドリフト層上に形成されたp型半導体層のp型不純物と前記p型半導体層へ部分的に導入したn型不純物との補償によって、前記p型半導体層を部分的にn型化してなる。前記p型領域は、前記p型半導体層のうちの前記n型領域以外の部分からなる。
【選択図】図1
Description
まず、本発明の実施の形態1にかかる窒化物系化合物半導体装置の構成について説明する。図1は、本発明の実施の形態1にかかる窒化物系化合物半導体装置の断面構造の一例を示す模式図である。本実施の形態1にかかる窒化物系化合物半導体装置10は、例えばGaN系化合物半導体を用いて形成される縦型のMPSダイオードであり、図1に示すように、基板1と、ドリフト層2と、離散状である複数のp型領域3aと、複数のp型領域3aの各間に介在する複数のn型領域3bと、アノード電極4と、カソード電極5とを備える。また、窒化物系化合物半導体装置10は、アノード電極4の周辺領域に、耐圧を維持するためのメサ構造6を有する。
つぎに、本発明の実施の形態2について説明する。上述した実施の形態1では、アノード電極4の周辺領域に耐圧構造としてメサ構造6を形成していたが、実施の形態2では、耐圧構造として、アノード電極4端部の電界集中を緩和する電界緩和領域を形成している。
つぎに、本発明の実施の形態3について説明する。上述した実施の形態1では、アノード電極4の周辺領域に耐圧構造としてメサ構造6を形成していたが、実施の形態3では、耐圧構造としてガードリング構造を形成している。
つぎに、本発明の実施の形態4について説明する。上述した実施の形態1では、アノード電極4の周辺領域に耐圧構造としてメサ構造6を形成していたが、実施の形態4では、耐圧構造として、フィールドプレート構造を形成している。
1 基板
2 ドリフト層
3 p型エピ層
3a p型領域
3b n型領域
4,44 アノード電極
4a 下地金属
4b,5b,44b 配線金属
5 カソード電極
5a オーミック金属
6 メサ構造
6a,6b 段差部
11 マスク
12 レジスト
26 電界緩和領域
26a 高濃度n型領域
26b 低濃度n型領域
36 ガードリング構造
36a 環状p型領域
36b 環状n型領域
44c フィールドプレート電極
46 フィールドプレート構造
47 外側n型領域
48 絶縁膜
Claims (17)
- 基板と、
前記基板上に形成され、n型窒化物系化合物半導体からなるドリフト層と、
前記ドリフト層上に部分的に位置し、p型窒化物系化合物半導体からなるp型領域と、
前記p型領域に隣接するように前記ドリフト層上に位置し、p型不純物とn型不純物とが混在するn型窒化物系化合物半導体からなるn型領域と、
前記n型領域とショットキー接触し且つ前記p型領域の少なくとも一部と接触する電極と、
を備えたことを特徴とする窒化物系化合物半導体装置。 - 前記n型領域に含まれる前記p型不純物は、前記p型領域に含まれるp型不純物と同じ不純物であり、
前記n型領域のp型不純物濃度は、前記p型領域のp型不純物濃度と略同じであることを特徴とする請求項1に記載の窒化物系化合物半導体装置。 - 前記ドリフト層のうちの前記n型領域の直下に位置し、前記ドリフト層に含まれるn型不純物よりも高濃度のn型不純物が存在するn+領域をさらに有することを特徴とする請求項1または2に記載の窒化物系化合物半導体装置。
- 前記電極の周辺領域に、耐圧を維持する耐圧構造を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の窒化物系化合物半導体装置。
- 前記耐圧構造は、前記電極の周辺領域に形成されたメサ構造であることを特徴とする請求項4に記載の窒化物系化合物半導体装置。
- 前記耐圧構造は、前記電極の周辺領域に周回状に形成されたn型または絶縁性の電界緩和領域であり、
前記電界緩和領域の電気伝導性を決める前記電界緩和領域内の不純物の濃度は、前記電界緩和領域の外側から前記電極に近づく方向に増加することを特徴とする請求項4に記載の窒化物系化合物半導体装置。 - 前記耐圧構造は、前記電極を囲むように交互に形成された環状n型領域と環状p型領域とからなるガードリング構造であることを特徴とする請求項4に記載の窒化物系化合物半導体装置。
- 前記耐圧構造は、
前記電極の周辺領域に形成された外側n型領域と、
前記外側n型領域上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の表面の少なくとも一部を覆い且つ前記電極と電気的に接続したフィールドプレート電極と、
からなるフィールドプレート構造であることを特徴とする請求項4に記載の窒化物系化合物半導体装置。 - 前記n型領域のショットキー接触表面は、窒化物系化合物半導体のm面であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の窒化物系化合物半導体装置。
- 基板上にn型窒化物系化合物半導体からなるドリフト層を形成し、前記ドリフト層上にp型窒化物系化合物半導体からなるp型半導体層を形成し、
前記p型半導体層へ部分的にn型不純物を導入し、前記n型不純物が前記p型半導体層を補償することによって、前記p型半導体層を部分的にn型化してなるn型領域を形成するとともに、前記p型半導体層のうちの前記n型領域以外の部分からなるp型領域を形成し、
前記n型領域とショットキー接触し且つ前記p型領域の少なくとも一部と接触する電極を形成することを特徴とする窒化物系化合物半導体装置の製造方法。 - 前記p型半導体層に元来含まれるp型不純物と前記n型不純物とを前記n型領域に混在させることを特徴とする請求項10に記載の窒化物系化合物半導体装置の製造方法。
- 前記電極の周辺領域となる前記p型半導体層の周縁領域に、耐圧を維持する耐圧構造を形成することを特徴とする請求項10または11に記載の窒化物系化合物半導体装置の製造方法。
- 前記耐圧構造として、前記p型半導体層の周縁領域にメサ構造を形成することを特徴とする請求項12に記載の窒化物系化合物半導体装置の製造方法。
- 前記耐圧構造として、前記p型半導体層の周縁領域に所定の不純物を、その濃度が前記周縁領域の外側から前記電極に近づく方向に増加するように導入し、前記周縁領域をn型化または絶縁化した構造を形成することを特徴とする請求項12に記載の窒化物系化合物半導体装置の製造方法。
- 前記p型半導体層の周縁領域のp型不純物を前記周縁領域へ部分的に導入したn型不純物が補償することによって、前記電極を囲むように前記周縁領域をn型化した環状n型領域を形成するとともに、前記環状n型領域によって前記周縁領域を離散化して、前記電極を囲む環状p型領域を形成し、前記耐圧構造として、前記環状n型領域と前記環状p型領域とからなるガードリング構造を構成することを特徴とする請求項12に記載の窒化物系化合物半導体装置の製造方法。
- 前記p型半導体層の周縁領域のp型不純物を前記周縁領域へ導入したn型不純物が補償することによって前記周縁領域をn型化した外側n型領域を形成し、前記外側n型領域上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜の表面の少なくとも一部を覆い且つ前記電極と電気的に接続するフィールドプレート電極を形成し、前記耐圧構造として、前記外側n型領域と前記絶縁膜と前記フィールドプレート電極とからなるフィールドプレート構造を構成することを特徴とする請求項12に記載の窒化物系化合物半導体装置の製造方法。
- 前記n型領域のショットキー接触表面が窒化物系化合物半導体のm面となるように前記p型半導体層を形成することを特徴とする請求項10〜16のいずれか一つに記載の窒化物系化合物半導体装置の製造方法。
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