半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利說明】半導(dǎo)體裝置
[0001](關(guān)聯(lián)申請的引用)
[0002]本申請基于2014年3月14日提出申請的在先的日本國專利申請2014 — 052181號帶來的權(quán)利的利益為基礎(chǔ)，并且，要求該優(yōu)先權(quán)的利益，在先申請的全部內(nèi)容通過引用而包含于本申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]在此說明的實施方式一般涉及半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]以氮化物半導(dǎo)體、碳化硅(SiC)為材料的半導(dǎo)體裝置受到關(guān)注。這是因為，這些材料與娃相比，帶隙(band gap)較大,能夠?qū)崿F(xiàn)高耐壓的半導(dǎo)體裝置。然而，即使材料的耐壓較高，如果在其上設(shè)置的電極構(gòu)造的絕緣耐壓較低，也無法發(fā)揮上述優(yōu)點。因此，需要適于大間隙半導(dǎo)體的電極構(gòu)造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實施方式提供具有高耐壓且制造容易的電極構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置。
[0006]根據(jù)一個實施方式，半導(dǎo)體裝置具備:半導(dǎo)體層；柵極電極，設(shè)置于所述半導(dǎo)體層上；絕緣膜，覆蓋所述半導(dǎo)體層和所述柵極電極，具有所述半導(dǎo)體層側(cè)的第一面和所述第一面的相反側(cè)的第二面；設(shè)置在所述絕緣膜中的源極電極和漏極電極。所述源極電極設(shè)置在所述半導(dǎo)體層上的與所述柵極電極分離的位置，所述源極電極的一端與所述半導(dǎo)體層接觸，另一端在所述第二面?zhèn)嚷冻?。所述漏極電極設(shè)置在從所述源極電極朝向所述柵極電極的方向上的、比所述柵極電極更遠(yuǎn)離所述源極電極的位置，所述漏極電極的一端與所述半導(dǎo)體層接觸，另一端在所述第二面?zhèn)嚷冻?。還具備設(shè)置在所述柵極電極之上的第一場板電極、及設(shè)置在所述絕緣膜之上并位于所述第一場板電極與所述漏極電極之間的第二場板電極。所述第一場板電極具有與所述柵極電極接觸的第一部分、及設(shè)置在所述絕緣膜之上并位于所述柵極電極與所述漏極電極之間的第二部分。并且，所述第一場板電極與所述半導(dǎo)體層之間的所述絕緣膜的厚度，比所述第二場板電極與所述半導(dǎo)體層之間的所述絕緣膜的厚度薄。
[0007]發(fā)明的效果
[0008]本實施方式能夠提供具有高耐壓且制造容易的電極構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置。
【附圖說明】
[0009]圖1是對實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置進行例示的示意剖視圖。
[0010]圖2是對實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置進行例示的示意俯視圖。
[0011]圖3是對實施方式的變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置進行例示的示意剖視圖。
[0012]圖4是對實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造過程進行例示的示意剖視圖。
[0013]圖5是對接著圖4的制造過程進行例示的示意剖視圖。
[0014]圖6是對接著圖5的制造過程進行例示的示意剖視圖。
【具體實施方式】
[0015]以下，參照附圖對實施方式進行說明。對附圖中的同一部分，標(biāo)注同一標(biāo)號并適當(dāng)省略其詳細(xì)的說明，對不同的部分進行說明。另外，附圖是示意性的或概念性的，各部分的厚度與寬度的關(guān)系、部分間的大小的比率等未必與現(xiàn)實中相同。此外，即使在表示相同的部分的情況下，也存在根據(jù)附圖而彼此的尺寸、比率不相同地進行表示的情況。在以下的說明中，存在使用圖中所示的正交坐標(biāo)系的X軸方向、Y軸方向、Z軸方向來對各要素的配置進行說明的情況。此外，存在使Z軸方向為上方并使其相反方向為下方進行說明的情況。
[0016]圖1是對實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置I進行例示的示意剖視圖。圖2是對實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置I進行例示的示意俯視圖。
[0017]圖2是對半導(dǎo)體裝置I的上表面進行示意地表示的俯視圖。圖1是沿著圖2中所示的A — A線的剖面的一部分，對半導(dǎo)體裝置I的單位單元進行表示。
[0018]半導(dǎo)體裝置I例如是以氮化物半導(dǎo)體為材料的電力控制用FET(Field EffectTransistor:場效應(yīng)管)。
[0019]半導(dǎo)體裝置I具備:半導(dǎo)體層10、設(shè)置在半導(dǎo)體層10之上的柵極電極20、源極電極60、漏極電極70。還具備對半導(dǎo)體層10、柵極電極20進行覆蓋的絕緣膜30。在此，所謂“覆蓋”，不僅包括“覆蓋者”與“被覆蓋者”直接接觸的情況，還包括在“覆蓋者”與“被覆蓋者”之間夾著其他要素而進行覆蓋的情況。
[0020]絕緣膜30具有:半導(dǎo)體層10側(cè)的第一面30a、及第一面30a的相反側(cè)的第二面30b。
[0021]源極電極60被設(shè)置在半導(dǎo)體層10之上的、與從柵極電極20分離的位置。源極電極60被設(shè)置在絕緣膜30中，該源極電極60的一端與半導(dǎo)體層10接觸，另一端在第二面30b側(cè)露出。
[0022]漏極電極70被設(shè)置在從源極電極60朝向柵極電極20的方向(X軸方向)上的、比柵極電極20更遠(yuǎn)離源極電極60的位置。漏極電極70被設(shè)置在絕緣膜30中，漏極電極70的一端與半導(dǎo)體層10接觸，另一端在第二面30b側(cè)露出。
[0023]半導(dǎo)體裝置I還具備:設(shè)置在柵極電極20之上的第一場板電極(以下，為FP電極40)、以及設(shè)置在絕緣膜30之上的第二場板電極(以下，為FP電極50)。
[0024]FP電極40具有:與柵極電極20接觸的第一部分41、及設(shè)置在絕緣膜30之上的第二部分43。第二部分43位于柵極電極20與漏極電極70之間，作為場板發(fā)揮功能。S卩，F(xiàn)P電極40是對柵極電極20供給柵極偏壓的柵極布線的一部分，同時作為場板發(fā)揮功能。
[0025]FP電極50被設(shè)置在FP電極40與漏極電極70之間的絕緣膜30之上。并且，F(xiàn)P電極40的第二部分43與半導(dǎo)體層10之間的絕緣膜30的厚度Tl設(shè)置成比FP電極50與半導(dǎo)體層10之間的絕緣膜30的厚度T2薄。
[0026]接下來，參照圖1，對半導(dǎo)體裝置I的構(gòu)造進行詳細(xì)地說明。
[0027]半導(dǎo)體層10例如包括:第一半導(dǎo)體層13、在第一半導(dǎo)體層13之上設(shè)置的第二半導(dǎo)體層15、在第二半導(dǎo)體層15之上設(shè)置的第三半導(dǎo)體層17。
[0028]第一半導(dǎo)體層13例如是高電阻或半絕緣性的氮化鈣(GaN)層。第一半導(dǎo)體層13也可以是P型GaN層。
[0029]第二半導(dǎo)體層15是所謂通道層，例如是η型GaN層。
[0030]第三半導(dǎo)體層17是所謂勢壘層，例如是η型AlGaN層。
[0031]半導(dǎo)體層10包含將單位單元間電氣分離的絕緣區(qū)域19。絕緣區(qū)域19被設(shè)置在源極電極60以及漏極電極70的外側(cè)。絕緣區(qū)域19例如被設(shè)置在從第三半導(dǎo)體層17的上表面起到達第一半導(dǎo)體層13的深度。
[0032]該例子中，在第三半導(dǎo)體層17之上設(shè)置柵極絕緣膜21，在柵極絕緣膜21上設(shè)置柵極電極20。即，柵極絕緣膜21被設(shè)置在半導(dǎo)體層10與柵極電極20之間。柵極絕緣膜21中例如能夠使用硅氧化膜或硅氮化膜。此外，柵極絕緣膜21例如可以是氮化鋁(AlN)膜。
[0033]柵極電極20中例如能夠使用摻雜了雜質(zhì)的導(dǎo)電性的多晶硅膜。如后所述，期望柵極電極20中使用的材料是具有耐熱性的材料，例如期望是耐受800°C以上的熱處理的材料。
[0034]絕緣膜30例如包括:將半導(dǎo)體層10和柵極電極20覆蓋的第一層31、及設(shè)置在第一層31之上的第二層33。并且，F(xiàn)P電極40的第二部分43被設(shè)置在第一層31之上，F(xiàn)P電極50被設(shè)置在第二層33之上。
[0035]第二層33既可以是與第一層31相同的材料，也可以是與第一層31不同的材料。第一層31以及第二層33的材料例如是硅氧化膜或硅氮化膜。
[0036]在半導(dǎo)體裝置I中，經(jīng)由在第二半導(dǎo)體層15與第三半導(dǎo)體層17的界面上感應(yīng)的二維電子氣體，在源極漏極間流通電流。并且，通過對柵極電極20施加?xùn)艠O偏壓，控制源極漏極間的電流。
[0037]FP電極40以及FP電極50控制柵極漏極間的電場，抑制半導(dǎo)體裝置I的特性變動。例如，將在柵極電極20的漏極電極70側(cè)的端部感應(yīng)的電場集中緩和，抑制由柵極漏極間的表面電荷引起的特性變動、所謂電流坍塌(collapse)。在本實施方式中，通過在柵極電極20與漏極電極70之間配置兩個場板電極40以及50，能夠更有效地抑制柵極漏極間的電場。
[0038]接下來，參照圖2，對將半導(dǎo)體裝置I中包含的多個單位單元相連的柵極布線140、源極布線160以及漏極布線170的構(gòu)成進行說明。圖2示意性地例示出在絕緣膜30的第二面30b上設(shè)置的各布線。如圖2所示，柵極布線140以及漏極布線170分別設(shè)置成梳形。
[0039]柵極布線140具有:多個FP電極40、將多個FP電極40相互電連接的柵極布線部40a、連接到柵極布線部40a的柵極焊盤40b。FP電極40在Y軸方向上延伸，在FP電極40之下，配置有柵極電極20。柵極布線部40a以及柵極焊盤40b例如被設(shè)置在絕緣膜30的第二面30b上。
[0040]漏極布線170具有:多個漏極電極70、將多個漏極電極70相互電連接的漏極布線部70a、連接到漏極布線部70a的漏極焊盤70b。漏極電極70也在Y軸方向上延伸，并與漏極布線部70a連接。漏極布線部70a以及漏極焊盤70b例如被設(shè)置在絕緣膜30的第二面30b 上。
[0041]柵極布線140以及漏極布線170設(shè)置成，在X軸方向上，F(xiàn)P電極40和漏極電極70交替存在。源極布線160設(shè)置成在FP電極40和漏極電極70之間穿過，并且配置成包圍柵極布線140。
[0042]源極布線160包括:源極電極60、FP電極50、源極布線部60a、連接到源極布線部60a的源極焊盤60b。即，F(xiàn)P電極50與源極電極60電連接。此外，源極布線部60a以及源極焊盤60b例如被設(shè)置在絕緣膜30的第二面30b上。
[0043]實施方式不限定于上述的例子，例如，F(xiàn)P電極50也可以經(jīng)由FP電極40而