JP2016072353A - Group iii nitride semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、III族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法に関し、詳しくはスーパージャンクション構造を有するIII族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a group III nitride semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a group III nitride semiconductor device having a super junction structure and a manufacturing method thereof.
耐圧が高くかつオン抵抗が低い半導体デバイスを形成する観点から、スーパージャンクション構造を有する半導体デバイスが提案されている。 From the viewpoint of forming a semiconductor device having a high breakdown voltage and a low on-resistance, a semiconductor device having a super junction structure has been proposed.
たとえば、特開2007−042997号公報(特許文献1)は、半導体基板と、半導体基板側の表面である第1の面と、第1の面と反対側の表面である第2の面とを有する、半導体からなる不純物領域層と、不純物領域層上に形成された電極とを備え、不純物領域層では、第2の面から第1の面に到達する第1導電型の第1不純物領域と、第1不純物領域に隣接するとともに第1不純物領域を挟むように配置され、第2の面から第1の面に向けて延在する第2導電型の第2不純物領域とが形成され、電極は第1不純物領域にショットキー接触しかつ第2不純物領域に電気的に接続されている半導体装置およびその製造方法を開示する。 For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-042997 (Patent Document 1) discloses a semiconductor substrate, a first surface that is a surface on the semiconductor substrate side, and a second surface that is a surface opposite to the first surface. An impurity region layer made of a semiconductor and an electrode formed on the impurity region layer, wherein the impurity region layer includes a first conductivity type first impurity region that reaches the first surface from the second surface; A second conductivity type second impurity region which is disposed adjacent to the first impurity region and sandwiching the first impurity region and extending from the second surface toward the first surface is formed; Discloses a semiconductor device in Schottky contact with a first impurity region and electrically connected to a second impurity region, and a method for manufacturing the same.
また、特開2011−003919号公報(特許文献2)は、半導体からなる第1導電型の基板と、基板上に形成された第1導電型の半導体層と、第1導電型の半導体層上に配置された電極と、電極に接続され第1導電型の半導体層に突出する、第1導電型とは導電型の異なる第2導電型の半導体領域と、を備え、第2導電型の半導体領域は、第1導電型の半導体層との境界領域において、境界領域に隣接する第2導電型の半導体領域内の領域よりも第2導電型の不純物の濃度の低い低不純物領域を含んでいる半導体装置およびその製造方法を開示する。 Japanese Patent Laying-Open No. 2011-003919 (Patent Document 2) discloses a first conductivity type substrate made of a semiconductor, a first conductivity type semiconductor layer formed on the substrate, and a first conductivity type semiconductor layer. And a second conductivity type semiconductor region that is connected to the electrode and protrudes from the first conductivity type semiconductor layer, the second conductivity type semiconductor region being different from the first conductivity type. The region includes a low impurity region having a lower concentration of the second conductivity type impurity in the boundary region with the first conductivity type semiconductor layer than the region in the second conductivity type semiconductor region adjacent to the boundary region. A semiconductor device and a manufacturing method thereof are disclosed.
特開2007−042997号公報(特許文献1)の半導体装置は、SiCなどの半導体の不純物領域として、第1不純物領域と第2不純物領域とを形成する際に、半導体基板上に第1導電型の不純物層を形成し、第1不純物領域となるべき領域を挟んで溝を形成し、溝の内部に第2導電型の不純物層を形成することにより第2不純物領域を形成する。このため、かかる半導体装置は、製造効率が低く製造コストが高いという問題点があった。 In the semiconductor device disclosed in Japanese Patent Laying-Open No. 2007-042997 (Patent Document 1), a first conductivity type is formed on a semiconductor substrate when forming a first impurity region and a second impurity region as impurity regions of a semiconductor such as SiC. The impurity layer is formed, a groove is formed across the region to be the first impurity region, and a second conductivity type impurity layer is formed in the groove to form the second impurity region. For this reason, such a semiconductor device has a problem that the manufacturing efficiency is low and the manufacturing cost is high.
特開2011−003919号公報(特許文献2)の半導体装置は、SiCなどの半導体として、第1導電型の半導体層と第2導電型の半導体領域とを形成する際に、半導体からなる第1導電型の基板上に第1の導電型の半導体層を形成し、第1の導電型の半導体層にイオン注入することにより第2の導電型の半導体領域を形成する。しかしながら、III族窒化物半導体層においては、イオン注入により、第1の導電型(たとえばn型)から第2の導電型(たとえばp型)に替える困難であるという問題点があった。 In the semiconductor device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-003919 (Patent Document 2), when a first conductive type semiconductor layer and a second conductive type semiconductor region are formed as a semiconductor such as SiC, a first semiconductor made of semiconductor is used. A first conductivity type semiconductor layer is formed on a conductivity type substrate, and ions are implanted into the first conductivity type semiconductor layer to form a second conductivity type semiconductor region. However, the group III nitride semiconductor layer has a problem that it is difficult to switch from the first conductivity type (for example, n-type) to the second conductivity type (for example, p-type) by ion implantation.
そこで、上記問題点を解決して、スーパージャンクション構造を有するIII族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a group III nitride semiconductor device having a super junction structure and a method for manufacturing the same by solving the above problems.
本発明のある態様にかかるIII族窒化物半導体デバイスは、III族窒化物半導体構造体として、第1の結晶方位とp型の導電型とを有する複数の第1の1p半導体領域と、第1の1p半導体領域の間にかつ第1の1p半導体領域に隣接して配置される第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第1の2n半導体領域と、を含み、第1の1p半導体領域および第1の2n半導体領域が一主面から別主面に亘って存在するp/n領域を含み、p/n領域の一主面側に配置され、第1の1p半導体領域の少なくとも一部に電気的に接続しかつ第1の2n半導体領域にショットキー接触するショットキー電極をさらに含む。 A group III nitride semiconductor device according to an aspect of the present invention includes, as a group III nitride semiconductor structure, a plurality of first 1p semiconductor regions having a first crystal orientation and a p-type conductivity, A first 2n semiconductor region having a second crystal orientation different from the first crystal orientation and an n-type conductivity type disposed between and adjacent to the first 1p semiconductor region; Including a p / n region in which the first 1p semiconductor region and the first 2n semiconductor region exist from one main surface to another main surface, and is disposed on one main surface side of the p / n region, And a Schottky electrode that is electrically connected to at least a part of the 1p semiconductor region and is in Schottky contact with the first 2n semiconductor region.
本発明の別の態様にかかるIII族窒化物半導体デバイスの製造方法は、基板上に、第1の結晶方位とp型の導電型とを有する複数の第1の1p半導体領域と、第1の1p半導体領域の間にかつ第1の1p半導体領域に隣接して配置される第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第1の2n半導体領域と、を含み、第1の1p半導体領域および第1の2n半導体領域が一主面から別主面に亘って存在するp/n領域を含むIII族窒化物半導体構造体を形成する工程と、p/n領域の一主面側に、第1の1p半導体領域の少なくとも一部に電気的に接続しかつ第1の2n半導体領域にショットキー接触するショットキー電極を形成する工程と、を含む。 A method for manufacturing a group III nitride semiconductor device according to another aspect of the present invention includes: a plurality of first 1p semiconductor regions having a first crystal orientation and a p-type conductivity type; A first 2n semiconductor region having a second crystal orientation and an n-type conductivity different from the first crystal orientation disposed between and adjacent to the first 1p semiconductor region; Forming a group III nitride semiconductor structure including a p / n region including a first 1p semiconductor region and a first 2n semiconductor region extending from one main surface to another main surface; and p / n Forming a Schottky electrode electrically connected to at least a part of the first 1p semiconductor region and in Schottky contact with the first 2n semiconductor region on one main surface side of the region.
上記によれば、スーパージャンクション構造を有するIII族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法を提供できる。 According to the above, a group III nitride semiconductor device having a super junction structure and a method for manufacturing the same can be provided.
<本発明の実施形態の説明>
本発明のある実施形態にかかるIII族窒化物半導体デバイスは、III族窒化物半導体構造体として、第1の結晶方位とp型の導電型とを有する複数の第1の1p半導体領域と、第1の1p半導体領域の間にかつ第1の1p半導体領域に隣接して配置される第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第1の2n半導体領域と、を含み、第1の1p半導体領域および第1の2n半導体領域が一主面から別主面に亘って存在するp/n領域を含み、p/n領域の一主面側に配置され、第1の1p半導体領域の少なくとも一部に電気的に接続しかつ第1の2n半導体領域にショットキー接触するショットキー電極をさらに含む。
<Description of Embodiment of the Present Invention>
A group III nitride semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes, as a group III nitride semiconductor structure, a plurality of first 1p semiconductor regions having a first crystal orientation and a p-type conductivity, A first 2n semiconductor region having a second crystal orientation different from the first crystal orientation and an n-type conductivity type disposed between and adjacent to the first 1p semiconductor region; The first 1p semiconductor region and the first 2n semiconductor region include a p / n region existing from one main surface to another main surface, and are disposed on the one main surface side of the p / n region, It further includes a Schottky electrode that is electrically connected to at least a portion of the first 1p semiconductor region and is in Schottky contact with the first 2n semiconductor region.
本実施形態のIII族窒化物半導体デバイスは、第1の1p半導体領域と第1の2n半導体領域とで形成されるスーパージャンクション構造を含むため、耐圧を高くすることができる。 Since the group III nitride semiconductor device of the present embodiment includes a super junction structure formed by the first 1p semiconductor region and the first 2n semiconductor region, the breakdown voltage can be increased.
本実施形態のIII族窒化物半導体デバイスにおいては、III族窒化物半導体構造体は、p/n領域の別主面側に配置され、第1の1p半導体領域に接して配置される第1の結晶方位とn型の導電型とを有する第2の1n半導体領域と、第1の2n半導体領域に接してかつ第2の1n半導体領域の間にかつ第2の1n半導体領域に隣接して配置される第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第2の2n半導体領域と、を含み、第2の1n半導体領域が一主面から別主面に亘って存在しかつ第2の2n半導体領域が少なくとも一主面側に存在するn/n領域をさらに含むことができる。かかるIII族窒化物半導体デバイスは、第1の1p半導体領域と第1の2n半導体領域と第2の2n半導体領域と第2の1n半導体領域とで形成されるスーパージャンクション構造を含むため、耐圧を高くすることができる。 In the group III nitride semiconductor device of the present embodiment, the group III nitride semiconductor structure is disposed on the other main surface side of the p / n region, and is disposed in contact with the first 1p semiconductor region. A second 1n semiconductor region having a crystal orientation and an n-type conductivity type, and disposed in contact with and between the second 1n semiconductor region and adjacent to the second 1n semiconductor region A second 2n semiconductor region having a second crystal orientation and an n-type conductivity, wherein the second 1n semiconductor region exists from one main surface to another main surface and An n / n region in which the 2n semiconductor region exists at least on one main surface side can be further included. Such a III-nitride semiconductor device includes a super junction structure formed by the first 1p semiconductor region, the first 2n semiconductor region, the second 2n semiconductor region, and the second 1n semiconductor region, so that the withstand voltage is reduced. Can be high.
本実施形態のIII族窒化物半導体デバイスにおいては、導電性基板をさらに含むことができる。かかるIII族窒化物半導体デバイスは、導電性基板を含むため、オン抵抗の増加を抑えることができる。 The group III nitride semiconductor device of this embodiment can further include a conductive substrate. Since the group III nitride semiconductor device includes a conductive substrate, an increase in on-resistance can be suppressed.
本実施形態のIII族窒化物半導体デバイスにおいては、導電性基板上の一部に配置されたマスクをさらに含むことができる。かかるIII族窒化物半導体デバイスは、導電性基板上の一部に配置されたマスクを含んでいるために、第1の1p半導体領域と第1の2n半導体領域と第2の2n半導体領域と第2の1n半導体領域とで形成されるスーパージャンクション構造が効率よく形成される。 The group III nitride semiconductor device of the present embodiment can further include a mask disposed on a part of the conductive substrate. Since the III-nitride semiconductor device includes a mask disposed on a part of the conductive substrate, the first 1p semiconductor region, the first 2n semiconductor region, the second 2n semiconductor region, The super junction structure formed with the 2 1n semiconductor region is efficiently formed.
本実施形態のIII族窒化物半導体デバイスにおいては、第2の結晶方位は、第1の結晶方位に比べて、III族窒化物半導体構造体における酸素の取り込みが大きくできる。かかるIII族窒化物半導体デバイスは、第2の結晶方位が第1の結晶方位に比べてIII族窒化物半導体構造体における酸素の取り込みが大きいため、同一の不純物添加条件でIII族窒化物半導体構造体を形成しても、III族窒化物半導体構造体内に少なくとも第1の1p半導体領域と第1の2n半導体領域で形成されるスーパージャンクション構造を含むことができ、耐圧を高くすることができる。 In the group III nitride semiconductor device of this embodiment, the second crystal orientation can increase oxygen uptake in the group III nitride semiconductor structure as compared to the first crystal orientation. In such a group III nitride semiconductor device, the second crystal orientation has a larger oxygen uptake in the group III nitride semiconductor structure than the first crystal orientation. Even if the body is formed, a super junction structure formed of at least the first 1p semiconductor region and the first 2n semiconductor region can be included in the group III nitride semiconductor structure, and the breakdown voltage can be increased.
本発明の別の実施形態にかかるIII族窒化物半導体デバイスの製造方法は、基板上に、第1の結晶方位とp型の導電型とを有する複数の第1の1p半導体領域と、第1の1p半導体領域の間にかつ第1の1p半導体領域に隣接して配置される第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第1の2n半導体領域と、を含み、第1の1p半導体領域および第1の2n半導体領域が一主面から別主面に亘って存在するp/n領域を含むIII族窒化物半導体構造体を形成する工程と、p/n領域の一主面側に、第1の1p半導体領域の少なくとも一部に電気的に接続しかつ第1の2n半導体領域にショットキー接触するショットキー電極を形成する工程と、を含む。 A method for manufacturing a group III nitride semiconductor device according to another embodiment of the present invention includes: a plurality of first 1p semiconductor regions having a first crystal orientation and a p-type conductivity type; A first 2n semiconductor region having a second crystal orientation different from the first crystal orientation and an n-type conductivity type disposed between and adjacent to the first 1p semiconductor region; Forming a group III nitride semiconductor structure including a p / n region in which the first 1p semiconductor region and the first 2n semiconductor region exist from one main surface to another main surface, and p / forming a Schottky electrode electrically connected to at least a part of the first 1p semiconductor region and in Schottky contact with the first 2n semiconductor region on one main surface side of the n region.
本実施形態のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法は、第1の1p半導体領域と第1の2n半導体領域で形成されるスーパージャンクション構造を形成するため、耐圧が高いIII族窒化物半導体デバイスを得ることができる。 In the method of manufacturing a group III nitride semiconductor device according to the present embodiment, a group III nitride semiconductor device having a high breakdown voltage is formed in order to form a super junction structure formed by the first 1p semiconductor region and the first 2n semiconductor region. Can be obtained.
本実施形態にかかるIII族窒化物半導体デバイスの製造方法において、III族窒化物半導体構造は、p/n領域の別主面側に配置され、第1の1p半導体領域に接して配置される第1の結晶方位とn型の導電型とを有する第2の1n半導体領域と、第1の2n半導体領域に接してかつ第2の1n半導体領域の間にかつ第2の1n半導体領域に隣接して配置される第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第2の2n半導体領域と、を含み、第2の1n半導体領域が一主面から別主面に亘って存在しかつ第2の2n半導体領域が少なくとも一主面側に存在するn/n領域をさらに含むことができる。かかるIII族窒化物半導体デバイスの製造方法は、第1の1p半導体領域と第1の2n半導体領域と第2の2n半導体領域と第2の1n半導体領域とで形成されるスーパージャンクション構造を形成するため、耐圧が高いIII族窒化物半導体デバイスを得ることができる。
In the method for manufacturing a group III nitride semiconductor device according to the present embodiment, the group III nitride semiconductor structure is disposed on the other main surface side of the p / n region and is disposed in contact with the first 1p semiconductor region. A
ここで、III族窒化物半導体構造体を形成する工程は、基板上に、第2の1n半導体領域と、第2の1n半導体領域の間にかつ第2の1n半導体領域に隣接して配置される第2の2n半導体領域と、を含み、第2の1n半導体領域が一主面から別主面に亘って存在しかつ第2の2n半導体領域が少なくとも一主面側に存在するn/n領域を形成するn/n領域形成サブ工程と、n/n領域の一主面側に、第2の1n半導体領域に接して配置される第1の1p半導体領域と、第2の2n半導体領域に接してかつ第1の第1の1p半導体領域の間にかつ第1の1p半導体領域に隣接して配置される第1の2n半導体領域と、を含み、第1の1p半導体領域および第1の2n半導体領域が一主面から別主面に亘って存在するp/n領域を形成するp/n領域形成サブ工程と、を含むことができる。これにより、第1の1p半導体領域と第1の2n半導体領域と第2の2n半導体領域と第2の1n半導体領域とで形成されるスーパージャンクション構造を効率よく形成することができる。 Here, the step of forming the group III nitride semiconductor structure is arranged on the substrate between the second 1n semiconductor region and the second 1n semiconductor region and adjacent to the second 1n semiconductor region. N / n in which the second 1n semiconductor region exists from one main surface to another main surface and the second 2n semiconductor region exists at least on the one main surface side. An n / n region forming sub-process for forming a region, a first 1p semiconductor region disposed on one main surface side of the n / n region in contact with the second 1n semiconductor region, and a second 2n semiconductor region And a first 2n semiconductor region disposed between and adjacent to the first 1p semiconductor region, the first 1p semiconductor region and the first 1p semiconductor region Forming a p / n region in which the 2n semiconductor region exists from one main surface to another main surface / A n region forming substep may include. Thereby, a super junction structure formed by the first 1p semiconductor region, the first 2n semiconductor region, the second 2n semiconductor region, and the second 1n semiconductor region can be efficiently formed.
本実施形態のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法においては、III族窒化物半導体構造体を形成する工程において、III族窒化物半導体構造体に酸素を取り込ませ、第2の結晶方位は、第1の結晶方位に比べて、III族窒化物半導体構造体における酸素の取り込みが大きくできる。かかるIII族窒化物半導体デバイスの製造方法は、少なくとも第1の1p半導体領域と第1の2n半導体領域とで形成されるスーパージャンクション構造を形成する、耐圧が高いIII族窒化物半導体デバイスを得ることができる。 In the group III nitride semiconductor device manufacturing method of the present embodiment, in the step of forming the group III nitride semiconductor structure, oxygen is incorporated into the group III nitride semiconductor structure, and the second crystal orientation is Compared with the crystal orientation of 1, the oxygen uptake in the group III nitride semiconductor structure can be increased. Such a Group III nitride semiconductor device manufacturing method obtains a Group III nitride semiconductor device having a high breakdown voltage, which forms a super junction structure formed of at least a first 1p semiconductor region and a first 2n semiconductor region. Can do.
本実施形態のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法においては、III族窒化物半導体構造体を形成する工程の前に、基板上の一部にマスクを形成する工程をさらに含むことができる。かかるIII族窒化物半導体デバイスの製造方法は、基板上の一部に上にマスクを形成することにより、少なくとも第1の1p半導体領域と第1の2n半導体領域とで形成されるスーパージャンクション構造が効率よく形成することができるため、耐圧が高いIII族窒化物半導体デバイスを得ることができる。 The method for manufacturing a group III nitride semiconductor device of this embodiment may further include a step of forming a mask on a part of the substrate before the step of forming the group III nitride semiconductor structure. In such a method of manufacturing a group III nitride semiconductor device, a super junction structure formed of at least a first 1p semiconductor region and a first 2n semiconductor region is formed by forming a mask on a part of a substrate. Since it can be formed efficiently, a Group III nitride semiconductor device with a high breakdown voltage can be obtained.
本実施形態のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法においては、基板を導電性基板とすることができる。かかるIII族窒化物半導体デバイスの製造方法は、基板を導電性基板とすることにより、オン抵抗の増加が抑えられたIII族窒化物半導体デバイス2を得ることができる。
In the group III nitride semiconductor device manufacturing method of the present embodiment, the substrate can be a conductive substrate. In such a method for manufacturing a group III nitride semiconductor device, a group III
<本発明の実施形態の詳細>
図1〜図6に記載のIII族窒化物半導体デバイス2は、実際の寸法を反映したものではなく、それらの構造をわかりやすく表示する観点から、基板1、接合基板1B、複合基板1C(支持基板11、接合膜12および導電性膜10f)および導電性基板10の厚さに比べて、III族窒化物半導体構造体20(第1の1p半導体領域21ap、第1の2n半導体領域21bn、第2の1n半導体領域22anおよび第2の2n半導体領域22bn)、ショットキー電極30およびオーミック電極40の厚さが大きく強調されている。
<Details of Embodiment of the Present Invention>
The group III
[実施形態1:III族窒化物半導体デバイス]
図1〜図5を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2は、III族窒化物半導体構造体20として、第1の結晶方位とp型の導電型とを有する複数の第1の1p半導体領域21apと、第1の1p半導体領域21apの間にかつ第1の1p半導体領域21apに隣接して配置される第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第1の2n半導体領域21bnと、を含み、第1の1p半導体領域21apおよび第1の2n半導体領域21bnが一主面21mから別主面21nに亘って存在するp/n領域21pnを含み、p/n領域21pnの一主面21m側に配置され、第1の1p半導体領域21apの少なくとも一部に電気的に接続しかつ第1の2n半導体領域21bnにショットキー接触するショットキー電極をさらに含む。
[Embodiment 1: Group III nitride semiconductor device]
With reference to FIGS. 1-5, the group III
本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2は、第1の1p半導体領域21apと第1の2n半導体領域21bnとで形成されるスーパージャンクション構造を含むため、耐圧を高くすることができる。
Since the group III
ここで、第1の1p半導体領域21apのp型キャリア濃度(アクセプタ濃度からドナー濃度を引いた濃度いう、以下同じ。)は、特に制限はないが、適正な空乏層を形成する観点から、1×1016m-3以上3×1017cm-3以下が好ましく、5×1016m-3以上1×1017cm-3以下がより好ましい。また、第1の2n半導体領域21bnのn型キャリア濃度(ドナー濃度からアクセプタ濃度を引いた濃度をいう、以下同じ。)は、特に制限はないが、適正な空乏層を形成するとともにIII族窒化物半導体デバイスのオン抵抗を低くする観点から、1×1015cm-3以上1×1016cm-3以下が好ましく、4×1015cm-3以上8×1015cm-3以下がより好ましい。また、ショットキー電極30は、第1の1p半導体領域21apの少なくとも一部に電気的に接続しかつ第1の2n半導体領域21bnにショットキー接触するものであれば特に制限はなく、Ni電極、Ni/Au電極などが挙げられる。
Here, the p-type carrier concentration of the first 1p semiconductor region 21ap (referred to as the concentration obtained by subtracting the donor concentration from the acceptor concentration, hereinafter the same) is not particularly limited, but from the viewpoint of forming an appropriate depletion layer, it is 1 X10 16 m −3 or more and 3 × 10 17 cm −3 or less is preferable, and 5 × 10 16 m −3 or more and 1 × 10 17 cm −3 or less is more preferable. Further, the n-type carrier concentration of the first 2n semiconductor region 21bn (referred to as the concentration obtained by subtracting the acceptor concentration from the donor concentration, the same shall apply hereinafter) is not particularly limited. 1 × 10 15 cm −3 or more and 1 × 10 16 cm −3 or less is preferable and 4 × 10 15 cm −3 or more and 8 × 10 15 cm −3 or less is more preferable from the viewpoint of lowering the on-resistance of the physical semiconductor device. . The
図3〜図5を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2においては、III族窒化物半導体構造体20は、p/n領域21pnの別主面21n側に配置され、第1の1p半導体領域21apに接して配置される第1の結晶方位とn型の導電型とを有する第2の1n半導体領域22anと、第1の2n半導体領域21bnに接してかつ第2の1n半導体領域22anの間にかつ第2の1n半導体領域22anに隣接して配置される第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第2の2n半導体領域22bnと、を含み、第2の1n半導体領域22anが一主面22mから別主面22nに亘って存在しかつ第2の2n半導体領域22bnが少なくとも一主面22m側に存在するn/n領域22nnをさらに含むことができる。かかるIII族窒化物半導体デバイス2は、第1の1p半導体領域21apと第1の2n半導体領域21bnと第2の2n半導体領域22bnと第2の1n半導体領域22anとで形成されるスーパージャンクション構造を含むため、耐圧を高くすることができる。
3 to 5, in group III
ここで、第2の1n半導体領域21anのn型キャリア濃度(ドナー濃度からアクセプタ濃度を引いた濃度をいう、以下同じ。)は、特に制限はないが、高耐圧と低オン抵抗とを両立する観点から、5×1017cm-3以上5×1018cm-3以下が好ましく、1×1018cm-3以上3×1018cm-3以下がより好ましい。また、第2の2n半導体領域22bnのn型キャリア濃度(ドナー濃度からアクセプタ濃度を引いた濃度をいう、以下同じ。)は、特に制限はないが、高耐圧と低オン抵抗とを両立する観点から、5×1017cm-3以上5×1018cm-3以下が好ましく、1×1018cm-3以上3×1018cm-3以下がより好ましい。 Here, the n-type carrier concentration of the second 1n semiconductor region 21an (referred to as the concentration obtained by subtracting the acceptor concentration from the donor concentration, the same shall apply hereinafter) is not particularly limited, but is compatible with both high breakdown voltage and low on-resistance. From the viewpoint, 5 × 10 17 cm −3 or more and 5 × 10 18 cm −3 or less is preferable, and 1 × 10 18 cm −3 or more and 3 × 10 18 cm −3 or less is more preferable. Further, the n-type carrier concentration of the second 2n semiconductor region 22bn (referred to as the concentration obtained by subtracting the acceptor concentration from the donor concentration, the same shall apply hereinafter) is not particularly limited. From 5 × 10 17 cm −3 to 5 × 10 18 cm −3 is preferable, and from 1 × 10 18 cm −3 to 3 × 10 18 cm −3 is more preferable.
図2、図4および図5を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイスにおいては、導電性基板10をさらに含むことができる。かかるIII族窒化物半導体デバイス2は、導電性基板10を含むため、オン抵抗の増加を抑えることができる。
Referring to FIGS. 2, 4, and 5, the group III nitride semiconductor device of this embodiment can further include a
図5を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2においては、導電性基板10上の一部に配置されたマスク15をさらに含むことができる。かかるIII族窒化物半導体デバイス2は、導電性基板10上の一部に配置されたマスク15を含んでいるために、第1の1p半導体領域21apと第1の2n半導体領域21bnと第2の2n半導体領域22bnと第2の1n半導体領域22anとで形成されるスーパージャンクション構造が効率よく形成される。マスク15は、特に制限はないが、その上に第2の2n半導体領域22bnを形成する観点から、SiO2、SiNxなどで形成されていることが好ましい。
Referring to FIG. 5, group III
図1〜図5を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2においては、第2の結晶方位は、第1の結晶方位に比べて、III族窒化物半導体構造体20における酸素の取り込みが大きくできる。かかるIII族窒化物半導体デバイス2は、第2の結晶方位が第1の結晶方位に比べてIII族窒化物半導体構造体20における酸素の取り込みが大きいため、少なくとも第1の1p半導体領域21apと第1の2n半導体領域21bnとで形成されるスーパージャンクション構造を含むことができ、耐圧を高くすることができる。
1 to 5, in the group III
図1〜図5を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2においては、一主面21m側から見た第1の2n半導体領域21bnの幅Wnは、逆方向の耐圧を保持する空乏層を隙間なく形成する観点から、以下の式(1)で定義される第1の2n半導体領域21bnの最大空乏層幅Xnmaxの2倍以下であることが好ましい。
Referring to FIGS. 1 to 5, in group III
式(1)において、εはIII族窒化物半導体の誘電率、qは電荷素量、Naは第1の1p半導体領域21apのアクセプタ濃度、Ndは第1の2n半導体領域21bnのドナー濃度、ΦBは内蔵電位、Vbは印加する最大電圧である。 In equation (1), ε is the dielectric constant of the group III nitride semiconductor, q is the elementary charge, N a is the acceptor concentration of the first 1p semiconductor region 21ap, and N d is the donor concentration of the first 2n semiconductor region 21bn. , Φ B is a built-in potential, and V b is a maximum voltage to be applied.
また、図1〜図5を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2においては、第1の1p半導体領域21apの厚さTpは、第1の1p半導体領域21apによる第1の2n半導体領域21bnの空乏層拡大の効果を得る観点から、以下の式(2)で定義されるショットキー電極30による第1の2n半導体領域21bnの空乏層幅Xn以上であることが好ましい。
1 to 5, in the group III
式(2)において、εはIII族窒化物半導体の誘電率、qは電荷素量、Ndは第1の2n半導体領域21bnのドナー濃度、ΦBは内蔵電位、Vbは印加する最大電圧である。 In Equation (2), ε is the dielectric constant of the group III nitride semiconductor, q is the elementary charge, N d is the donor concentration of the first 2n semiconductor region 21bn, Φ B is the built-in potential, and V b is the maximum voltage to be applied. It is.
図1〜図5を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2において、第1の結晶方位は、特に制限はないが、第1の1p半導体領域21apおよび第2の1n半導体領域22anの品質を高くする観点から、[0001]方向(c軸方向)であること、すなわち第1の1p半導体領域21apの一主面21mおよび第2の1n半導体領域22anの一主面22mが(0001)面(c面)であることが好ましい。第2の結晶方位は、第1の結晶方位と異なる方位であれば特に制限はないが、第1の1p半導体領域21apおよび第2の1n半導体領域22anとともに品質の高い第1の2n半導体領域21bnおよび第2の2n半導体領域22bnを得る観点から、[000−1]方向(−c軸方向)であること、すなわち第1の2n半導体領域21bnの一主面21mおよび第2の2n半導体領域22bnの一主面22mが(000−1)面(−c面)であることが好ましい。
1 to 5, in the group III
図1〜図5を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2は、オン抵抗を低くする観点から、少なくとも第1の2n半導体領域21bnまたは第2の2n半導体領域22bnにオーミック接触するか、または、第2の2n半導体領域22bnおよび第2の1n半導体領域22anの少なくとも1つに電気的に接続する導電性基板10にオーミック接触するオーミック電極40を含むことが好ましい。オーミック電極40は、第1の2n半導体領域21bn、第2の2n半導体領域22bnまたは導電性基板10にオーミック接触するものであれば特に制限はなく、Ti電極、Al電極、Ti/Pt/Al電極、Al/Ti/Au電極、Ti/Al/Ti/Au電極などが挙げられる。
1 to 5, the group III
(第1例)
図1を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2の第1例は、III族窒化物半導体構造体20として、第1の結晶方位とp型の導電型とを有する複数の第1の1p半導体領域21apと、第1の1p半導体領域21apの間にかつ第1の1p半導体領域21apに隣接して配置される第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第1の2n半導体領域21bnと、を含み、第1の1p半導体領域21apおよび第1の2n半導体領域21bが一主面21mから別主面21nに亘って存在するp/n領域21pnを含む。
(First example)
Referring to FIG. 1, a first example of a group III
第1例のIII族窒化物半導体デバイス2は、さらに、p/n領域21pnの一主面21m側に配置されて第1の1p半導体領域21apの少なくとも一部に電気的に接続しかつ第1の2n半導体領域21bnにショットキー接触するショットキー電極30と、p/n領域21pnの別主面21n側に配置されて第1の1p半導体領域21apに電気的に接続しかつ第1の2n半導体領域21bnにオーミック接触するオーミック電極40と、を含む。
The group III
(第2例)
図2を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2の第2例は、III族窒化物半導体構造体20として、第1の結晶方位とp型の導電型とを有する複数の第1の1p半導体領域21apと、第1の1p半導体領域21apの間にかつ第1の1p半導体領域21apに隣接して配置される第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第1の2n半導体領域21bnと、を含み、第1の1p半導体領域21apおよび第1の2n半導体領域21bが一主面21mから別主面21nに亘って存在するp/n領域21pnを含む。
(Second example)
Referring to FIG. 2, a second example of group III
第2例のIII族窒化物半導体デバイス2は、また、p/n領域21pnの別主面21n側に配置されて第1の1p半導体領域21apおよび第1の2n半導体領域21bnと電気的に接続する導電性基板10を含む。第2例のIII族窒化物半導体デバイス2は、さらに、p/n領域21pnの一主面21m側に配置されて第1の1p半導体領域21apの少なくとも一部に電気的に接続しかつ第1の2n半導体領域21bnにショットキー接触するショットキー電極30と、導電性基板10にオーミック接触するオーミック電極40と、を含む。
The group III
図1および図2を参照して、第1例および第2例のIII族窒化物半導体デバイス2は、p/n領域21pnに位置している第1の1p半導体領域21apおよび第1の2n半導体領域21bnで形成されるスーパージャンクション構造を含むため、耐圧を高くすることができる。
Referring to FIGS. 1 and 2, group III
(第3例)
図3を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2の第3例は、III族窒化物半導体構造体20として、第1の結晶方位とp型の導電型とを有する複数の第1の1p半導体領域21apと、第1の1p半導体領域21apの間にかつ第1の1p半導体領域21apに隣接して配置される第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第1の2n半導体領域21bnと、を含み第1の1p半導体領域21apおよび第1の2n半導体領域21bnが一主面21mから別主面21nに亘って存在するp/n領域21pnと、p/n領域21pnの別主面21n側に配置され、第1の1p半導体領域21apに接して配置される第1の結晶方位とn型の導電型とを有する第2の1n半導体領域22anと、第1の2n半導体領域21bnに接してかつ第2の1n半導体領域22anの間にかつ第2の1n半導体領域22anに隣接して配置される第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第2の2n半導体領域22bnとを含み、第2の1n半導体領域22anおよび第2の2n半導体領域22bnが一主面22mから別主面22nに亘って存在するn/n領域22nnと、を含む。
(Third example)
Referring to FIG. 3, a third example of group III
第3例のIII族窒化物半導体デバイス2は、さらに、p/n領域21pnの一主面21m側に配置されて第1の1p半導体領域21apの少なくとも一部に電気的に接続しかつ第1の2n半導体領域21bnにショットキー接触するショットキー電極30と、n/n領域22nnの別主面22n側に配置されて第2の1n半導体領域22anおよび第2の2n半導体領域22bnにオーミック接触するオーミック電極40と、を含む。
The group III
(第4例)
図4を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2の第4例は、III族窒化物半導体構造体20として、第1の結晶方位とp型の導電型とを有する複数の第1の1p半導体領域21apと、第1の1p半導体領域21apの間にかつ第1の1p半導体領域21apに隣接して配置される第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第1の2n半導体領域21bnと、を含み第1の1p半導体領域21apおよび第1の2n半導体領域21bnが一主面21mから別主面21nに亘って存在するp/n領域21pnと、p/n領域21pnの別主面21n側に配置され、第1の1p半導体領域21apに接して配置される第1の結晶方位とn型の導電型とを有する第2の1n半導体領域22anと、第1の2n半導体領域21bnに接してかつ第2の1n半導体領域22anの間にかつ第2の1n半導体領域22anに隣接して配置される第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第2の2n半導体領域22bnとを含み、第2の1n半導体領域22anおよび第2の2n半導体領域22bnが一主面22mから別主面22nに亘って存在するn/n領域22nnと、を含む。
(Fourth example)
Referring to FIG. 4, a fourth example of group III
第4例のIII族窒化物半導体デバイス2は、また、n/n領域22nnの別主面22n側に配置されて第2の1n半導体領域22anおよび第2の2n半導体領域22bnと電気的に接続する導電性基板10を含む。第4例のIII族窒化物半導体デバイス2は、さらに、p/n領域21pnの一主面21m側に配置されて第1の1p半導体領域21apの少なくとも一部に電気的に接続しかつ第1の2n半導体領域21bnにショットキー接触するショットキー電極30と、導電性基板10にオーミック接触するオーミック電極40と、を含む。
The group III
(第5例)
図5を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2の第5例は、III族窒化物半導体構造体20として、第1の結晶方位とp型の導電型とを有する複数の第1の1p半導体領域21apと、第1の1p半導体領域21apの間にかつ第1の1p半導体領域21apに隣接して配置される第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第1の2n半導体領域21bnと、を含み第1の1p半導体領域21apおよび第1の2n半導体領域21bnが一主面21mから別主面21nに亘って存在するp/n領域21pnと、p/n領域21pnの別主面21n側に配置されて、第1の1p半導体領域21apに接して配置される第1の結晶方位とn型の導電型とを有する第2の1n半導体領域22anと、第1の2n半導体領域21bnに接してかつ第2の1n半導体領域22anの間にかつ第2の1n半導体領域22anに隣接して配置される第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第2の2n半導体領域22bnと、第2の2n半導体領域22bnに接してかつ第2の1n半導体領域22anの間にかつ第2の1n半導体領域22anに隣接して配置されるマスク15とを含み、第2の1n半導体領域22anが一主面22mから別主面22nに亘って存在しかつ第2の2n半導体領域22bnが一主面22m側に存在しかつマスク15が別主面22n側に存在するn/n領域22nnと、を含む。
(Fifth example)
Referring to FIG. 5, a fifth example of group III
第5例のIII族窒化物半導体デバイス2は、また、n/n領域22nnの別主面22n側に配置されて第2の1n半導体領域22anと電気的に接続する導電性基板10を含む。第5例のIII族窒化物半導体デバイス2は、さらに、p/n領域21pnの一主面21m側に配置されて第1の1p半導体領域21apの少なくとも一部に電気的に接続しかつ第1の2n半導体領域21bnにショットキー接触するショットキー電極30と、導電性基板10にオーミック接触するオーミック電極40と、を含む。
The group III
図3〜図5を参照して、第3例〜第5例のIII族窒化物半導体デバイス2は、p/n領域21pnに位置している第1の1p半導体領域21apおよび第1の2n半導体領域21bnと、n/n領域22nnに位置している第2の2n半導体領域22bnおよび第2の1n半導体領域22anと、で形成されるスーパージャンクション構造を含むため、耐圧を高くかつオン抵抗をさらに低くすることができる。
Referring to FIGS. 3 to 5, group III
[実施形態2:III族窒化物半導体デバイスの製造方法]
図6を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法は、基板1上に、第1の結晶方位とp型の導電型とを有する複数の第1の1p半導体領域21apと、第1の1p半導体領域21apの間にかつ第1の1p半導体領域21apに隣接して配置される第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第1の2n半導体領域21bnと、を含み、第1の1p半導体領域21apおよび第1の2n半導体領域21bnが一主面21mから別主面21nに亘って存在するp/n領域21pnを含むIII族窒化物半導体構造体20を形成する工程(図6(B)〜(C))と、p/n領域21pnの一主面21m側に、III族窒化物半導体構造体20の第1の1p半導体領域21apの少なくとも一部に電気的に接続しかつ第1の2n半導体領域21bnにショットキー接触するショットキー電極30を形成する工程(図6(D))と、を含む。
[Embodiment 2: Manufacturing Method of Group III Nitride Semiconductor Device]
Referring to FIG. 6, in the method for manufacturing a group III nitride semiconductor device of the present embodiment, a plurality of first 1p semiconductor regions 21ap having a first crystal orientation and a p-type conductivity type are formed on
本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2の製造方法は、第1の1p半導体領域と第1の2n半導体領域で形成されるスーパージャンクション構造を形成するため、耐圧が高いIII族窒化物半導体デバイスを得ることができる。
The manufacturing method of the group III
本実施形態にかかるIII族窒化物半導体デバイス2の製造方法において、III族窒化物半導体構造体20は、図6(C)に示すように、p/n領域21pnの別主面21n側に配置され、第1の1p半導体領域21apに接して配置される第1の結晶方位とn型の導電型とを有する第2の1n半導体領域22anと、第1の2n半導体領域21bnに接してかつ第2の1n半導体領域22anの間にかつ第2の1n半導体領域22anに隣接して配置される第2の結晶方位とn型の導電型とを有する第2の2n半導体領域22bnと、を含み、第2の1n半導体領域22anが一主面22mから別主面22nに亘って存在しかつ第2の2n半導体領域22bnが少なくとも一主面22m側に存在するn/n領域22nをさらに含むことができる。かかるIII族窒化物半導体デバイス2の製造方法は、第1の1p半導体領域21apと第1の2n半導体領域21bnと第2の2n半導体領域22bnと第2の1n半導体領域22anとで形成されるスーパージャンクション構造を形成するため、耐圧が高いIII族窒化物半導体デバイスを得ることができる。
In the method for manufacturing the group III
ここで、図6(B)および(C)を参照して、III族窒化物半導体構造体20を形成する工程は、基板1上に、第2の1n半導体領域22anと、第2の1n半導体領域22anの間にかつ第2の1n半導体領域22anに隣接して配置される第2の2n半導体領域22bnと、を含み、第2の1n半導体領域22anが一主面22mから別主面22nに亘って存在しかつ第2の2n半導体領域22bnが少なくとも一主面22m側に存在するn/n領域22nnを形成するn/n領域形成サブ工程(図6(B))と、n/n領域22nnの一主面22m側に、第2の1n半導体領域22anに接して配置される第1の1p半導体領域21apと、第2の2n半導体領域22bnに接してかつ第1の第1の1p半導体領域21apの間にかつ第1の1p半導体領域21apに隣接して配置される第1の2n半導体領域21bnと、を含み、第1の1p半導体領域21apおよび第1の2n半導体領域21bnが一主面21mから別主面21nに亘って存在するp/n領域21pnを形成するp/n領域形成サブ工程(図6(C))と、を含むことができる。これにより、第1の1p半導体領域21apと第1の2n半導体領域21bnと第2の2n半導体領域22bnと第2の1n半導体領域22anとで形成されるスーパージャンクション構造を効率よく形成することができる。
Here, referring to FIGS. 6B and 6C, the step of forming group III
図6を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2の製造方法においては、III族窒化物半導体構造体20を形成する工程において、III族窒化物半導体構造体20に酸素を取り込ませ、第2の結晶方位は、第1の結晶方位に比べて、III族窒化物半導体構造体20における酸素の取り込みが大きくできる。かかるIII族窒化物半導体デバイス2の製造方法は、少なくとも第1の1p半導体領域21apと第1の2n半導体領域21bnとで形成されるスーパージャンクション構造を形成する、耐圧が高いIII族窒化物半導体デバイス2を得ることができる。
Referring to FIG. 6, in the method of manufacturing group III
図6を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2の製造方法においては、III族窒化物半導体構造体20を形成する工程(図6(B)および(C))の前に、基板1上の一部にマスク15を形成する工程(図6(A))をさらに含むことができる。かかるIII族窒化物半導体デバイス2の製造方法は、基板1上の一部に上にマスク15を形成することにより、少なくとも第1の1p半導体領域21apと第1の2n半導体領域21bnとで形成されるスーパージャンクション構造が効率よく形成することができるため、耐圧が高いIII族窒化物半導体デバイス2を得ることができる。
Referring to FIG. 6, in the method of manufacturing group III
図6を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2の製造方法においては、基板1を導電性基板とすることができる。かかるIII族窒化物半導体デバイス2の製造方法は、基板1を導電性基板とすることにより、オン抵抗の増加が抑えられたIII族窒化物半導体デバイス2を得ることができる。
Referring to FIG. 6, in the method for manufacturing group III
ここで、III族窒化物半導体構造体20、すなわち第1の1p半導体領域21ap、第1の2n半導体領域21bn、第2の1n半導体領域22anおよび第2の2n半導体領域22bnを形成する方法は、特に制限はないが、品質の高いIII族窒化物半導体構造体20を形成する観点から、MOVPE(有機金属気相成長)法、MBE(分子線成長)法などが好ましい。また、ショットキー電極30を形成する方法は、特に制限はなく、EB(電子線)蒸着法、抵抗加熱蒸着法、スパッタ法などが好ましい。また、オーミック電極40を形成する方法は、特に制限はなく、EB(電子線)蒸着法、抵抗加熱蒸着法、スパッタ法などが好ましい。また、マスク15を形成する方法は、特に制限はないが、品質の高いマスク15を形成する観点から、プラズマCVD(化学気相堆積)法、抵抗加熱蒸着法などが好ましい。
Here, the method of forming the group III
(第5例のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法)
図6を参照して、本実施形態のIII族窒化物半導体デバイス2の製造方法は、たとえば、実施形態1の第5例のIII族窒化物半導体デバイス2の製造方法として、基板1の一主面1m上の一部にマスク15を形成する工程(図6(A))と、基板1のマスク15が一部に形成された一主面1m上にIII族窒化物半導体構造体20を形成する工程(図6(B)および(C))と、ショットキー電極30を形成する工程(図6(D))と、オーミック電極を形成する工程(図6(D))と、を含む。
(Method for Producing Group III Nitride Semiconductor Device of Fifth Example)
Referring to FIG. 6, the manufacturing method of group III
(基板上にマスクを形成する工程)
まず、図6(A)を参照して、基板1の一主面1m上の一部にマスク15を形成する工程において、基板1上にたとえばプラズマCVD法によりSiO2膜を成長させた後、フォトリソグラフィー法により幅がWpでピッチが(Wp+Wn)のライン状のレジストを形成し、RIE(反応性イオンエッチング)法によりレジストが形成されていない領域のSiO2膜を除去し、さらにライン状のレジストを除去することにより、幅がWnでピッチが(Wn+Wp)のライン状のマスク15を形成する。
(Process for forming a mask on a substrate)
First, referring to FIG. 6A, in the step of forming
(III族窒化物半導体構造体を形成する工程)
次に、図6(B)および(C)を参照して、基板1のマスク15が一部に形成された一主面1m上にIII族窒化物半導体構造体20を形成する工程は、第1の結晶方位とn型の導電型とを有する複数の第2の1n半導体領域22anと、第2の1n半導体領域22anの間にかつ第2の1n半導体領域22anに隣接して配置される第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位とn型の導電性とを有する第2の2n半導体領域22bnと、を含み、第2の1n半導体領域22anが一主面22mから別主面22nに亘って存在しかつ第2の2n半導体領域22bnが少なくとも一主面22m側に存在するn/n領域22nnを形成するn/n領域形成サブ工程(図6(B))と、n/n領域22nnの一主面22m側に、第2の1n半導体領域22anに接して配置される第1の結晶方位とp型の導電型とを有する第1の1p半導体領域21apと、第2の2n半導体領域22bnに接してかつ第1の1p半導体領域21apの間にかつ第1の1p半導体領域21apに隣接して配置される第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位とn型の導電性を有する第1の2n半導体領域21bnと、を含み、第1の1p半導体領域21apおよび第1の2n半導体領域21bnが一主面21mから別主面21nに亘って存在するp/n領域21pnを形成するp/n領域形成サブ工程(図6(C))と、を含む。
(Step of forming group III nitride semiconductor structure)
Next, with reference to FIGS. 6B and 6C, the step of forming group III
図6(B)を参照して、n/n領域形成サブ工程において、第1の結晶方位を有する基板1のマスク15が一部に形成された一主面1m(たとえば(0001)面)上に、MOVPE法により、III族窒化物半導体を形成する。ここで、MOVPE法において、n型導電性不純物を添加することにより、上記一主面1mのマスク15が形成されていない領域上に、第1の結晶方位(たとえば一主面22mが(0001)面)とn型の導電型とを有する第2の1n半導体領域22anを形成すると、基板1のマスク15が形成されている領域上に、第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位(たとえば一主面22mが(000−1)面)とn型の導電性とを有する第2の2n半導体領域22bnが形成される。ここで、基板1の一主面1mのマスク15が形成されている領域上に第2の2n半導体領域22bnが形成されるのは、第2の結晶方位の主面は第1の結晶方位の主面に比べて、n型導電性不純物となる酸素原子が半導体領域内に取り込まれやすいためと考えられる。
Referring to FIG. 6B, in the n / n region forming sub-step, on one
このようにして、第1の結晶方位とn型の導電性とを有する複数の第2の1n半導体領域22anと、第2の1n半導体領域22anの間にかつ第2の1n半導体領域22anに隣接して配置される第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位とn型の導電性とを有する第2の2n半導体領域22bnとを含み、第2の1n半導体領域22anが一主面22mから別主面22nに亘って存在しかつ第2の2n半導体領域22bnが少なくとも一主面22m側に存在するn/n領域22nnが形成される。
In this manner, a plurality of second 1n semiconductor regions 22an having the first crystal orientation and n-type conductivity are adjacent to and adjacent to the second 1n semiconductor region 22an. And a second 2n semiconductor region 22bn having a second crystal orientation different from the first crystal orientation and n-type conductivity, and the second 1n semiconductor region 22an is formed from one
図6(C)を参照して、p/n領域形成サブ工程において、n/n領域22nnの一主面22m上に、たとえばMOVPE法により、さらにIII族窒化物半導体を形成する。ここで、たとえばMOVPE法においてp型導電性不純物を添加することにより、第1の結晶方位(たとえば一主面22mが(0001)面)とn型の導電型とを有する第2の1n半導体領域22an上に、第1の結晶方位(たとえば一主面21mが(0001)面)とp型の導電型とを有する第1の1p半導体領域21apを形成すると、第2の結晶方位(たとえば一主面22mが(000−1)面)とn型の導電型とを有する第2の2n半導体領域22bn上に、第2の結晶方位(たとえば一主面21mが(000−1)面)とn型の導電型とを有する第1の2n半導体領域21bnが形成される。p型導電性不純物を添加しても、第2の2n半導体領域22bn上に、第1の2n半導体領域21bnが形成されるのは、第2の結晶方位の主面は第1の結晶方位の主面に比べて、n型導電性不純物となる酸素原子が半導体領域内に取り込まれやすく、第2の2n半導体領域22bnの一主面22m上では、n型の導電型の半導体領域が形成されるためと考えられる。
Referring to FIG. 6C, in the p / n region forming sub-step, a group III nitride semiconductor is further formed on one
このようにして、n/n領域22nnの一主面22m側に、第2の1n半導体領域22anに接して配置される第1の1p半導体領域21apと、第2の2n半導体領域22bnに接してかつ第1の第1の1p半導体領域21apの間にかつ第1の1p半導体領域21apに隣接して配置される第1の2n半導体領域21bnと、を含み、第1の1p半導体領域21apおよび第1の2n半導体領域21bnが一主面21mから別主面21nに亘って存在するp/n領域21pnが形成される。上記のようにして、p/n領域21pnとn/n領域22nnとを含むIII族窒化物半導体構造体20が得られる。
In this manner, the first 1p semiconductor region 21ap disposed in contact with the second 1n semiconductor region 22an and the second 2n semiconductor region 22bn are disposed on the one
(ショットキー電極を形成する工程)
次に、図6(D)を参照して、ショットキー電極30を形成する工程において、たとえばEB蒸着法により、p/n領域21pnの一主面21m側に、III族窒化物半導体構造体20の第1の1p半導体領域21apの少なくとも一部に電気的に接続しかつ第1の2n半導体領域21bnにショットキー接触するショットキー電極30を形成する。
(Step of forming Schottky electrode)
6D, in the step of forming
(オーミック電極を形成する工程)
また、図6(D)を参照して、オーミック電極40を形成する工程において、たとえばEB蒸着法により、第2の1n半導体領域22anと電気的に接続する導電性基板10にオーミック接触するオーミック電極40を形成する。
(Process of forming ohmic electrode)
6D, in the step of forming the
上記のようにして、図5に示すような実施形態1の第5例のIII族窒化物半導体デバイス2が得られる。
As described above, the Group III
なお、図7および図8を参照して、1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性基板10を用いることにより、実施形態1の第2例および第4例のIII族窒化物半導体デバイス2を製造することができる。また、図9および図10を参照して、1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性膜10fを含む複合基板1Cを用いることにより、実施形態1の第1例および第3例のIII族窒化物半導体デバイス2を製造することができる。以下、順に説明する。
7 and 8, the group III nitride semiconductor of the second example and the fourth example of
(1n半導体領域と2n半導体領域とを含む導電性基板の製造方法)
図7を参照して、1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性基板10の製造方法は、基板1上にマスク15を形成する工程(図7(A))と、導電性体10Dを形成する工程(図7(B))と、導電性基板10を形成する工程(図7(C))と、を含む。
(Method of manufacturing conductive substrate including 1n semiconductor region and 2n semiconductor region)
Referring to FIG. 7, a method for manufacturing
まず、図7(A)を参照して、基板1上にマスク15を形成する工程は、上記の第5例のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法における基板1の一主面1m上の一部にマスク15を形成する工程(図6(A))と同様である。
First, referring to FIG. 7A, the step of forming
次に、図7(B)を参照して、導電性体10Dを形成する工程において、基板1の一部にマスク15が形成された一主面1m上に、HVPE(ハイドライド気相成長)法により、III族窒化物半導体を形成する。ここで、HVPE法において、n型導電性不純物を添加することにより、上記一主面1mのマスク15が形成されていない領域上に、第1の結晶方位(たとえば一主面10mが(0001)面)とn型の導電型とを有する1n半導体領域10anを形成すると、基板1のマスク15が形成されている領域上に、第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位(たとえば一主面10mが(000−1)面)とn型の導電性とを有する2n半導体領域10bnが形成される。
Next, referring to FIG. 7B, in the step of forming the
このようにして、第1の結晶方位とn型の導電性とを有する複数の1n半導体領域10anと、1n半導体領域10anの間にかつ1n半導体領域10anに隣接して配置される第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位とn型の導電性とを有する2n半導体領域10bnとを含み、1n半導体領域10anが一主面10mから別主面10nに亘って存在しかつ2n半導体領域10bnが少なくとも一主面10m側に存在する導電性体10Dが得られる。
In this way, the plurality of 1n semiconductor regions 10an having the first crystal orientation and n-type conductivity, and the first crystal disposed between and adjacent to the 1n semiconductor region 10an. 2n semiconductor region 10bn having a second crystal orientation different from the orientation and n-type conductivity, 1n semiconductor region 10an exists from one
次に、図7(B)および(C)を参照して、導電性基板10を形成する工程において、導電性体10Dから一主面10mに平行にかつマスク15を含まないように切り出し、一主面10mおよび別主面10nを平坦化する。このようにして、第1の結晶方位とn型の導電性とを有する複数の1n半導体領域10anと、1n半導体領域10anの間にかつ1n半導体領域10anに隣接して配置される第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位とn型の導電性とを有する2n半導体領域10bnとを含み、1n半導体領域10anおよび2n半導体領域10bnが一主面10mから別主面10nに亘って存在する導電性基板10が得られる。
Next, referring to FIGS. 7B and 7C, in the step of forming the
(第2例のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法)
図8を参照して、実施形態1の第2例のIII族窒化物半導体デバイス2の製造方法は、1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性基板10を準備する工程(図8(A))と、III族窒化物半導体構造体20を形成する工程(図8(B))と、ショットキー電極30を形成する工程(図8(C))と、オーミック電極を形成する工程(図8(C))と、を含む。
(Method for Producing Group III Nitride Semiconductor Device of Second Example)
Referring to FIG. 8, in the second example of the Group III
図8(A)を参照して、1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性基板10を準備する工程は、上記の1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性基板10の製造方法(図7(A)〜(C))と同様である。
Referring to FIG. 8A, the step of preparing the
図8(B)を参照して、III族窒化物半導体構造体20を形成する工程において、導電性基板10の一主面10m上に、たとえばMOVPE法により、III族窒化物半導体を形成する。ここで、たとえばMOVPE法においてp型導電性不純物を添加することにより、第1の結晶方位(たとえば一主面10mが(0001)面)とn型の導電型とを有する1n半導体領域10an上に、第1の結晶方位(たとえば一主面21mが(0001)面)とp型の導電型とを有する第1の1p半導体領域21apを形成すると、第2の結晶方位(たとえば一主面10mが(000−1)面)とn型の導電型とを有する2n半導体領域10bn上に、第2の結晶方位(たとえば一主面21mが(000−1)面)とn型の導電型とを有する第1の2n半導体領域21bnが形成される。
Referring to FIG. 8B, in the step of forming group III
このようにして、導電性基板10の一主面10m側に、1n半導体領域10anに接して配置される第1の1p半導体領域21apと、2n半導体領域10bnに接してかつ第1の第1の1p半導体領域21apの間にかつ第1の1p半導体領域21apに隣接して配置される第1の2n半導体領域21bnと、を含み、第1の1p半導体領域21apおよび第1の2n半導体領域21bnが一主面21mから別主面21nに亘って存在するp/n領域21pnを含むIII族窒化物半導体構造体20が得られる。
In this manner, the first 1p semiconductor region 21ap disposed in contact with the 1n semiconductor region 10an and the 2n semiconductor region 10bn on the
次に、図8(C)を参照して、ショットキー電極30を形成する工程は、上記の第5例のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法におけるショットキー電極30を形成する工程と同様である。オーミック電極40を形成する工程は、上記の第5例のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法におけるオーミック電極40を形成する工程と同様である。
Next, referring to FIG. 8C, the step of forming
上記のようにして、図2に示すような実施形態1の第2例のIII族窒化物半導体デバイス2が得られる。
As described above, the Group III
(第4例のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法)
図8を参照して、実施形態1の第4例のIII族窒化物半導体デバイス2の製造方法は、1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性基板10を準備する工程(図8(A))と、III族窒化物半導体構造体20を形成する工程(図8(D)および(E))と、ショットキー電極30を形成する工程(図8(F))と、オーミック電極を形成する工程(図8(F))と、を含む。
(Method for Manufacturing Group III Nitride Semiconductor Device of Fourth Example)
Referring to FIG. 8, in the fourth example of the Group III
図8(A)を参照して、1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性基板10を準備する工程は、上記の1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性基板10の製造方法(図7(A)〜(C))と同様である。
Referring to FIG. 8A, the step of preparing the
図8(D)を参照して、III族窒化物半導体構造体20を形成する工程において、導電性基板10の一主面10m上に、たとえばMOVPE法により、III族窒化物半導体を形成する。ここで、たとえばMOVPE法においてn型導電性不純物を添加することにより、第1の結晶方位(たとえば一主面10mが(0001)面)とn型の導電型とを有する1n半導体領域10an上に、第1の結晶方位(たとえば一主面22mが(0001)面)とn型の導電型とを有する第2の1n半導体領域22anを形成すると、第2の結晶方位(たとえば一主面10mが(000−1)面)とn型の導電型とを有する2n半導体領域10bn上に、第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位(たとえば一主面22mが(000−1)面)とn型の導電性とを有する第2の2n半導体領域22bnが形成される。
Referring to FIG. 8D, in the step of forming group III
このようにして、第1の結晶方位とn型の導電性とを有する複数の第2の1n半導体領域22anと、第2の1n半導体領域22anの間にかつ第2の1n半導体領域22anに隣接して配置される第1の結晶方位と異なる第2の結晶方位とn型の導電性とを有する第2の2n半導体領域22bnとを含み、第2の1n半導体領域22anおよび第2の2n半導体領域が一主面22mから別主面22nに亘って存在するn/n領域22nnが形成される。
In this manner, a plurality of second 1n semiconductor regions 22an having the first crystal orientation and n-type conductivity are adjacent to and adjacent to the second 1n semiconductor region 22an. And a second 2n semiconductor region 22bn having a second crystal orientation different from the first crystal orientation and n-type conductivity, the second 1n semiconductor region 22an and the second 2n semiconductor An n / n region 22nn in which a region exists from one
図8(E)を参照して、III族窒化物半導体構造体20を形成する工程において、n/n領域22nnの一主面22m上に、たとえばMOVPE法により、さらにIII族窒化物半導体を形成する。ここで、たとえばMOVPE法においてp型導電性不純物を添加することにより、第1の結晶方位(たとえば一主面22mが(0001)面)とn型の導電型とを有する第2の1n半導体領域22an上に、第1の結晶方位(たとえば一主面21mが(0001)面)とp型の導電型とを有する第1の1p半導体領域21apを形成すると、第2の結晶方位(たとえば一主面22mが(000−1)面)とn型の導電型とを有する第2の2n半導体領域22bn上に、第2の結晶方位(たとえば一主面21mが(000−1)面)とn型の導電型とを有する第1の2n半導体領域21bnが形成される。
Referring to FIG. 8E, in the step of forming group III
このようにして、n/n領域22nnの一主面22m側に、第2の1n半導体領域22anに接して配置される第1の1p半導体領域21apと、第2の2n半導体領域22bnに接してかつ第1の第1の1p半導体領域21apの間にかつ第1の1p半導体領域21apに隣接して配置される第1の2n半導体領域21bnと、を含み、第1の1p半導体領域21apおよび第1の2n半導体領域21bnが一主面21mから別主面21nに亘って存在するp/n領域21pnが形成される。上記のようにして、p/n領域21pnとn/n領域22nnとを含むIII族窒化物半導体構造体20が得られる。
In this manner, the first 1p semiconductor region 21ap disposed in contact with the second 1n semiconductor region 22an and the second 2n semiconductor region 22bn are disposed on the one
次に、図8(F)を参照して、ショットキー電極30を形成する工程は、上記の第5例のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法におけるショットキー電極30を形成する工程と同様である。オーミック電極40を形成する工程は、上記の第5例のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法におけるオーミック電極40を形成する工程と同様である。
Next, referring to FIG. 8F, the step of forming
上記のようにして、図4に示すような実施形態1の第4例のIII族窒化物半導体デバイス2が得られる。
As described above, the Group III
(1n半導体領域と2n半導体領域とを含む導電性膜を含む複合基板の製造方法)
図9を参照して、1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性膜10fを含む複合基板1Cの製造方法は、支持基板11の主面上に接合膜12aを形成する工程(図9(A))と、1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性基板10の主面上に接合膜12bを形成しかつ接合膜12を形成した主面側から導電性基板10内部に所定の深さの位置にイオン注入領域10iを形成する工程(図9(B))と、接合膜12aと接合膜12bとを接合することにより接合基板1Bを形成する工程(図9(C))と、導電性基板10をイオン注入領域10iで分離することにより導電性膜10fを含む複合基板1Cを形成する工程(図9(D))と、を含む。
(Manufacturing method of composite substrate including conductive film including 1n semiconductor region and 2n semiconductor region)
Referring to FIG. 9, in the method of manufacturing
まず、図9(A)を参照して、支持基板11の主面(一主面11m)上に接合膜12aを形成する工程において、支持基板11の一主面11m上に、CVD(化学気相堆積)法、スパッタ法などにより、接合膜12aを形成する。支持基板11は、特に制限はなく、SiO2基板などのケイ素酸化物基板、サファイア基板などの金属酸化物基板、ムライト基板などの複合酸化物基板、モリブデン基板などの金属基板などが挙げられる。接合膜12aは、特に制限はなく、たとえば、SiO2膜、SiNx膜などが挙げられる。
First, referring to FIG. 9A, in the step of forming the
また、図9(B)を参照して、1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性基板10の主面(別主面10n)上に接合膜12bを形成する工程は、上記接合膜12aを形成する工程と同様である。また、接合膜12を形成した主面(別主面10n)側から導電性基板10内部に所定の深さの位置にイオン注入領域10iを形成する工程は、接合膜12を形成した別主面10n側からイオンIを注入することにより行なう。注入されるイオンIは、特に制限はないが、導電性基板10の品質の低下を抑制する観点から質量が小さい水素イオン、ヘリウムイオンなどが好ましい。イオン注入領域10iは、イオン注入によりそれ以外の領域に比べて脆化する。ここで、上記の図9(A)と図9(B)に示す工程は、いずれが先であってもよい。
9B, the step of forming the
次に、図9(C)を参照して、接合基板1Bを形成する工程は、接合膜12aと接合膜12bとを接合することにより行なう。接合膜12aと接合膜12bは接合により一体化して接合膜12が形成され、支持基板11と導電性基板10とが接合膜12を介在させて接合した接合基板1Bが得られる。
Next, referring to FIG. 9C, the step of forming the bonding substrate 1B is performed by bonding the
次に、図9(D)を参照して、複合基板1Cを形成する工程は、接合基板1Bの導電性基板10をイオン注入領域10iで分離することにより行なう。接合基板1Bの導電性基板10が、そのイオン注入領域10iで、接合膜12に接合している導電性膜10fと、残りの導電性基板10rと、に分離することにより、支持基板11と導電性膜10fとが接合膜12を介在させて接合した複合基板1Cが得られる。得られる複合基板1Cの導電性膜10fには、導電性基板10と同様に、一主面10mから別主面10n(接合膜12と接合している主面)に亘って存在する1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む。
Next, referring to FIG. 9D, the step of forming
(第1例のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法)
図10を参照して、実施形態1の第1例のIII族窒化物半導体デバイス2の製造方法は、1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性膜10fを含む複合基板1Cを準備する工程(図10(A))と、III族窒化物半導体構造体20を形成する工程(図10(B))と、複合基板1Cの少なくとも支持基板11および接合膜12を除去する工程(図10(C))と、ショットキー電極30を形成する工程(図10(D))と、オーミック電極を形成する工程(図10(D))と、を含む。
(Method for Producing Group III Nitride Semiconductor Device of First Example)
Referring to FIG. 10, in the first example of the group III
まず、図10(A)を参照して、1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性膜10fを含む複合基板1Cを準備する工程は、上記の1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性膜10fを含む複合基板1Cの製造方法(図9(A)〜(D))と同様である。
First, referring to FIG. 10A, the step of preparing the
次に、図10(B)を参照して、III族窒化物半導体構造体20を形成する工程(図10(B))は、上記の第2例のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法におけるIII族窒化物半導体構造体20を形成する工程(図8(B))と同様である。 Next, referring to FIG. 10B, the step of forming group III nitride semiconductor structure 20 (FIG. 10B) is performed in the method of manufacturing the group III nitride semiconductor device of the second example described above. This is similar to the step of forming the group III nitride semiconductor structure 20 (FIG. 8B).
次に、図10(C)を参照して、複合基板1Cの少なくとも支持基板11および接合膜12を除去する工程は、切削、研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかにより行なう。III族窒化物半導体構造体20に導電性膜10fが含まれないようにして半導体デバイスの特性を高くする観点から、複合基板1Cの導電性膜10fをさらに除去することが好ましい。導電性膜10fの除去は、特に制限はなく、切削、研削、研磨およびエッチングの少なくともいずれかにより行なう。
Next, referring to FIG. 10C, the step of removing at
次に、図10(D)を参照して、ショットキー電極30を形成する工程は、上記の第5例のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法におけるショットキー電極30を形成する工程と同様である。また、オーミック電極40を形成する工程において、たとえばEB蒸着法により、p/n領域21pnの別主面21n側に、第1の1p半導体領域21apに電気的に接続しかつ第1の2n半導体領域21bnにオーミック接触するオーミック電極40を形成する。
Next, referring to FIG. 10D, the step of forming
上記のようにして、図1に示すような実施形態1の第1例のIII族窒化物半導体デバイス2が得られる。
As described above, the Group III
(第3例のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法)
図10を参照して、実施形態1の第3例のIII族窒化物半導体デバイス2の製造方法は、1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性膜10fを含む複合基板1Cを準備する工程(図10(A))と、III族窒化物半導体構造体20を形成する工程(図10(E)および(F))と、複合基板1Cの少なくとも支持基板11および接合膜12を除去する工程(図10(G))と、ショットキー電極30を形成する工程(図10(H))と、オーミック電極を形成する工程(図10(H))と、を含む。
(Method for Producing Group III Nitride Semiconductor Device of Third Example)
Referring to FIG. 10, in the third example of the group III
まず、図10(A)を参照して、1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性膜10fを含む複合基板1Cを準備する工程は、上記の1n半導体領域10anと2n半導体領域10bnとを含む導電性膜10fを含む複合基板1Cの製造方法(図9(A)〜(D))と同様である。
First, referring to FIG. 10A, the step of preparing the
次に、図10(E)および(F)を参照して、III族窒化物半導体構造体20を形成する工程は、上記の第4例のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法におけるIII族窒化物半導体構造体20を形成する工程(図8(D)および(F))と同様である。
Next, referring to FIGS. 10E and 10F, the step of forming group III
次に、図10(G)を参照して、複合基板1Cの少なくとも支持基板11および接合膜12を除去する工程は、上記の第1例のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法における複合基板1Cの少なくとも支持基板11および接合膜12を除去する工程(図10(C))と同様である。
Next, referring to FIG. 10G, the step of removing at least the
次に、図10(H)を参照して、ショットキー電極30を形成する工程は、上記の第5例のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法におけるショットキー電極30を形成する工程と同様である。また、オーミック電極40を形成する工程において、たとえばEB蒸着法により、n/n領域22pnの別主面22n側に、第2の1n半導体領域22anおよび第2の2n半導体領域22bnにオーミック接触するオーミック電極40を形成する。
Next, referring to FIG. 10H, the step of forming
上記のようにして、図3に示すような実施形態1の第3例のIII族窒化物半導体デバイス2が得られる。なお、第3例のIII族窒化物半導体デバイス2は、第5例のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法において、図6(C)に示すように基板1の一部にマスク15が形成された一主面1m上にn/n領域22nnおよびp/n領域21pnを含むIII族窒化物半導体構造体20を形成した後に、基板1およびマスク15を除去して、p/n領域21pnの一主面21m側にショットキー電極30を形成し、n/n領域22nnの別主面22n側にオーミック電極40を形成することによっても得られる。
As described above, the group III
(実施例1)
1.基板上の一部へのマスクの形成
まず、図6(A)を参照して、基板1として一主面1mが(0001)面でありn型キャリア濃度が3×1018cm-3で厚さが300μmの導電性GaN基板を準備した。次いで、基板1上に、プラズマCVD法により厚さ1μmのSiO2膜を形成した。次いで、フォトリソグラフィー法により幅Wpが5μmでピッチ(Wp+Wn)が10μmのライン状のレジスト(図示せず)を形成した。次いで、RIE法により、ライン状のレジストを形成したSiO2膜のレジストが形成されていない領域を除去して、幅Wnが5μmでピッチ(Wn+Wp)が10μmのライン状のSiO2膜であるマスク15を形成した。
Example 1
1. Formation of Mask on Part of Substrate First, referring to FIG. 6A, as
2.III族窒化物半導体構造体の形成
次に、図6(B)を参照して、基板1の一部にマスク15が形成された一主面1m上に、MOVPE法により、原料ガスとしてトリメチルガリウム、アンモニアおよびシランを用いて、マスク15が形成されていない領域上に第2の1n半導体領域22anである一主面22mが(0001)面でありn型キャリア濃度が3×1018cm-3で厚さが3μmのn型GaN領域を形成した。このとき、マスク15が形成されている領域上には、不純物特にn型導電性不純物である酸素原子の取り込みが大きく、第2の2n半導体領域22bnである一主面22mが(000−1)面でありn型キャリア濃度が1×1018cm-3で厚さが3μmのn型GaN領域が形成した。こうして、第2の1n半導体領域22anおよび第2の2n半導体領域22bnを含むn/n領域22nnが得られた。
2. Formation of Group III Nitride Semiconductor Structure Next, referring to FIG. 6B, trimethylgallium as a source gas is formed by MOVPE on one
次に、図6(C)を参照して、第2の1n半導体領域22anの一主面22m上に、MOVPE法により、原料ガスとしてトリメチルガリウム、アンモニアおよびシクロペンタジエニルマグネシウムを用いて、第1の1p半導体領域21apである一主面21mが(0001)面でありp型キャリア濃度が5×1017cm-3で厚さが5μmのp型GaN領域を形成した。このとき、第2の2n半導体領域22bnの一主面22m上には、不純物特にn型導電性不純物である酸素原子の取り込みが大きく、第1の2n半導体領域21bnである一主面21mが(000−1)面でありn型キャリア濃度が5×1016cm-3で厚さ5μmのn型GaN領域が形成した。こうして、n/n領域22nnの一主面22m側に配置された、第1の1a半導体領域21apおよび第1の2n半導体領域21bnを含むp/n領域21pnが得られた。
Next, referring to FIG. 6C, the first
このようにして、p/n領域21pnに含まれる第1の1p半導体領域21apおよび第1の2n半導体領域21bnと、n/n領域22nnに含まれる第2の2n半導体領域22bnおよび第2の1n半導体領域22anと、で形成されるスーパージャンクション構造を有するIII族窒化物半導体構造体20を形成した。
In this way, the first 1p semiconductor region 21ap and the first 2n semiconductor region 21bn included in the p / n region 21pn, and the second 2n semiconductor region 22bn and the second 1n included in the n / n region 22nn. A group III
3.ショットキー電極の形成
次に、図6(D)を参照して、p/n領域21pnの一主面21m側に、リソグラフィー法およびEB蒸着法により、一辺が1mmの正方形である厚さ5nmのNi層および厚さ30nmをこの順に形成し、400℃でアニールすることにより、第1の1p半導体領域21apの少なくとも一部に電気的に接続しかつ第1の2n半導体領域21bnにショットキー接触するショットキー電極30を形成した。
3. Formation of Schottky Electrode Next, referring to FIG. 6D, a one-side square surface having a thickness of 5 nm is formed on one
4.オーミック電極の形成
次に、図6(D)を参照して、基板1のIII族窒化物半導体構造体20が形成されている一主面1mと反対側の別主面1n上に、EB蒸着法により、厚さ50nmのTi層、厚さ200nmのPt層および厚さ600nmのAl層をこの順に形成することにより、第2の1n半導体領域22anに電気的に接続する基板1にオーミック接触するオーミック電極40を形成した。
4). Formation of Ohmic Electrode Next, referring to FIG. 6D, EB deposition is performed on another
上記のようにして得られたSBD(ショットキーバリアダイオード)であるIII族窒化物半導体デバイス2は、その順方向および逆方向の電流電圧特性を、電圧源および電流計を用いて測定したところ、オン抵抗が1mΩで耐圧が2000Vと、高い特性を有していた。
The group III
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 基板
1m,10m,21m,22m 一主面
1n,10n,21n,22n 別主面
1B 接合基板
1C 複合基板
2 III族窒化物半導体デバイス
10,10r 導電性基板
10an 1n半導体領域
10bn 2n半導体領域
10f 導電性膜
10i イオン注入領域
10D 導電性体
11 支持基板
12,12a,12b 接合膜
15 マスク
20 III族窒化物半導体構造体
21ap 第1の1p半導体領域
21bn 第1の2n半導体領域
21pn p/n領域
22an 第2の1n半導体領域
22bn 第2の2n半導体領域
22nn n/n領域
30 ショットキー電極
40 オーミック電極。
1
Claims (11)
前記p/n領域の一主面側に配置され、前記第1の1p半導体領域の少なくとも一部に電気的に接続しかつ前記第1の2n半導体領域にショットキー接触するショットキー電極をさらに含むIII族窒化物半導体デバイス。 As a group III nitride semiconductor structure, a plurality of first 1p semiconductor regions having a first crystal orientation and a p-type conductivity type, and between the first 1p semiconductor regions and the first 1p semiconductor region A first 2n semiconductor region having a second crystal orientation different from the first crystal orientation and an n-type conductivity disposed adjacent to the region, the first 1p semiconductor region and The first 2n semiconductor region includes a p / n region existing from one main surface to another main surface;
A Schottky electrode disposed on one main surface side of the p / n region, electrically connected to at least a part of the first 1p semiconductor region and in Schottky contact with the first 2n semiconductor region; Group III nitride semiconductor device.
前記p/n領域の一主面側に、前記第1の1p半導体領域の少なくとも一部に電気的に接続しかつ前記第1の2n半導体領域にショットキー接触するショットキー電極を形成する工程と、
を含むIII族窒化物半導体デバイスの製造方法。 A plurality of first 1p semiconductor regions having a first crystal orientation and a p-type conductivity on a substrate, and between and adjacent to the first 1p semiconductor region. A first 2n semiconductor region having a second crystal orientation different from the first crystal orientation and an n-type conductivity type, and the first 1p semiconductor region and the first 2n semiconductor Forming a group III nitride semiconductor structure including a p / n region in which a region exists from one main surface to another main surface;
Forming a Schottky electrode electrically connected to at least part of the first 1p semiconductor region and in Schottky contact with the first 2n semiconductor region on one main surface side of the p / n region; ,
A method for producing a group III nitride semiconductor device comprising:
基板上に、前記第2の1n半導体領域と、前記第2の1n半導体領域の間にかつ前記第2の1n半導体領域に隣接して配置される前記第2の2n半導体領域と、を含み、前記第2の1n半導体領域が一主面から別主面に亘って存在しかつ前記第2の2n半導体領域が少なくとも一主面側に存在するn/n領域を形成するn/n領域形成サブ工程と、
前記n/n領域の一主面側に、前記第2の1n半導体領域に接して配置される前記第1の1p半導体領域と、前記第2の2n半導体領域に接してかつ前記第1の第1の1p半導体領域の間にかつ前記第1の1p半導体領域に隣接して配置される前記第1の2n半導体領域と、を含み、前記第1の1p半導体領域および前記第1の2n半導体領域が一主面から別主面に亘って存在するp/n領域を形成するp/n領域形成サブ工程と、
を含む請求項7に記載のIII族窒化物半導体デバイスの製造方法。 Forming the group III nitride semiconductor structure,
On the substrate, the second 1n semiconductor region, and the second 2n semiconductor region disposed between and adjacent to the second 1n semiconductor region, An n / n region forming sub for forming an n / n region in which the second 1n semiconductor region exists from one main surface to another main surface and the second 2n semiconductor region exists on at least one main surface side. Process,
The first 1p semiconductor region disposed in contact with the second 1n semiconductor region on one main surface side of the n / n region, and in contact with the second 2n semiconductor region and the first first And the first 2n semiconductor region disposed between and adjacent to the first 1p semiconductor region, the first 1p semiconductor region and the first 2n semiconductor region A p / n region forming sub-process for forming a p / n region existing from one main surface to another main surface;
The manufacturing method of the group III nitride semiconductor device of Claim 7 containing these.
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JP2018058737A (en) * | 2016-10-07 | 2018-04-12 | 古河機械金属株式会社 | Group iii nitride semiconductor substrate and method for manufacturing the same |
CN109411529A (en) * | 2018-10-30 | 2019-03-01 | 深圳市金鑫城纸品有限公司 | A kind of power device and preparation method thereof with super-junction structure |
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