形成在氮化物半導(dǎo)體基板上的肖特基勢壘二極管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]在本說明書中公開了一種對利用氮化物半導(dǎo)體的層疊基板而形成的肖特基勢皇二極管(Schottky Barrie D1de，在本說明書中稱為SBD)的特性進(jìn)行改善的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]已知一種在氮化物半導(dǎo)體基板的表面上形成陽極電極與陰極電極從而獲得SBD的技術(shù)。還提出了一種對該SBD的特性進(jìn)行改善的技術(shù)。
[0003]在非專利文獻(xiàn)1中公開了一種利用氮化物半導(dǎo)體的異質(zhì)結(jié)而使二極管的正向的電壓降降低的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，當(dāng)在帶隙較小的氮化物半導(dǎo)體層6上層疊帶隙較大的氮化物半導(dǎo)體層8而形成異質(zhì)結(jié)界面時，二維電子氣將沿著異質(zhì)結(jié)界面而擴(kuò)展。在由與氮化物半導(dǎo)體層8歐姆接觸的材質(zhì)形成電極20，且由與氮化物半導(dǎo)體層8肖特基接觸的材質(zhì)形成電極22時，電極20將成為陰極電極，而電極22將成為陽極電極，從而獲得SBD。由于該SBD利用被形成在電子的迀移率較高的氮化物半導(dǎo)體層6上的二維電子氣，因而正向的電壓降被抑制為較低。另外，參照符號2為基板，參照符號4為緩沖層，參照符號28為鈍化膜。
[0004]SBD中，漏電流(反向電流)易于流通，從而容易造成耐壓不充分。在非專利文獻(xiàn)2中公開了一種利用p型的氮化物半導(dǎo)體區(qū)域來抑制漏電流，從而提高耐壓的技術(shù)。在非專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，如圖5所示，在n+型的GaN層6a上層疊η型的GaN層8a，并在其上，用與η型的GaN層8a肖特基接觸的材質(zhì)來形成陽極電極22。在圖5的結(jié)構(gòu)中，η型的GaN層8a與n+型的GaN層6a的帶隙相等，從而并非為沿著異質(zhì)結(jié)界面而生成二維電子氣從而將正向的電壓降抑制為較低的結(jié)構(gòu)。在非專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，在陽極電極22的形成范圍的一部分上設(shè)置P型的GaN區(qū)域10。如果局部地設(shè)置p型的GaN區(qū)域10，則在SBD上作用有反向的電壓時，耗盡層將從P型的GaN區(qū)域10向η型的GaN層8a內(nèi)延伸，通過該耗盡層而抑制了漏電流，從而電場集中被緩和，由此耐壓提高。另外，參照符號2為基板，參照符號4為緩沖層，參照符號20為陰極電極，參照符號30、30為S1j莫。在俯視觀察圖5的SBD時，陽極電極22為圓形，p型的GaN區(qū)域10為沿著陽極電極22的外周而延伸的環(huán)狀，陰極電極20圍繞陽極電極22的周圍一周。
[0005]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]非專利文獻(xiàn)
[0007]非專利文獻(xiàn)1:1EEE, ELECTRON DEVICE LETTERS, VOL.34，N0.8，AUGUST, 2013
[0008]非專利文獻(xiàn)2:微波電力整流用GaN肖特基勢皇二極管的高耐壓化的研究，澤田剛一，2009年3月，德導(dǎo)大學(xué)碩士論文

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的課題
[0010]當(dāng)合并使用利用圖4所示的異質(zhì)結(jié)的技術(shù)和利用圖5所示的p型的氮化物半導(dǎo)體區(qū)域的技術(shù)時，能夠獲得通態(tài)電阻較低，漏電功率被抑制，且耐壓較高的SBD。但是，存留有使正向電流流通的正向電壓的最低值較高的問題。在本說明書中公開了一種使正向電流開始流通時的正向電壓降低的技術(shù)。
[0011]在本說明書中公開的SBD中，在氮化物半導(dǎo)體基板的表面上形成有陽極電極與陰極電極。
[0012]氮化物半導(dǎo)體基板具備從背面?zhèn)瘸虮砻鎮(zhèn)榷来螌盈B有第一氮化物半導(dǎo)體層、第二氮化物半導(dǎo)體層、第三氮化物半導(dǎo)體層和第四氮化物半導(dǎo)體層的層疊結(jié)構(gòu)。為了獲得第一氮化物半導(dǎo)體層，也可以在基板上使緩沖層生長，并且在緩沖層上使第一氮化物半導(dǎo)體層生長。在該情況下，具備從氮化物半導(dǎo)體基板的背面朝向表面而依次層疊有基板、緩沖層、第一氮化物半導(dǎo)體層、第二氮化物半導(dǎo)體層、第三氮化物半導(dǎo)體層、第四氮化物半導(dǎo)體層的層疊結(jié)構(gòu)。
[0013]在俯視觀察氮化物半導(dǎo)體基板時，在一部分的區(qū)域中，第三氮化物半導(dǎo)體層與第四氮化物半導(dǎo)體層被去除，并且在被進(jìn)行了去除的區(qū)域中，第二氮化物半導(dǎo)體層露出。
[0014]陽極電極被形成在橫跨不存在第四氮化物半導(dǎo)體層的區(qū)域與存在第四氮化物半導(dǎo)體層的區(qū)域的范圍內(nèi)。因此，在剖視觀察陽極電極的形成范圍時，第一氮化物半導(dǎo)體層、第二氮化物半導(dǎo)體層、第三氮化物半導(dǎo)體層、第四氮化物半導(dǎo)體層和陽極電極的層疊結(jié)構(gòu)所存在的區(qū)域，與第一氮化物半導(dǎo)體層、第二氮化物半導(dǎo)體層、陽極電極的層疊結(jié)構(gòu)所存在的區(qū)域混合存在。
[0015]在上述中，具有第一氮化物半導(dǎo)體層的帶隙小于第二氮化物半導(dǎo)體層的帶隙，并且第二氮化物半導(dǎo)體層的帶隙小于第三氮化物半導(dǎo)體層的帶隙的關(guān)系。此外，第一氮化物半導(dǎo)體層、第二氮化物半導(dǎo)體層和第三氮化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型不是P型，而第四氮化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型為P型。
[0016]在上述的SBD中，由于具有第一氮化物半導(dǎo)體層的帶隙小于第二氮化物半導(dǎo)體層的帶隙關(guān)系的第一氮化物半導(dǎo)體層與第二氮化物半導(dǎo)體層被層疊，因此沿著接觸界面而產(chǎn)生二維電子氣，從而能夠?qū)⒍O管的正向的電壓降抑制為較低。
[0017]此外，耗盡層從p型的第四氮化物半導(dǎo)體區(qū)域起擴(kuò)展，從而漏電流被抑制，電場集中被緩和，由此耐壓提高。
[0018]而且，在上述的SBD中，還具有第二氮化物半導(dǎo)體層的帶隙小于第三氮化物半導(dǎo)體層的帶隙的關(guān)系，因此在第三氮化物半導(dǎo)體區(qū)域的形成范圍內(nèi)，被形成在第一氮化物半導(dǎo)體層中的二維電子氣的電子密度增大。由于第三氮化物半導(dǎo)體區(qū)域介于P型的第四氮化物半導(dǎo)體區(qū)域與第二氮化物半導(dǎo)體層之間，從第四氮化物半導(dǎo)體區(qū)域向第一氮化物半導(dǎo)體層內(nèi)延伸的耗盡層的距離變短，從而能夠降低正向電流開始流通時的正向電壓。
[0019]優(yōu)選為，與陽極電極直接相接的區(qū)域中的第二氮化物半導(dǎo)體層的厚度小于不與陽極電極直接相接的區(qū)域中的第二氮化物半導(dǎo)體層的厚度。
[0020]當(dāng)使與陽極電極直接相接的區(qū)域中的第二氮化物半導(dǎo)體層的厚度較薄時，能夠進(jìn)一步降低正向電流開始流通時的正向電壓。
[0021]雖然在第二氮化物半導(dǎo)體層與陽極電直接相接的區(qū)域中，不能存在第三氮化物半導(dǎo)體層，但第三氮化物半導(dǎo)體層可以延伸至陽極電極的形成范圍之外。在第三氮化物半導(dǎo)體層所延伸的范圍內(nèi)，二維電子氣的濃度較高，從而正向的電壓降降低。
[0022]優(yōu)選為，與陽極電極直接相接的區(qū)域中的第二氮化物半導(dǎo)體層的表面被A10覆至
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[0023]在上述的SBD中，對第三氮化物半導(dǎo)體層與第四氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行蝕刻而使第二氮化物半導(dǎo)體層的表面露出，并在該露出面上形成陽極電極。在該情況下，有可能在所露出的第二氮化物半導(dǎo)體層的表面上產(chǎn)生損傷從而使陽極電極無法與第二氮化物半導(dǎo)體肖特基接觸。當(dāng)通過對第四氮化物半導(dǎo)體層與第三氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行蝕刻而使第二氮化物半導(dǎo)體層的表面露出時，如果以第二氮化物半導(dǎo)體層的表面被A10覆蓋的條件進(jìn)行蝕刻，則能夠獲得陽極電極與第二氮化物半導(dǎo)體穩(wěn)定地進(jìn)行肖特基接觸的結(jié)果。
[0024]根據(jù)本說明書中記載的技術(shù)，使用與Si相比特性較為優(yōu)異的氮化物半導(dǎo)體，從而能夠獲得正向的電壓降較低，漏電流較低且耐壓較高，而且正向電流開始流通時的正向電壓較低的SBD。并且能夠獲得損耗較少的SBD。
【附圖說明】
[0025]圖1為第一實施例的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0026]圖2為第二實施例的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0027]圖3為第三實施例的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0028]圖4為現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0029]圖5為另外的現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
【具體實施方式】
[0030]下面，對在本說明書中所公開的技術(shù)的特征進(jìn)行整理。另外，以下所記錄的事項分別單獨地具有技術(shù)上的有用性。
[0031](第一特征