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JP2023009745A - Semiconductor device, method for manufacturing semiconductor device, and electronic device - Google Patents

Semiconductor device, method for manufacturing semiconductor device, and electronic device Download PDF

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Abstract

To stably achieve a semiconductor device including a low-resistance semiconductor region connected to an electrode.SOLUTION: A semiconductor device 1 includes a semiconductor layer 10 including an active region AR1 and an inactive region AR2 adjacent to the active region, n-type semiconductor regions 21 and 22 provided in the active region AR1, and n-type semiconductor regions 61 and 62 provided in the inactive region AR2. A source electrode 40 and a drain electrode 50 are respectively connected to an n-type semiconductor region 21 and an n-type semiconductor region 22 of the active region AR1. Providing the n-type semiconductor regions 61 and 62 in the inactive region AR2 makes it possible to suppress speed-up of a growth rates of the n-type semiconductor regions 21 and 22 of the active region AR1 regrown together with them. This speed-up decreases an uptake quantity of dopant, thereby suppressing an increase in resistance. This stably achieves the semiconductor device 1 including sufficiently low-resistance n-type semiconductor regions 21 and 22 in the active region AR1.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、半導体装置、半導体装置の製造方法及び電子装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, a method for manufacturing a semiconductor device, and an electronic device.

高電子移動度トランジスタ(High Electron Mobility Transistor;HEMT)等の窒化物半導体装置に関し、基板とその上に形成される電極との間において低い抵抗値を得るために、基板の活性層本体部上に、電極が形成される主電極領域を付加的活性層部分として、突出させて形成する技術が知られている。この技術に関し、活性層本体部上に形成したマスク層に、主電極領域形成予定領域の開口部と、ダミー開口部とを開口し、ローカルローディング効果を利用して、主電極領域形成予定領域の開口部に付加的活性層部分を成長させる手法が提案されている。この手法では、ローカルローディング効果により、ダミー開口部に膜の成長が起こらないとされている。 Regarding nitride semiconductor devices such as high electron mobility transistors (HEMTs), in order to obtain a low resistance value between the substrate and an electrode formed thereon, , a technique of protruding and forming a main electrode region in which an electrode is formed as an additional active layer portion is known. With regard to this technique, a mask layer formed on the main body of the active layer is provided with an opening for the main electrode region formation region and a dummy opening. Techniques have been proposed to grow additional active layer portions in the openings. It is said that this method does not cause film growth in the dummy opening due to the local loading effect.

特開2008-85215号公報JP 2008-85215 A

半導体装置に関し、トランジスタ素子が設けられる活性領域の半導体層と、その半導体層とオーミック接続させる電極との間の抵抗を低減する手法として、半導体層と電極との間に、所定導電型のドーパントを含有させて低抵抗化した半導体領域を設ける手法がある。このような半導体領域は、例えば、開口部を有するマスクを半導体層上に設け、その開口部に、有機金属気相成長(Metal Organic Chemical Vapor Deposition;MOCVD)法を用いて、半導体結晶を成長(再成長)させることで、形成される。半導体層上に形成された半導体領域に、オーミック接続させる電極が接続される。 Regarding semiconductor devices, as a method of reducing the resistance between a semiconductor layer in an active region in which a transistor element is provided and an electrode that is ohmically connected to the semiconductor layer, a dopant of a predetermined conductivity type is introduced between the semiconductor layer and the electrode. There is a method of providing a semiconductor region that is contained to have a low resistance. Such a semiconductor region is formed, for example, by providing a mask having an opening on the semiconductor layer and growing a semiconductor crystal in the opening by using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method. re-growth). An electrode for ohmic connection is connected to the semiconductor region formed on the semiconductor layer.

MOCVD法を用いた半導体領域の形成では、マスクの開口部の半導体層上のほか、その開口部の外側のマスク上にも、形成する半導体領域の主原料の原子が供給される。マスク上に供給された主原料の原子は、マスク上を拡散し得る。マスク上を拡散する主原料の原子は、開口部に移動すると、半導体層上の半導体領域の成長に消費され得る。マスク上を拡散する主原料の原子が開口部に移動して半導体領域の成長に消費される場合には、マスク上を拡散する主原料の原子が開口部に移動しない場合に比べて、開口部に成長される半導体領域の成長レートが速くなる。半導体領域の成長レートが速くなると、ドーパント原料の原子の取り込み量が減少し、形成される半導体領域の抵抗が高くなることが起こり得る。このように、マスク上を拡散する主原料の原子の影響により生じる半導体領域の成長レートの違いに起因してドーパント量が変動すると、電極と接続される半導体領域が十分に低抵抗化された半導体装置を、安定して実現することができない恐れがある。 In forming a semiconductor region using the MOCVD method, atoms of the main material of the semiconductor region to be formed are supplied not only on the semiconductor layer in the opening of the mask but also on the mask outside the opening. Atoms of the main material supplied on the mask can diffuse on the mask. Atoms of the primary material that diffuse on the mask can be consumed in the growth of semiconductor regions on the semiconductor layer as they move into the openings. When the atoms of the main material diffusing on the mask migrate to the openings and are consumed in the growth of the semiconductor region, the atoms of the main material diffusing on the mask do not migrate to the openings. The growth rate of the semiconductor regions grown in As the growth rate of the semiconductor region increases, the incorporation of atoms in the dopant source decreases and the resistance of the resulting semiconductor region increases. In this way, when the amount of dopant fluctuates due to the difference in the growth rate of the semiconductor region caused by the influence of the atoms of the main material diffusing on the mask, the semiconductor region connected to the electrode has a sufficiently low resistance. There is a possibility that the device cannot be stably realized.

1つの側面では、本発明は、電極と接続される低抵抗の半導体領域を有する半導体装置を安定して実現することを目的とする。 An object of the present invention is to stably realize a semiconductor device having a low-resistance semiconductor region connected to an electrode.

1つの態様では、半導体層と、前記半導体層に設けられる活性領域と、前記半導体層に設けられ、前記活性領域に隣接する不活性領域と、前記活性領域における前記半導体層の第1面側に設けられる第1半導体領域と、前記不活性領域における前記半導体層の前記第1面側に設けられる第2半導体領域と、前記半導体層の前記第1面側に設けられ、前記第1半導体領域と接続される第1電極とを含む半導体装置が提供される。 In one aspect, a semiconductor layer, an active region provided in the semiconductor layer, an inactive region provided in the semiconductor layer and adjacent to the active region, and a semiconductor layer on the first surface side of the semiconductor layer in the active region a first semiconductor region provided, a second semiconductor region provided on the first surface side of the semiconductor layer in the inactive region, and the first semiconductor region provided on the first surface side of the semiconductor layer; A semiconductor device is provided that includes a connected first electrode.

また、別の態様では、上記のような半導体装置の製造方法、上記のような半導体装置を備える電子装置が提供される。 In another aspect, there are provided a method for manufacturing a semiconductor device as described above, and an electronic device including the semiconductor device as described above.

1つの側面では、電極と接続される低抵抗の半導体領域を有する半導体装置を安定して実現することが可能になる。 On one side, it is possible to stably realize a semiconductor device having a low-resistance semiconductor region connected to an electrode.

半導体装置の例について説明する図である。It is a figure explaining the example of a semiconductor device. 再成長領域の形成方法の一例について説明する図である。It is a figure explaining an example of the formation method of a regrowth region. 再成長領域の成長レートの違いについて説明する図である。It is a figure explaining the difference of the growth rate of a regrowth area|region. 再成長領域の成長レートとトランジスタ素子のオン抵抗との関係の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the growth rate of a regrown region and the on-resistance of a transistor element; 第1の実施の形態に係る半導体装置の一例について説明する図である。1 is a diagram illustrating an example of a semiconductor device according to a first embodiment; FIG. 第2の実施の形態に係る半導体装置の一例について説明する図(その1)である。FIG. 10 is a diagram (part 1) illustrating an example of a semiconductor device according to a second embodiment; 第2の実施の形態に係る半導体装置の一例について説明する図(その2)である。FIG. 10 is a diagram (part 2) illustrating an example of a semiconductor device according to a second embodiment; 第2の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の一例について説明する図(その1)である。FIG. 10 is a diagram (part 1) illustrating an example of a method for forming a semiconductor device according to a second embodiment; 第2の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の一例について説明する図(その2)である。FIG. 10 is a diagram (part 2) illustrating an example of a method for forming a semiconductor device according to a second embodiment; 第2の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の一例について説明する図(その3)である。FIG. 13 is a diagram (part 3) illustrating an example of a method for forming a semiconductor device according to a second embodiment; 第2の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の一例について説明する図(その4)である。FIG. 14 is a diagram (part 4) illustrating an example of a method for forming a semiconductor device according to a second embodiment; 第2の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の一例について説明する図(その5)である。FIG. 15 is a diagram (No. 5) explaining an example of a method for forming a semiconductor device according to a second embodiment; 第2の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の一例について説明する図(その6)である。FIG. 10 is a diagram (part 6) for explaining an example of a method for forming a semiconductor device according to a second embodiment; 第2の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の一例について説明する図(その7)である。FIG. 15 is a diagram (No. 7) illustrating an example of a method for forming a semiconductor device according to a second embodiment; 第2の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の一例について説明する図(その8)である。FIG. 10 is a diagram (part 8) explaining an example of a method for forming a semiconductor device according to a second embodiment; 第2の実施の形態に係る再成長領域の成長レートとトランジスタ素子のオン抵抗との関係の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of the relationship between the growth rate of the regrown region and the on-resistance of the transistor element according to the second embodiment; 第2の実施の形態に係る半導体装置の変形例について説明する図(その1)である。FIG. 10 is a diagram (part 1) for explaining a modification of the semiconductor device according to the second embodiment; 第2の実施の形態に係る半導体装置の変形例について説明する図(その2)である。FIG. 11 is a diagram (part 2) illustrating a modification of the semiconductor device according to the second embodiment; 第2の実施の形態に係る半導体装置の変形例について説明する図(その3)である。FIG. 13 is a diagram (part 3) illustrating a modification of the semiconductor device according to the second embodiment; 第3の実施の形態に係る半導体装置の一例について説明する図(その1)である。FIG. 11 is a diagram (part 1) illustrating an example of a semiconductor device according to a third embodiment; 第3の実施の形態に係る半導体装置の一例について説明する図(その2)である。FIG. 12 is a diagram (part 2) illustrating an example of a semiconductor device according to a third embodiment; 第4の実施の形態に係る半導体装置の一例について説明する図(その1)である。FIG. 11 is a diagram (part 1) illustrating an example of a semiconductor device according to a fourth embodiment; 第4の実施の形態に係る半導体装置の一例について説明する図(その2)である。FIG. 12 is a diagram (part 2) illustrating an example of a semiconductor device according to a fourth embodiment; 第5の実施の形態に係る半導体パッケージの一例について説明する図である。It is a figure explaining an example of the semiconductor package concerning a 5th embodiment. 第6の実施の形態に係る力率改善回路の一例について説明する図である。It is a figure explaining an example of the power factor improvement circuit based on 6th Embodiment. 第7の実施の形態に係る電源装置の一例について説明する図である。It is a figure explaining an example of the power supply device which concerns on 7th Embodiment. 第8の実施の形態に係る増幅器の一例について説明する図である。FIG. 22 is a diagram illustrating an example of an amplifier according to an eighth embodiment; FIG.

半導体層と電極との間の抵抗を低減してオーミック接続を実現するための技術として、いわゆる選択再成長オーミックコンタクト技術が知られている。この技術では、半導体層の所定部位に選択的に、所定導電型のドーパントを含有させた低抵抗の半導体領域を成長(再成長)させて形成し、その半導体領域上に電極を接続することで、電極の、半導体層とのオーミック接続を実現する。半導体層と電極との間に設けられる半導体領域は、再成長領域、再成長層等とも称される。 A so-called selective re-growth ohmic contact technique is known as a technique for reducing the resistance between a semiconductor layer and an electrode to realize an ohmic connection. In this technique, a low-resistance semiconductor region containing a dopant of a predetermined conductivity type is selectively grown (regrowed) in a predetermined portion of a semiconductor layer, and an electrode is connected to the semiconductor region. , of the electrodes to achieve an ohmic connection with the semiconductor layer. A semiconductor region provided between a semiconductor layer and an electrode is also called a regrowth region, a regrowth layer, or the like.

ところで、半導体装置の1種として、窒化物半導体を用いたものが知られている。窒化物半導体を用いた半導体装置は、高い飽和電子速度やワイドバンドギャップ等の特徴を利用し、高耐圧、高出力デバイスとしての開発が行われている。窒化物半導体を用いた半導体装置としては、電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor;FET)、例えば、HEMTについての報告が数多くなされている。HEMTの1つとして、AlGaN(アルミニウムガリウムナイトライド)層を電子供給層(「バリア層」とも称される)として用い、GaN(ガリウムナイトライド)層を電子走行層(「チャネル層」とも称される)として用いたHEMTが知られている。このようなHEMTでは、AlGaN層の自発分極、及びGaN層との格子定数差に起因した歪みによってAlGaN層に発生するピエゾ分極により、AlGaN層との接合界面近傍のGaN層に高濃度の二次元電子ガス(Two Dimensional Electron Gas;2DEG)が生成され、高出力デバイスが実現される。このため、GaN系窒化物半導体を用いたHEMTは、通信向け高出力増幅器等への応用が期待されている。 By the way, as one type of semiconductor device, one using a nitride semiconductor is known. A semiconductor device using a nitride semiconductor has been developed as a high withstand voltage and high output device by utilizing characteristics such as a high saturated electron velocity and a wide bandgap. As semiconductor devices using nitride semiconductors, many reports have been made on field effect transistors (FETs) such as HEMTs. As one HEMT, an AlGaN (aluminum gallium nitride) layer is used as an electron supply layer (also referred to as a "barrier layer"), and a GaN (gallium nitride) layer is used as an electron transit layer (also referred to as a "channel layer"). ) is known. In such a HEMT, a high concentration of two-dimensional Electron gas (Two Dimensional Electron Gas; 2DEG) is generated to realize high power devices. Therefore, HEMTs using GaN-based nitride semiconductors are expected to be applied to high-power amplifiers for communication and the like.

図1は半導体装置の例について説明する図である。図1(A)には半導体装置の第1の例の要部断面図を模式的に示している。図1(B)には半導体装置の第2の例の要部断面図を模式的に示している。 FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a semiconductor device. FIG. 1A schematically shows a fragmentary cross-sectional view of a first example of a semiconductor device. FIG. 1B schematically shows a fragmentary cross-sectional view of a second example of a semiconductor device.

図1(A)に示す半導体装置100Aは、HEMTの一例である。半導体装置100Aは、半導体層110、並びに、その上に設けられたゲート電極120、ソース電極130及びドレイン電極140を含む。 A semiconductor device 100A illustrated in FIG. 1A is an example of a HEMT. The semiconductor device 100A includes a semiconductor layer 110 and a gate electrode 120, a source electrode 130 and a drain electrode 140 provided thereon.

半導体層110は、電子走行層111及び電子供給層112を含む。例えば、電子走行層111にGaNが用いられ、電子供給層112にAlGaNが用いられる。電子走行層111の、電子供給層112との接合界面近傍に、2DEG1aが生成される。2DEG1aは、半導体層110に設けられた不活性領域150によって画定される活性領域160に生成される。不活性領域150は、半導体層110へのAr(アルゴン)のイオン注入等によって素子分離領域として形成される領域である。活性領域160は、そのような素子分離領域によって画定される素子領域として形成される領域である。 The semiconductor layer 110 includes an electron transit layer 111 and an electron supply layer 112 . For example, GaN is used for the electron transit layer 111 and AlGaN is used for the electron supply layer 112 . A 2DEG 1 a is generated in the vicinity of the bonding interface between the electron transit layer 111 and the electron supply layer 112 . 2DEG1a is generated in an active region 160 defined by an inactive region 150 provided in the semiconductor layer 110. FIG. The inactive region 150 is a region formed as an element isolation region by ion implantation of Ar (argon) into the semiconductor layer 110 or the like. The active region 160 is a region formed as a device region defined by such device isolation regions.

ゲート電極120は、活性領域160における半導体層110の電子供給層112上に設けられる。ゲート電極120は、ショットキー電極として機能するように、電子供給層112上に設けられる。ソース電極130及びドレイン電極140は、ゲート電極120を挟むように、活性領域160における半導体層110の電子供給層112上に設けられる。ソース電極130及びドレイン電極140は、オーミック電極として機能するように、電子供給層112上に形成される。 A gate electrode 120 is provided on the electron supply layer 112 of the semiconductor layer 110 in the active region 160 . A gate electrode 120 is provided on the electron supply layer 112 so as to function as a Schottky electrode. The source electrode 130 and the drain electrode 140 are provided on the electron supply layer 112 of the semiconductor layer 110 in the active region 160 so as to sandwich the gate electrode 120 . A source electrode 130 and a drain electrode 140 are formed on the electron supply layer 112 to function as ohmic electrodes.

半導体装置100Aの動作時には、ソース電極130とドレイン電極140との間に所定電圧が供給され、ゲート電極120に所定ゲート電圧が供給される。ソース電極130とドレイン電極140との間の電子走行層111にキャリアの電子が輸送されるチャネルが形成され、半導体装置100Aのトランジスタ機能が実現される。 During operation of the semiconductor device 100A, a predetermined voltage is supplied between the source electrode 130 and the drain electrode 140, and a predetermined gate voltage is supplied to the gate electrode 120. FIG. A channel through which carrier electrons are transported is formed in the electron transit layer 111 between the source electrode 130 and the drain electrode 140, and the transistor function of the semiconductor device 100A is realized.

半導体装置100Aでは、チャネル、即ち、電子供給層112との接合界面近傍の電子走行層111に生成される2DEG1aと、電子供給層112上に設けられるソース電極130及びドレイン電極140との間に電子供給層112が介在される。半導体装置100Aでは、2DEG1aとソース電極130及びドレイン電極140との間の抵抗R1が、比較的高くなる。そのため、半導体装置100Aでは、それが備えるトランジスタ素子の、チャネルを介したソース電極130とドレイン電極140との間のオン抵抗が、比較的高くなる。オン抵抗が高くなると、半導体装置100Aのソース電極130とドレイン電極140との間の大電流化が抑えられ、半導体装置100Aの高出力化が抑えられてしまう。 In the semiconductor device 100A, electrons are generated between the channel, that is, the 2DEG1a generated in the electron transit layer 111 near the junction interface with the electron supply layer 112 and the source electrode 130 and the drain electrode 140 provided on the electron supply layer 112. A feed layer 112 is interposed. In the semiconductor device 100A, the resistance R1 between the 2DEG1a and the source electrode 130 and the drain electrode 140 is relatively high. Therefore, in the semiconductor device 100A, the on-resistance between the source electrode 130 and the drain electrode 140 via the channel of the transistor element included therein is relatively high. When the on-resistance increases, an increase in current flow between the source electrode 130 and the drain electrode 140 of the semiconductor device 100A is suppressed, and an increase in output power of the semiconductor device 100A is suppressed.

そこで、ソース電極130及びドレイン電極140と、半導体層110との接続に、上記のような選択再成長オーミックコンタクト技術が採用される。
図1(B)に示す半導体装置100Bは、選択再成長オーミックコンタクト技術を採用したHEMTの一例である。半導体装置100Bは、半導体層110に設けられたリセス171及びリセス172にそれぞれn型半導体領域181及びn型半導体領域182(再成長領域)が設けられ、それらにそれぞれソース電極130及びドレイン電極140が接続された構成を有する。半導体装置100Bは、このような構成を有する点で、上記半導体装置100Aと相違する。
Therefore, the selective regrowth ohmic contact technique as described above is employed for connecting the source electrode 130 and the drain electrode 140 to the semiconductor layer 110 .
A semiconductor device 100B shown in FIG. 1B is an example of a HEMT that employs the selective re-growth ohmic contact technology. In the semiconductor device 100B, an n-type semiconductor region 181 and an n-type semiconductor region 182 (regrowth regions) are provided in the recesses 171 and 172 provided in the semiconductor layer 110, respectively, and the source electrode 130 and the drain electrode 140 are respectively provided thereon. It has a connected configuration. The semiconductor device 100B differs from the semiconductor device 100A in that it has such a configuration.

半導体装置100Bにおいて、リセス171及びリセス172は、例えば、電子供給層112を貫通して電子走行層111に達し、リセス171及びリセス172の底面が電子走行層111に生成される2DEG1aよりも深い位置となるように、設けられる。このようなリセス171及びリセス172に、例えば、MOCVD法を用いて、それぞれn型半導体領域181及びn型半導体領域182が成長(再成長)され、形成される。n型半導体領域181及びn型半導体領域182には、例えば、n型GaNが用いられる。形成されたn型半導体領域181及びn型半導体領域182に、それぞれソース電極130及びドレイン電極140が接続される。 In the semiconductor device 100B, the recesses 171 and 172 penetrate the electron supply layer 112 to reach the electron transit layer 111, and the bottoms of the recesses 171 and 172 are deeper than the 2DEG1a generated in the electron transit layer 111. is provided so that An n-type semiconductor region 181 and an n-type semiconductor region 182 are grown (re-grown) in the recess 171 and the recess 172 using, for example, MOCVD, respectively. For example, n-type GaN is used for the n-type semiconductor regions 181 and 182 . A source electrode 130 and a drain electrode 140 are connected to the formed n-type semiconductor regions 181 and 182, respectively.

半導体装置100Bでは、電子走行層111に生成されるチャネルの2DEG1aが、比較的低抵抗のn型半導体領域181及びn型半導体領域182と接続され、2DEG1aとn型半導体領域181及びn型半導体領域182との間の抵抗R2が比較的低くなる。そして、比較的低抵抗のn型半導体領域181及びn型半導体領域182に、それぞれソース電極130及びドレイン電極140が接続される。これにより、2DEG1aと、ソース電極130及びドレイン電極140との間の抵抗が比較的低くなる。そのため、半導体装置100Bでは、それが備えるトランジスタ素子の、チャネルを介したソース電極130とドレイン電極140との間のオン抵抗が比較的低くなる。オン抵抗が低くなることで、半導体装置100Bのソース電極130とドレイン電極140との間の大電流化が可能になり、半導体装置100Bの高出力化が可能になる。 In the semiconductor device 100B, the 2DEG1a of the channel generated in the electron transit layer 111 is connected to the n-type semiconductor region 181 and the n-type semiconductor region 182 of relatively low resistance, and the 2DEG1a, the n-type semiconductor region 181 and the n-type semiconductor region are connected to each other. 182 becomes relatively low. A source electrode 130 and a drain electrode 140 are connected to the relatively low-resistance n-type semiconductor regions 181 and 182, respectively. Thereby, the resistance between the 2DEG1a and the source electrode 130 and the drain electrode 140 becomes relatively low. Therefore, in the semiconductor device 100B, the on-resistance between the source electrode 130 and the drain electrode 140 via the channel of the transistor element included therein is relatively low. Lowering the on-resistance enables a larger current to flow between the source electrode 130 and the drain electrode 140 of the semiconductor device 100B, thereby enabling a higher output of the semiconductor device 100B.

ここで、上記n型半導体領域181及びn型半導体領域182のような再成長領域の形成方法の一例について、図2を参照して説明する。
図2は再成長領域の形成方法の一例について説明する図である。図2(A)~図2(D)には再成長領域形成の各工程の要部断面図を模式的に示している。
Here, an example of a method of forming a regrown region such as the n-type semiconductor region 181 and the n-type semiconductor region 182 will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a diagram explaining an example of a method of forming a regrown region. FIGS. 2A to 2D schematically show cross-sectional views of essential parts of each step of forming a regrown region.

まず、図2(A)に示すように、電子走行層111上に電子供給層112が設けられた半導体層110が準備され、その電子供給層112上に、開口部190aを有するマスク190が形成される。 First, as shown in FIG. 2A, a semiconductor layer 110 having an electron supply layer 112 provided on an electron transit layer 111 is prepared, and a mask 190 having an opening 190a is formed on the electron supply layer 112. be done.

半導体層110は、例えば、MOCVD法を用いて、下地基板(図示せず)上に成長されたGaN等の電子走行層111上に、AlGaN等の電子供給層112が成長されて、準備される。半導体層110には、Arのイオン注入等によって不活性領域150が形成されると共に、その不活性領域150によって画定される活性領域160が形成される。このような半導体層110上に、マスク190が形成される。 The semiconductor layer 110 is prepared by growing an electron supply layer 112 such as AlGaN on an electron transit layer 111 such as GaN grown on a base substrate (not shown) by MOCVD, for example. . In the semiconductor layer 110, an inactive region 150 is formed by Ar ion implantation or the like, and an active region 160 defined by the inactive region 150 is formed. A mask 190 is formed on the semiconductor layer 110 as described above.

マスク190には、SiN(窒化シリコン)等の絶縁膜が用いられる。例えば、プラズマCVD法等を用いて、電子供給層112上にSiN等のマスク190が形成される。そのマスク190に、フォトリソグラフィ技術、及びF(フッ素)系ガスを用いたRIE(Reactive Ion Etching)等のドライエッチング技術により、再成長領域を形成する半導体層110の部位に対応して開口部190aが形成される。開口部190aは、活性領域160における半導体層110の部位に形成される。 An insulating film such as SiN (silicon nitride) is used for the mask 190 . For example, a mask 190 such as SiN is formed on the electron supply layer 112 using plasma CVD or the like. Openings 190a corresponding to portions of the semiconductor layer 110 forming regrown regions are formed in the mask 190 by photolithography and dry etching such as RIE (Reactive Ion Etching) using F (fluorine) gas. is formed. The opening 190 a is formed in the semiconductor layer 110 in the active region 160 .

次いで、図2(B)に示すように、マスク190の開口部190aから露出する半導体層110の部位が、Cl(塩素)系ガスを用いたRIE等のドライエッチング技術によって除去され、リセス170(上記図1(B)のリセス171又はリセス172に相当)が形成される。リセス170は、例えば、半導体層110の電子供給層112を貫通して電子走行層111に達し、リセス170の底面が電子走行層111に生成される2DEG1aよりも深い位置となるように、形成される。 Next, as shown in FIG. 2B, the portion of the semiconductor layer 110 exposed through the opening 190a of the mask 190 is removed by a dry etching technique such as RIE using Cl (chlorine) gas, and the recess 170 ( (corresponding to the recess 171 or 172 in FIG. 1B) is formed. The recess 170 is formed, for example, through the electron supply layer 112 of the semiconductor layer 110 to reach the electron transit layer 111, and the bottom surface of the recess 170 is positioned deeper than the 2DEG1a generated in the electron transit layer 111. be.

次いで、図2(C)に示すように、半導体層110に形成されたリセス170に、例えば、MOCVD法を用いて、再成長領域としてn型GaN等のn型半導体領域180(上記図1(B)のn型半導体領域181又はn型半導体領域182に相当)が再成長され、形成される。例えば、n型半導体領域180としてn型GaNを再成長する場合、MOCVD法では、主原料としてトリメチルガリウム(Tri-Methyl-Gallium;TMGa)及びNH(アンモニア)が用いられ、n型ドーパント原料としてSiH(シラン)やGeH(ゲルマン)が用いられる。 Next, as shown in FIG. 2C, the recess 170 formed in the semiconductor layer 110 is formed with an n-type semiconductor region 180 such as n-type GaN as a regrowth region (see FIG. B) corresponding to the n-type semiconductor region 181 or the n-type semiconductor region 182) is regrown and formed. For example, when n-type GaN is regrown as the n-type semiconductor region 180, the MOCVD method uses tri-methyl-gallium (TMGa) and NH 3 (ammonia) as main raw materials, and SiH 4 (silane) and GeH 4 (germane) are used.

その後、図2(D)に示すように、半導体層110上のマスク190が、HF(フッ化水素)等を用いたウェットエッチング技術によって除去される。これにより、活性領域160の半導体層110に形成されたリセス170に、再成長領域としてn型半導体領域180が形成された構造が得られる。 After that, as shown in FIG. 2D, the mask 190 on the semiconductor layer 110 is removed by a wet etching technique using HF (hydrogen fluoride) or the like. As a result, a structure in which an n-type semiconductor region 180 is formed as a regrown region in the recess 170 formed in the semiconductor layer 110 of the active region 160 is obtained.

ところが、このような再成長領域の形成時には、マスク190の開口部190a又はそこに形成されるリセス170の配置によって、n型半導体領域180の成長レートに違いが生じることがある。この点について、図3を参照して説明する。 However, when forming such a regrown region, the growth rate of the n-type semiconductor region 180 may differ depending on the opening 190a of the mask 190 or the arrangement of the recess 170 formed therein. This point will be described with reference to FIG.

図3は再成長領域の成長レートの違いについて説明する図である。図3にはマスクが形成された半導体層の要部平面図を模式的に示している。
例えば、図3に示すような場合、即ち、半導体層110上に形成されるマスク190に、開口部190a群が比較的密である領域191と、比較的疎である領域192とが含まれる場合を考える。マスク190の開口部190a群が比較的密である領域191の半導体層110には、比較的密にリセス170群が形成される。一方、マスク190の開口部190a群が比較的疎である領域192の半導体層110には、比較的疎にリセス170群が形成される。このような領域191及び領域192を含むマスク190が形成され、その開口部190a群にリセス170が形成された半導体層110に対し、上記のように、MOCVD法を用いて、n型GaN等のn型半導体領域180が形成される。
FIG. 3 is a diagram for explaining the difference in growth rate of regrown regions. FIG. 3 schematically shows a plan view of essential parts of a semiconductor layer on which a mask is formed.
For example, the case shown in FIG. 3, that is, the case where the mask 190 formed on the semiconductor layer 110 includes a region 191 in which the openings 190a are relatively dense and a region 192 in which the openings 190a are relatively sparse. think of. A group of recesses 170 is formed relatively densely in the semiconductor layer 110 in the region 191 where the group of openings 190a of the mask 190 is relatively dense. On the other hand, a group of recesses 170 is formed relatively sparsely in the semiconductor layer 110 in the region 192 where the group of openings 190a of the mask 190 is relatively sparse. A mask 190 including such regions 191 and 192 is formed, and the semiconductor layer 110 in which the recesses 170 are formed in the openings 190a is subjected to MOCVD as described above to form n-type GaN or the like. An n-type semiconductor region 180 is formed.

その際、n型半導体領域180の主原料の原子183、例えばGa(ガリウム)原子は、マスク190の開口部190aの半導体層110上のほか、その開口部190aの外側のマスク190上にも供給される。マスク190上に供給された主原料の原子183は、マスク190上を拡散し得る。マスク190上を拡散する主原料の原子183は、開口部190aに移動すると、半導体層110のリセス170に形成されるn型半導体領域180の再成長に消費され得る。マスク190上を拡散する主原料の原子183が開口部190aに移動してn型半導体領域180の再成長に消費される場合には、当該原子183が開口部190aに移動しない場合に比べて、開口部190aに再成長されるn型半導体領域180の成長レートが速くなる。 At that time, the atoms 183 of the main raw material of the n-type semiconductor region 180, such as Ga (gallium) atoms, are supplied not only on the semiconductor layer 110 in the opening 190a of the mask 190 but also on the mask 190 outside the opening 190a. be done. Atoms 183 of the primary material supplied on the mask 190 can diffuse on the mask 190 . Atoms 183 of the main material diffusing on the mask 190 move to the opening 190 a and can be consumed in the re-growth of the n-type semiconductor region 180 formed in the recess 170 of the semiconductor layer 110 . When the atoms 183 of the main material diffusing on the mask 190 move to the opening 190a and are consumed for the re-growth of the n-type semiconductor region 180, compared to the case where the atoms 183 do not move to the opening 190a, The growth rate of the n-type semiconductor region 180 regrown in the opening 190a is increased.

マスク190の開口部190a群が比較的疎である領域192では、開口部190a群の周囲に比較的大面積でマスク190が存在するため、マスク190上を拡散して開口部190a群に移動してくる主原料の原子183の量が比較的多くなり易い。そして、開口部190a群が比較的疎である領域192では、単位面積当たりの開口部190a群の数が少ないため、1個当たりの開口部190aに到達する主原料の原子183の量も多くなり易い。その結果、開口部190a群が比較的疎である領域192では、開口部190a群が比較的密である領域191に比べて、リセス170に再成長されるn型半導体領域180の成長レートが速くなり易い。 In a region 192 where the group of openings 190a of the mask 190 is relatively sparse, since the mask 190 exists in a relatively large area around the group of openings 190a, the light diffuses over the mask 190 and moves to the group of openings 190a. The amount of atoms 183 in the incoming main raw material tends to be relatively large. In a region 192 where the group of openings 190a is relatively sparse, the number of groups of openings 190a per unit area is small, so the amount of atoms 183 of the main raw material reaching each opening 190a also increases. easy. As a result, the growth rate of the n-type semiconductor region 180 regrown in the recess 170 is faster in the region 192 in which the group of openings 190a is relatively sparse than in the region 191 in which the group of openings 190a is relatively dense. easy to become

n型半導体領域180の成長レートが速くなると、ドーパント原料の原子、例えばSi(シリコン)原子やGe(ゲルマニウム)原子の取り込み量が減少し、得られるn型半導体領域180の抵抗が高くなり易い。即ち、マスク190の開口部190a群が比較的疎である領域192に再成長されるn型半導体領域180は、開口部190a群が比較的密である領域191に再成長されるn型半導体領域180に比べて、速い成長レートで再成長され易く、抵抗が高くなり易い。 As the growth rate of the n-type semiconductor region 180 increases, the amount of atoms of the dopant material, such as Si (silicon) atoms and Ge (germanium) atoms, decreases, and the resistance of the resulting n-type semiconductor region 180 tends to increase. That is, the n-type semiconductor region 180 regrown in the region 192 where the openings 190a of the mask 190 are relatively sparse is the n-type semiconductor region regrowth in the region 191 where the openings 190a are relatively dense. Compared to 180, it tends to be regrown at a faster growth rate and tends to have a higher resistance.

尚、MOCVD法を用いたn型半導体領域180の再成長時には、Ga原子等の主原料の原子183のほか、Si原子やGe原子といったドーパント原料の原子も、マスク190上に供給され得る。但し、ドーパント原料の原子は、主原料の原子183に比べて、マスク190上での滞在(吸着)時間が短く、拡散距離が短い。そのため、マスク190上に供給されたドーパント原料の原子が開口部190aに到達し、そこでの再成長に消費される確率は比較的低くなる。その結果、マスク190上に供給されて拡散する主原料の原子183の開口部190aへの移動によって成長レートが速くなるn型半導体領域180では、ドーパント原料の原子の取り込み量が減少し、抵抗が高くなり易い。 When the n-type semiconductor region 180 is regrown using the MOCVD method, dopant material atoms such as Si atoms and Ge atoms can be supplied onto the mask 190 in addition to the main material atoms 183 such as Ga atoms. However, the atoms of the dopant raw material have a shorter stay (adsorption) time on the mask 190 and a shorter diffusion distance than the atoms 183 of the main raw material. Therefore, the probability that atoms of the dopant material supplied onto the mask 190 reach the openings 190a and are consumed for regrowth there is relatively low. As a result, in the n-type semiconductor region 180, the growth rate of which increases due to movement of the atoms 183 of the main material supplied and diffused onto the mask 190 to the openings 190a, the amount of atoms of the dopant material taken in decreases, and the resistance increases. easy to get high.

図4は再成長領域の成長レートとトランジスタ素子のオン抵抗との関係の一例を示す図である。
図4において、横軸は活性領域に設けられてトランジスタ素子の電極(オーミック電極)と接続されるn型半導体領域(再成長領域)の成長レート[nm/min]を表し、縦軸はトランジスタ素子のオン抵抗[Ω・mm]を表している。図4に示すように、n型半導体領域の成長レートが速くなると、トランジスタ素子のオン抵抗が高くなる傾向が認められる。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the growth rate of the regrown region and the on-resistance of the transistor element.
In FIG. 4, the horizontal axis represents the growth rate [nm/min] of the n-type semiconductor region (regrowth region) provided in the active region and connected to the electrode (ohmic electrode) of the transistor element, and the vertical axis represents the transistor element. on-resistance [Ω·mm]. As shown in FIG. 4, when the growth rate of the n-type semiconductor region increases, the on-resistance of the transistor element tends to increase.

以上述べたように、MOCVD法を用いた再成長領域の形成時には、マスク上を拡散する主原料の原子の影響により、そのマスクの開口部の半導体層に再成長領域として形成されるn型半導体領域の成長レートに違いが生じることが起こり得る。尚、このようなn型半導体領域の成長レートの違いは、1つの半導体層に形成される異なるn型半導体領域間に限らず、異なる半導体層にそれぞれ形成されるn型半導体領域間でも起こり得る。n型半導体領域の成長レートに違いが生じると、取り込まれるn型ドーパントの量が変動し、形成されるn型半導体領域の抵抗に違いが生じる。その結果、ソース電極やドレイン電極のような電極と接続される、十分に低抵抗なn型半導体領域を有する半導体装置を、安定して実現することができないことが起こり得る。 As described above, when the regrown region is formed using the MOCVD method, the n-type semiconductor is formed as the regrown region in the semiconductor layer at the opening of the mask due to the influence of the atoms of the main raw material diffused on the mask. It can happen that the regions grow at different rates. The difference in the growth rate of the n-type semiconductor regions is not limited to different n-type semiconductor regions formed in one semiconductor layer, but can occur between n-type semiconductor regions formed in different semiconductor layers. . Differences in the growth rate of the n-type semiconductor regions lead to variations in the amount of incorporated n-type dopants, which causes differences in the resistance of the formed n-type semiconductor regions. As a result, it may not be possible to stably realize a semiconductor device having an n-type semiconductor region with sufficiently low resistance, which is connected to electrodes such as a source electrode and a drain electrode.

以上のような点に鑑み、ここでは以下に実施の形態として示すような手法を用い、電極の接続のために半導体層に再成長される半導体領域の成長レートに違いが生じることを抑え、電極と接続される低抵抗の半導体領域を有する半導体装置を安定して実現する。 In view of the above points, here, a method shown as an embodiment below is used to suppress the difference in the growth rate of the semiconductor region regrown in the semiconductor layer for connection of the electrode. To stably realize a semiconductor device having a low-resistance semiconductor region connected to a

[第1の実施の形態]
図5は第1の実施の形態に係る半導体装置の一例について説明する図である。図5には第1の実施の形態に係る半導体装置の一例の要部断面図を模式的に示している。
[First embodiment]
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 5 schematically shows a fragmentary cross-sectional view of an example of the semiconductor device according to the first embodiment.

図5に示す半導体装置1は、HEMTの一例である。半導体装置1は、半導体層10、その活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22、並びに、ゲート電極30、ソース電極40及びドレイン電極50を含む。半導体装置1は更に、半導体層10の不活性領域AR2に設けられるn型半導体領域61及びn型半導体領域62を含む。 A semiconductor device 1 shown in FIG. 5 is an example of a HEMT. The semiconductor device 1 includes a semiconductor layer 10, an n-type semiconductor region 21 and an n-type semiconductor region 22 provided in its active region AR1, a gate electrode 30, a source electrode 40 and a drain electrode 50. FIG. The semiconductor device 1 further includes an n-type semiconductor region 61 and an n-type semiconductor region 62 provided in the inactive region AR2 of the semiconductor layer 10 .

半導体層10は、電子走行層11及び電子供給層12を含む。例えば、電子走行層11にGaNが用いられ、電子供給層12にAlGaNが用いられる。電子走行層11の、電子供給層12との接合界面近傍に、2DEG1aが生成される。2DEG1aは、半導体層10に設けられた不活性領域AR2によって画定される活性領域AR1に生成される。不活性領域AR2は、半導体層10へのArのイオン注入等によって素子分離領域として形成される領域である。活性領域AR1は、そのような素子分離領域によって画定される素子領域として形成される領域である。 The semiconductor layer 10 includes an electron transit layer 11 and an electron supply layer 12 . For example, GaN is used for the electron transit layer 11 and AlGaN is used for the electron supply layer 12 . A 2DEG 1 a is generated in the vicinity of the bonding interface between the electron transit layer 11 and the electron supply layer 12 . 2DEG1a is generated in an active region AR1 defined by an inactive region AR2 provided in the semiconductor layer 10. FIG. The inactive region AR2 is a region formed as an element isolation region by ion implantation of Ar into the semiconductor layer 10 or the like. The active region AR1 is a region formed as an element region defined by such an element isolation region.

n型半導体領域21及びn型半導体領域22は、活性領域AR1における半導体層10の一方の面(電子供給層12側の面)10a側に設けられたリセス71及びリセス72にそれぞれ設けられる。リセス71及びリセス72は、例えば、電子供給層12を貫通して電子走行層11に達し、リセス71及びリセス72の底面が電子走行層11に生成される2DEG1aよりも深い位置となるように、設けられる。このようなリセス71及びリセス72に、例えば、MOCVD法を用いて、それぞれn型半導体領域21及びn型半導体領域22が再成長され、形成される。n型半導体領域21及びn型半導体領域22には、例えば、n型GaNが用いられる。尚、活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22を、再成長領域、再成長層等とも称する。 The n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 are provided in recesses 71 and 72, respectively, provided on one surface (surface on the electron supply layer 12 side) 10a of the semiconductor layer 10 in the active region AR1. For example, the recesses 71 and 72 penetrate the electron supply layer 12 and reach the electron transit layer 11. be provided. The n-type semiconductor regions 21 and 22 are regrown in the recesses 71 and 72, respectively, by MOCVD, for example. For example, n-type GaN is used for the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 . The n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 provided in the active region AR1 are also called regrowth regions, regrowth layers, and the like.

ゲート電極30は、活性領域AR1における半導体層10の面10a側に設けられる。図5の例では、ゲート電極30は、半導体層10の面10a(電子供給層12)上に設けられる。ゲート電極30は、活性領域AR1に設けられたn型半導体領域21とn型半導体領域22との間に位置し、n型半導体領域21及びn型半導体領域22(並びにその上に設けられるソース電極40及びドレイン電極50)とは接続されないように、設けられる。ゲート電極30には、Ni(ニッケル)、Au(金)等の金属が用いられる。ゲート電極30は、ショットキー電極として機能するように設けられる。 The gate electrode 30 is provided on the surface 10a side of the semiconductor layer 10 in the active region AR1. In the example of FIG. 5, the gate electrode 30 is provided on the surface 10a of the semiconductor layer 10 (the electron supply layer 12). The gate electrode 30 is located between the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 provided in the active region AR1, and is connected to the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 (and the source electrode provided thereon). 40 and drain electrode 50). A metal such as Ni (nickel) or Au (gold) is used for the gate electrode 30 . Gate electrode 30 is provided to function as a Schottky electrode.

ソース電極40及びドレイン電極50は、半導体層10の面10a側に、ゲート電極30を挟むように設けられる。ソース電極40は、半導体層10のリセス71に設けられたn型半導体領域21上に位置し、n型半導体領域21と接続されるように、設けられる。ドレイン電極50は、半導体層10のリセス72に設けられたn型半導体領域22上に位置し、n型半導体領域22と接続されるように、設けられる。ソース電極40及びドレイン電極50には、Ti(チタン)、Al(アルミニウム)等の金属が用いられる。ソース電極40及びドレイン電極50は、オーミック電極として機能するように設けられる。 The source electrode 40 and the drain electrode 50 are provided on the surface 10a side of the semiconductor layer 10 so as to sandwich the gate electrode 30 therebetween. The source electrode 40 is located on the n-type semiconductor region 21 provided in the recess 71 of the semiconductor layer 10 and is provided so as to be connected to the n-type semiconductor region 21 . The drain electrode 50 is located on the n-type semiconductor region 22 provided in the recess 72 of the semiconductor layer 10 and is provided so as to be connected to the n-type semiconductor region 22 . Metals such as Ti (titanium) and Al (aluminum) are used for the source electrode 40 and the drain electrode 50 . The source electrode 40 and the drain electrode 50 are provided to function as ohmic electrodes.

半導体装置1の動作時には、ソース電極40とドレイン電極50との間に所定電圧が供給され、ゲート電極30に所定ゲート電圧が供給される。ソース電極40とドレイン電極50との間の電子走行層11にキャリアの電子が輸送されるチャネルが形成され、半導体装置1のトランジスタ機能が実現される。 During operation of the semiconductor device 1 , a predetermined voltage is supplied between the source electrode 40 and the drain electrode 50 and a predetermined gate voltage is supplied to the gate electrode 30 . A channel through which carrier electrons are transported is formed in the electron transit layer 11 between the source electrode 40 and the drain electrode 50, and the transistor function of the semiconductor device 1 is realized.

半導体装置1では、電子走行層11に生成されるチャネルの2DEG1aが、比較的低抵抗のn型半導体領域21及びn型半導体領域22と接続され、2DEG1aとn型半導体領域21及びn型半導体領域22との間の抵抗が低減される。そして、比較的低抵抗のn型半導体領域21及びn型半導体領域22に、それぞれソース電極40及びドレイン電極50が接続される。これにより、2DEG1aと、ソース電極40及びドレイン電極50との間の抵抗が比較的低くなる。そのため、半導体装置1では、そのトランジスタ機能を有する素子(トランジスタ素子)の、チャネルを介したソース電極40とドレイン電極50との間のオン抵抗が比較的低くなる。オン抵抗が低くなることで、半導体装置1のソース電極40とドレイン電極50との間の大電流化が可能になり、半導体装置1の高出力化が可能になる。 In the semiconductor device 1, the 2DEG 1a of the channel generated in the electron transit layer 11 is connected to the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 having relatively low resistance, and the 2DEG 1a and the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region are connected to each other. 22 is reduced. A source electrode 40 and a drain electrode 50 are connected to the relatively low-resistance n-type semiconductor regions 21 and 22, respectively. Thereby, the resistance between the 2DEG1a and the source electrode 40 and the drain electrode 50 becomes relatively low. Therefore, in the semiconductor device 1, the on-resistance between the source electrode 40 and the drain electrode 50 via the channel of the element having the transistor function (transistor element) is relatively low. Since the on-resistance is lowered, a large current can flow between the source electrode 40 and the drain electrode 50 of the semiconductor device 1, and the output of the semiconductor device 1 can be increased.

半導体装置1では、トランジスタ素子が形成される活性領域AR1に隣接しその活性領域AR1を画定する不活性領域AR2に、n型半導体領域61及びn型半導体領域62が設けられる。不活性領域AR2に設けられるn型半導体領域61及びn型半導体領域62には、例えば、活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22と同様に、n型GaNが用いられる。尚、不活性領域AR2に設けられるn型半導体領域61及びn型半導体領域62を、ダミー再成長領域、ダミー再成長層等とも称する。 In the semiconductor device 1, an n-type semiconductor region 61 and an n-type semiconductor region 62 are provided in an inactive region AR2 adjacent to and defining an active region AR1 in which a transistor element is formed. For the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 provided in the inactive region AR2, n-type GaN is used, for example, like the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 provided in the active region AR1. . The n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 provided in the inactive region AR2 are also referred to as dummy regrowth regions, dummy regrowth layers, and the like.

n型半導体領域61及びn型半導体領域62は、不活性領域AR2における半導体層10の面10a側に設けられたリセス81及びリセス82にそれぞれ設けられる。リセス81及びリセス82は、例えば、活性領域AR1を囲むように、断続的又は連続的に設けられる。リセス81及びリセス82は、例えば、n型半導体領域21及びn型半導体領域22がそれぞれ設けられるリセス71及びリセス72と同一或いは同等の深さで設けられる。このようなリセス81及びリセス82に、例えば、MOCVD法を用いて、それぞれn型半導体領域61及びn型半導体領域62が再成長され、形成される。この時、n型半導体領域61及びn型半導体領域62は、n型半導体領域21及びn型半導体領域22と同時に形成される。後述のように、半導体層10の面10aに対し、n型半導体領域61及びn型半導体領域62の、面10a側の端面61a及び端面62aは、n型半導体領域21及びn型半導体領域22の、面10a側の端面21a及び端面22aよりも、高い位置となる。 The n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 are provided in recesses 81 and 82, respectively, provided on the surface 10a side of the semiconductor layer 10 in the inactive region AR2. The recesses 81 and 82 are intermittently or continuously provided, for example, so as to surround the active region AR1. The recesses 81 and 82 are provided, for example, with the same or equivalent depths as the recesses 71 and 72 in which the n-type semiconductor regions 21 and 22 are provided, respectively. An n-type semiconductor region 61 and an n-type semiconductor region 62 are regrown in the recesses 81 and 82, respectively, using, for example, the MOCVD method. At this time, the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 are formed simultaneously with the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 . As will be described later, with respect to the surface 10a of the semiconductor layer 10, the end surfaces 61a and 62a of the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 on the side of the surface 10a are the same as those of the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22. , higher than the end face 21a and the end face 22a on the side of the surface 10a.

不活性領域AR2に設けられるn型半導体領域61及びn型半導体領域62は、活性領域AR1から離間して位置するように、設けられる。即ち、n型半導体領域61及びn型半導体領域62は、半導体層10内において、活性領域AR1(及びそこに設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22)とは接触しないように、設けられる。n型半導体領域61及びn型半導体領域62(リセス81及びリセス82)は、活性領域AR1に隣接する不活性領域AR2の、活性領域AR1からの距離D1が、50μm以上の位置に、設けられることが好ましい。n型半導体領域61及びn型半導体領域62が、活性領域AR1からの距離D1が50μm未満の範囲に位置すると、次のような恐れがあるためである。即ち、半導体層10内における、n型半導体領域61及びn型半導体領域62と、活性領域AR1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22や2DEG1aとの電気的な作用(容量結合等)により、トランジスタ素子の動作に影響が出る恐れがあるためである。但し、後述のように、n型半導体領域61及びn型半導体領域62は、活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22(リセス71及びリセス72)からの距離、図5の例では活性領域AR1からの距離D1が、500μm以内の位置に、設けられることが好ましい。 The n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 provided in the inactive region AR2 are provided so as to be positioned apart from the active region AR1. That is, the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 are provided in the semiconductor layer 10 so as not to contact the active region AR1 (and the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 provided therein). be done. The n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 (recess 81 and recess 82) are provided at positions where the distance D1 from the active region AR1 in the inactive region AR2 adjacent to the active region AR1 is 50 μm or more. is preferred. This is because if the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 are located in a range where the distance D1 from the active region AR1 is less than 50 μm, the following fears may occur. That is, due to the electrical action (capacitive coupling, etc.) between the n-type semiconductor regions 61 and 62 in the semiconductor layer 10 and the n-type semiconductor regions 21 and 22 of the active region AR1 and 2DEG1a, , the operation of the transistor element may be affected. However, as will be described later, the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 are separated from the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 (the recess 71 and the recess 72) provided in the active region AR1. In the example of 1), it is preferable that the distance D1 from the active region AR1 is within 500 μm.

上記構成を有する半導体装置1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22並びにn型半導体領域61及びn型半導体領域62の、MOCVD法を用いた再成長時には、半導体層10の面10aに、それらを再成長する部位に開口部群を有するマスクが形成される。このマスクの開口部群にリセス71及びリセス72並びにリセス81及びリセス82が形成され、これらにそれぞれn型半導体領域21及びn型半導体領域22並びにn型半導体領域61及びn型半導体領域62が再成長される。n型半導体領域21及びn型半導体領域22並びにn型半導体領域61及びn型半導体領域62の主原料の原子(Ga原子等)は、リセス71及びリセス72並びにリセス81及びリセス82のほか、マスク上にも供給される。マスク上に供給された主原料の原子は、マスク上を拡散し得る。 When the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 and the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 of the semiconductor device 1 having the above configuration are regrown using the MOCVD method, on the surface 10a of the semiconductor layer 10, A mask is formed having openings where they will be regrown. Recesses 71 and 72 and recesses 81 and 82 are formed in the openings of this mask, and the n-type semiconductor regions 21 and 22 and the n-type semiconductor regions 61 and 62 are respectively formed in these recesses. be grown. Atoms (such as Ga atoms) of the main material of the n-type semiconductor regions 21 and 22 and the n-type semiconductor regions 61 and 62 are formed in the recesses 71 and 72 and the recesses 81 and 82 as well as the mask. Also supplied on top. Atoms of the main material supplied on the mask can diffuse on the mask.

尚、ドーパント原料の原子は、主原料の原子に比べて、マスク上での滞在時間が短く、拡散距離も短いため、主原料の原子ほどのマスク上での拡散は生じない。
不活性領域AR2に対応したマスク上を拡散する主原料の原子は、不活性領域AR2に設けられたリセス81及びリセス82に対応したマスクの開口部群に移動し、n型半導体領域61及びn型半導体領域62の再成長に消費され易くなる。その結果、不活性領域AR2に対応したマスク上を拡散する主原料の原子が、活性領域AR1に設けられたリセス71及びリセス72に対応したマスクの開口部群に移動することが抑えられ、n型半導体領域21及びn型半導体領域22の再成長に消費されることが抑えられる。そのため、活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22の成長レートが、不活性領域AR2に対応したマスク上を拡散する主原料の原子の影響によって速くなることが抑えられ、安定化される。
Since the dopant material atoms stay on the mask for a shorter time and have a shorter diffusion distance than the main material atoms, they do not diffuse on the mask as much as the main material atoms.
Atoms of the main material diffusing on the mask corresponding to the inactive region AR2 move to a group of openings in the mask corresponding to the recesses 81 and 82 provided in the inactive region AR2, and move to the n-type semiconductor regions 61 and n-type semiconductor regions 61 and 82. It becomes easy to be consumed for the re-growth of the semiconductor region 62 . As a result, the atoms of the main material diffusing on the mask corresponding to the inactive region AR2 are prevented from moving to the openings of the mask corresponding to the recesses 71 and 72 provided in the active region AR1. Consumption for regrowth of the type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 is suppressed. Therefore, the growth rate of the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 provided in the active region AR1 is suppressed from increasing due to the influence of the atoms of the main material diffusing on the mask corresponding to the inactive region AR2. stabilized.

不活性領域AR2に対応したマスク上を拡散する主原料の原子を、n型半導体領域61及びn型半導体領域62の再成長に消費され易くし、n型半導体領域21及びn型半導体領域22の再成長に消費され難くするために、マスクの開口部群の配置が調整される。それにより、半導体層10に形成されるリセス71及びリセス72並びにリセス81及びリセス82の配置が調整される。リセス81及びリセス82(n型半導体領域61及びn型半導体領域62)は、リセス71及びリセス72(n型半導体領域21及びn型半導体領域22)からの距離が500μm以内の位置に、設けられることが好ましい。リセス81及びリセス82の、リセス71及びリセス72からの距離が、500μmを上回ると、次のようなことが起こり易くなるためである。即ち、不活性領域AR2に対応したマスク上を拡散する主原料の原子が、リセス71及びリセス72に対応したマスクの開口部群に移動し、n型半導体領域21及びn型半導体領域22の再成長に消費され、それらの成長レートが速まり易くなるためである。 Atoms of the main material diffusing on the mask corresponding to the inactive region AR2 are easily consumed for regrowth of the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62, and the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 The placement of the openings in the mask is adjusted to make it less likely to be consumed by regrowth. Thereby, the arrangement of the recesses 71 and 72 and the recesses 81 and 82 formed in the semiconductor layer 10 is adjusted. The recess 81 and the recess 82 (the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62) are provided at positions within 500 μm from the recess 71 and the recess 72 (the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22). is preferred. This is because when the distance of the recess 81 and the recess 82 from the recess 71 and the recess 72 exceeds 500 μm, the following occurs easily. That is, the atoms of the main material diffused on the mask corresponding to the inactive region AR2 move to the mask openings corresponding to the recesses 71 and 72, and the n-type semiconductor regions 21 and 22 are regenerated. This is because they are consumed for growth, and their growth rate tends to increase.

尚、不活性領域AR2に対応したマスク上を拡散する主原料の原子は、n型半導体領域61及びn型半導体領域62の再成長に消費され易くなり、n型半導体領域21及びn型半導体領域22の再成長に消費され難くなる。そのため、不活性領域AR2に設けられるn型半導体領域61及びn型半導体領域62の成長レートは、活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22の成長レートに比べて、相対的に速くなる。その結果、半導体層10の面10aに対し、n型半導体領域61及びn型半導体領域62の、面10a側の端面61a及び端面62aは、n型半導体領域21及びn型半導体領域22の、面10a側の端面21a及び端面22aよりも、高い位置となる。 Atoms of the main raw material diffusing on the mask corresponding to the inactive region AR2 are easily consumed for regrowth of the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62, and the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region It becomes difficult to be consumed by 22 regrowth. Therefore, the growth rate of the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 provided in the inactive region AR2 is relatively higher than the growth rate of the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 provided in the active region AR1. significantly faster. As a result, with respect to the surface 10a of the semiconductor layer 10, the end surface 61a and the end surface 62a of the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 on the side of the surface 10a are the surfaces of the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22. The position is higher than the end face 21a and the end face 22a on the 10a side.

上記のように、活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22は、それらの成長レートが速くなることが抑えられ、安定化される。その結果、n型半導体領域21及びn型半導体領域22のドーパントの取り込み量が減少することが抑えられ、それらの抵抗が高くなることが抑えられる。これにより、ソース電極40及びドレイン電極50と接続される、十分に低抵抗なn型半導体領域21及びn型半導体領域22を有する半導体装置1が、安定して実現される。 As described above, the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 provided in the active region AR1 are stabilized by suppressing an increase in their growth rate. As a result, the amount of dopant incorporated in the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 is prevented from decreasing, and the resistance thereof is prevented from increasing. As a result, the semiconductor device 1 having sufficiently low-resistance n-type semiconductor regions 21 and 22 connected to the source electrode 40 and the drain electrode 50 is stably realized.

尚、活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22に比べて成長レートが速い不活性領域AR2のn型半導体領域61及びn型半導体領域62は、n型半導体領域21及びn型半導体領域22よりもドーパントの取り込み量は少なくなる。 Note that the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 of the inactive region AR2 having a faster growth rate than the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 provided in the active region AR1 are the n-type semiconductor regions 21 and A smaller amount of dopant is taken in than in the n-type semiconductor region 22 .

以上のように不活性領域にn型半導体領域(ダミー再成長領域)を設け、活性領域に設けられるn型半導体領域(再成長領域)の成長レートを抑える手法は、活性領域に設けられるn型半導体領域の配置が疎の場合(成長レートが速くなり易い場合)に有効である。但し、当該手法は、活性領域に設けられるn型半導体領域の配置が密の場合にも、同様に適用可能である。不活性領域にn型半導体領域を設けることで、活性領域に設けられるn型半導体領域の配置が疎の場合に限らず、密の場合でも、活性領域に設けられるn型半導体領域の成長レートを抑え、安定化させることが可能になる。 As described above, the technique of providing an n-type semiconductor region (dummy regrowth region) in the inactive region and suppressing the growth rate of the n-type semiconductor region (regrowth region) provided in the active region is a This is effective when the arrangement of the semiconductor regions is sparse (when the growth rate tends to increase). However, the technique can be similarly applied to the case where the n-type semiconductor regions provided in the active region are densely arranged. By providing the n-type semiconductor region in the inactive region, the growth rate of the n-type semiconductor region provided in the active region can be reduced not only when the arrangement of the n-type semiconductor regions provided in the active region is sparse, but also when the arrangement of the n-type semiconductor regions provided in the active region is dense. It can be suppressed and stabilized.

また、不活性領域にn型半導体領域(ダミー再成長領域)を設けることで、活性領域に設けられる複数のn型半導体領域(再成長領域)の成長レートを安定化させ、活性領域に設けられる異なるn型半導体領域間に生じる成長レートの違いを抑えることが可能になる。更に、1つの半導体層の活性領域に設けられるn型半導体領域間に限らず、異なる半導体層の活性領域に設けられるn型半導体領域間に生じる成長レートの違いを抑えることも可能になる。 Further, by providing an n-type semiconductor region (dummy regrowth region) in the inactive region, the growth rate of a plurality of n-type semiconductor regions (regrowth regions) provided in the active region is stabilized, and the growth rate of the plurality of n-type semiconductor regions (regrowth regions) provided in the active region is stabilized. It is possible to suppress the difference in growth rate between different n-type semiconductor regions. Furthermore, it is possible to suppress the difference in growth rate not only between the n-type semiconductor regions provided in the active regions of one semiconductor layer, but also between the n-type semiconductor regions provided in the active regions of different semiconductor layers.

[第2の実施の形態]
図6及び図7は第2の実施の形態に係る半導体装置の一例について説明する図である。図6には第2の実施の形態に係る半導体装置の要部平面図を模式的に示している。図7には第2の実施の形態に係る半導体装置の要部断面図を模式的に示している。図7は図6のVII-VII断面模式図である。
[Second embodiment]
6 and 7 are diagrams for explaining an example of the semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 6 schematically shows a plan view of essential parts of a semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 7 schematically shows a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.

図6及び図7に示す半導体装置1Aは、HEMTの一例である。半導体装置1Aは、図6及び図7に示すように、半導体層10A、その活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22(再成長領域)、並びに、ゲート電極30、ソース電極40及びドレイン電極50を含む。半導体装置1Aは更に、半導体層10Aの不活性領域AR2に設けられるn型半導体領域61及びn型半導体領域62(ダミー再成長領域)を含む。 A semiconductor device 1A shown in FIGS. 6 and 7 is an example of a HEMT. As shown in FIGS. 6 and 7, the semiconductor device 1A includes a semiconductor layer 10A, an n-type semiconductor region 21 and an n-type semiconductor region 22 (regrowth regions) provided in its active region AR1, a gate electrode 30, a source It includes an electrode 40 and a drain electrode 50 . The semiconductor device 1A further includes an n-type semiconductor region 61 and an n-type semiconductor region 62 (dummy regrowth regions) provided in the inactive region AR2 of the semiconductor layer 10A.

半導体装置1Aの半導体層10Aには、図7に示すように、基板13、初期層14、電子走行層11、スペーサ層15及び電子供給層12が含まれる。
ここで、基板13には、SiC(シリコンカーバイド)、Si、サファイア、GaN、AlN(アルミニウムナイトライド)、ダイヤモンド等の基板が用いられる。基板13は、1種の基板の単層構造であってもよいし、2種以上の基板の積層構造であってもよい。
The semiconductor layer 10A of the semiconductor device 1A includes a substrate 13, an initial layer 14, an electron transit layer 11, a spacer layer 15 and an electron supply layer 12, as shown in FIG.
Here, substrates such as SiC (silicon carbide), Si, sapphire, GaN, AlN (aluminum nitride), and diamond are used for the substrate 13 . The substrate 13 may have a single-layer structure of one type of substrate, or may have a laminated structure of two or more types of substrates.

初期層14は、基板13の一方の面13aに設けられる。初期層14には、AlN、GaN、AlGaN等の窒化物半導体が用いられる。初期層14は、1種の窒化物半導体の単層構造であってもよいし、2種以上の窒化物半導体の積層構造であってもよい。 The initial layer 14 is provided on one surface 13 a of the substrate 13 . A nitride semiconductor such as AlN, GaN, or AlGaN is used for the initial layer 14 . The initial layer 14 may have a single-layer structure of one kind of nitride semiconductor, or may have a laminated structure of two or more kinds of nitride semiconductors.

電子走行層11は、初期層14の、基板13側とは反対側の面14aに設けられる。電子走行層11には、GaN、AlGaN等の窒化物半導体が用いられる。電子走行層11は、1種の窒化物半導体の単層構造であってもよいし、2種以上の窒化物半導体の積層構造であってもよい。例えば、電子走行層11には、i型GaNが用いられる。 The electron transit layer 11 is provided on the surface 14a of the initial layer 14 opposite to the substrate 13 side. A nitride semiconductor such as GaN or AlGaN is used for the electron transit layer 11 . The electron transit layer 11 may have a single-layer structure of one kind of nitride semiconductor, or may have a laminated structure of two or more kinds of nitride semiconductors. For example, i-type GaN is used for the electron transit layer 11 .

スペーサ層15は、電子走行層11の、初期層14側とは反対側の面11aに設けられる。スペーサ層15には、AlN、AlGaN等の窒化物半導体が用いられる。スペーサ層15は、1種の窒化物半導体の単層構造であってもよいし、2種以上の窒化物半導体の積層構造であってもよい。 The spacer layer 15 is provided on the surface 11a of the electron transit layer 11 opposite to the initial layer 14 side. A nitride semiconductor such as AlN or AlGaN is used for the spacer layer 15 . The spacer layer 15 may have a single layer structure of one kind of nitride semiconductor, or may have a laminated structure of two or more kinds of nitride semiconductors.

電子供給層12は、スペーサ層15の、電子走行層11側とは反対側の面15aに設けられる。電子供給層12には、AlGaN、InAlN(インジウムアルミニウムナイトライド)、InAlGaN(インジウムアルミニウムガリウムナイトライド)、AlN、ScAlN(スカンジウムアルミニウムナイトライド)等の窒化物半導体が用いられる。電子供給層12は、1種の窒化物半導体の単層構造であってもよいし、2種以上の窒化物半導体の積層構造であってもよい。 The electron supply layer 12 is provided on the surface 15a of the spacer layer 15 opposite to the electron transit layer 11 side. Nitride semiconductors such as AlGaN, InAlN (indium aluminum nitride), InAlGaN (indium aluminum gallium nitride), AlN, and ScAlN (scandium aluminum nitride) are used for the electron supply layer 12 . The electron supply layer 12 may have a single-layer structure of one kind of nitride semiconductor, or may have a laminated structure of two or more kinds of nitride semiconductors.

半導体装置1Aでは、電子走行層11の、スペーサ層15との接合界面近傍に、2DEG1aが生成される。2DEG1aは、半導体層10Aに設けられた不活性領域AR2によって画定される活性領域AR1に生成される。不活性領域AR2は、半導体層10AへのArのイオン注入等によって素子分離領域として形成される領域である。活性領域AR1は、そのような素子分離領域によって画定される素子領域として形成される領域である。不活性領域AR2は、活性領域AR1を囲むように、活性領域AR1に隣接して、設けられる。2DEG1aが生成される活性領域AR1に、トランジスタ機能を有するトランジスタ素子が形成される。 In the semiconductor device 1A, the 2DEG 1a is generated near the bonding interface between the electron transit layer 11 and the spacer layer 15 . 2DEG1a is generated in an active region AR1 defined by an inactive region AR2 provided in the semiconductor layer 10A. The inactive region AR2 is a region formed as an element isolation region by, for example, Ar ion implantation into the semiconductor layer 10A. The active region AR1 is a region formed as an element region defined by such an element isolation region. The inactive region AR2 is provided adjacent to the active region AR1 so as to surround the active region AR1. A transistor element having a transistor function is formed in the active region AR1 where the 2DEG1a is generated.

半導体層10Aは、例えば、MOCVD法を用いて、基板13の面13aに初期層14が成長され、その面14aに電子走行層11が成長され、その面11aにスペーサ層15が成長され、その面15aに電子供給層12が成長されることで、形成される。 In the semiconductor layer 10A, for example, the MOCVD method is used to grow the initial layer 14 on the surface 13a of the substrate 13, the electron transport layer 11 is grown on the surface 14a, the spacer layer 15 is grown on the surface 11a, and the spacer layer 15 is grown on the surface 14a. It is formed by growing the electron supply layer 12 on the surface 15a.

尚、ここでは図示を省略するが、半導体層10Aには、電子供給層12の、スペーサ層15側とは反対側の面12aに設けられる、GaN等の窒化物半導体を用いたキャップ層等の他の層が更に含まれてもよい。 Although illustration is omitted here, the semiconductor layer 10A includes a cap layer or the like using a nitride semiconductor such as GaN, which is provided on the surface 12a of the electron supply layer 12 opposite to the spacer layer 15 side. Other layers may also be included.

活性領域AR1における半導体層10Aの面10a(この例では電子供給層12の面12a)側に、n型半導体領域21及びn型半導体領域22が設けられる。n型半導体領域21及びn型半導体領域22は、活性領域AR1における半導体層10Aの面10a側に設けられたリセス71及びリセス72にそれぞれ設けられる。リセス71及びリセス72は、例えば、図7に示すように、電子供給層12及びスペーサ層15を貫通して電子走行層11に達し、リセス71及びリセス72の底面が電子走行層11に生成される2DEG1aよりも深い位置となるように、設けられる。このようなリセス71及びリセス72に、例えば、MOCVD法を用いて、それぞれn型半導体領域21及びn型半導体領域22が再成長され、形成される。n型半導体領域21及びn型半導体領域22には、例えば、n型GaNが用いられる。 An n-type semiconductor region 21 and an n-type semiconductor region 22 are provided on the side of the surface 10a of the semiconductor layer 10A (the surface 12a of the electron supply layer 12 in this example) in the active region AR1. The n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 are provided in recesses 71 and 72, respectively, provided on the surface 10a side of the semiconductor layer 10A in the active region AR1. The recesses 71 and 72 reach the electron transit layer 11 through the electron supply layer 12 and the spacer layer 15 as shown in FIG. It is provided so as to be deeper than the 2DEG1a. The n-type semiconductor regions 21 and 22 are regrown in the recesses 71 and 72, respectively, by MOCVD, for example. For example, n-type GaN is used for the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 .

ゲート電極30は、半導体層10Aの面10a側に設けられる。図6及び図7の例では、ゲート電極30は、活性領域AR1及び不活性領域AR2の半導体層10Aの面10a(電子供給層12)上に設けられる。ゲート電極30は、その一部が、活性領域AR1に設けられたn型半導体領域21とn型半導体領域22との間に位置し、n型半導体領域21及びn型半導体領域22(並びにその上に設けられるソース電極40及びドレイン電極50)とは接続されないように、設けられる。ゲート電極30には、Ni、Au等の金属が用いられる。ゲート電極30は、ショットキー電極として機能するように設けられる。尚、ゲート電極30と半導体層10Aの面10aとの間には、酸化物、窒化物又は酸窒化物等が用いられたゲート絶縁膜(図示せず)が介在されてもよい。 The gate electrode 30 is provided on the surface 10a side of the semiconductor layer 10A. In the examples of FIGS. 6 and 7, the gate electrode 30 is provided on the surface 10a (electron supply layer 12) of the semiconductor layer 10A in the active region AR1 and the inactive region AR2. A part of the gate electrode 30 is located between the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 provided in the active region AR1. are provided so as not to be connected to the source electrode 40 and the drain electrode 50) provided in the . A metal such as Ni or Au is used for the gate electrode 30 . Gate electrode 30 is provided to function as a Schottky electrode. A gate insulating film (not shown) made of oxide, nitride, oxynitride, or the like may be interposed between the gate electrode 30 and the surface 10a of the semiconductor layer 10A.

ソース電極40及びドレイン電極50は、半導体層10Aの面10a側に、ゲート電極30を挟むように設けられる。ソース電極40は、その一部が、半導体層10Aのリセス71に設けられたn型半導体領域21上に位置し、n型半導体領域21と接続されるように、設けられる。ドレイン電極50は、その一部が、半導体層10Aのリセス72に設けられたn型半導体領域22上に位置し、n型半導体領域22と接続されるように、設けられる。ソース電極40及びドレイン電極50には、Ti、Al等の金属が用いられる。ソース電極40及びドレイン電極50は、オーミック電極として機能するように設けられる。 The source electrode 40 and the drain electrode 50 are provided on the surface 10a side of the semiconductor layer 10A so as to sandwich the gate electrode 30 therebetween. The source electrode 40 is provided such that a portion thereof is located on the n-type semiconductor region 21 provided in the recess 71 of the semiconductor layer 10A and is connected to the n-type semiconductor region 21 . The drain electrode 50 is provided such that a portion thereof is located on the n-type semiconductor region 22 provided in the recess 72 of the semiconductor layer 10A and is connected to the n-type semiconductor region 22 . A metal such as Ti or Al is used for the source electrode 40 and the drain electrode 50 . The source electrode 40 and the drain electrode 50 are provided to function as ohmic electrodes.

半導体装置1Aの動作時には、ソース電極40とドレイン電極50との間に所定電圧が供給され、ゲート電極30に所定ゲート電圧が供給される。ソース電極40とドレイン電極50との間の電子走行層11にキャリアの電子が輸送されるチャネルが形成され、半導体装置1Aのトランジスタ機能が実現される。 During operation of the semiconductor device 1A, a predetermined voltage is supplied between the source electrode 40 and the drain electrode 50, and a predetermined gate voltage is supplied to the gate electrode 30. FIG. A channel through which carrier electrons are transported is formed in the electron transit layer 11 between the source electrode 40 and the drain electrode 50, and the transistor function of the semiconductor device 1A is realized.

半導体装置1Aでは、電子走行層11に生成されるチャネルの2DEG1aが、比較的低抵抗のn型半導体領域21及びn型半導体領域22と接続され、2DEG1aとn型半導体領域21及びn型半導体領域22との間の抵抗が低減される。これにより、半導体装置1Aでは、2DEG1aと、n型半導体領域21及びn型半導体領域22を介して接続されるソース電極40及びドレイン電極50との間の抵抗が低減され、トランジスタ素子のオン抵抗が低減される。半導体装置1Aでは、電子供給層12を貫通し、更にスペーサ層15を貫通して、電子走行層11の2DEG1aに接続されるように、n型半導体領域21及びn型半導体領域22が設けられる。2DEG1aと半導体層10Aの面10aとの間に、電子供給層12に加え、更にスペーサ層15が介在されても、n型半導体領域21及びn型半導体領域22により、2DEG1aとソース電極40及びドレイン電極50との間の抵抗が効果的に低減される。 In the semiconductor device 1A, the 2DEG 1a of the channel generated in the electron transit layer 11 is connected to the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 having relatively low resistance, and the 2DEG 1a and the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region are connected to each other. 22 is reduced. As a result, in the semiconductor device 1A, the resistance between the 2DEG 1a and the source electrode 40 and the drain electrode 50 connected via the n-type semiconductor regions 21 and 22 is reduced, and the on-resistance of the transistor element is reduced. reduced. In the semiconductor device 1A, an n-type semiconductor region 21 and an n-type semiconductor region 22 are provided so as to penetrate the electron supply layer 12 and the spacer layer 15 so as to be connected to the 2DEG 1a of the electron transit layer 11 . Even if the electron supply layer 12 and the spacer layer 15 are interposed between the 2DEG 1a and the surface 10a of the semiconductor layer 10A, the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 form the 2DEG 1a, the source electrode 40 and the drain. The resistance between electrodes 50 is effectively reduced.

半導体装置1では、トランジスタ素子が形成される活性領域AR1に隣接しその活性領域AR1を画定する不活性領域AR2に、n型半導体領域61及びn型半導体領域62が設けられる。不活性領域AR2に設けられるn型半導体領域61及びn型半導体領域62には、例えば、活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22と同様に、n型GaNが用いられる。 In the semiconductor device 1, an n-type semiconductor region 61 and an n-type semiconductor region 62 are provided in an inactive region AR2 adjacent to and defining an active region AR1 in which a transistor element is formed. For the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 provided in the inactive region AR2, n-type GaN is used, for example, like the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 provided in the active region AR1. .

n型半導体領域61及びn型半導体領域62は、不活性領域AR2における半導体層10Aの面10a側に設けられたリセス81及びリセス82にそれぞれ設けられる。リセス81及びリセス82は、例えば、活性領域AR1を囲むように、設けられる。図6及び図7の例では、不活性領域AR2の、活性領域AR1を挟んだ両側にそれぞれ、平面視でコ字形状のリセス81及びリセス82が設けられる。リセス81及びリセス82は、例えば、図7に示すように、n型半導体領域21及びn型半導体領域22がそれぞれ設けられるリセス71及びリセス72と同一或いは同等の深さで設けられる。 The n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 are respectively provided in recesses 81 and 82 provided on the surface 10a side of the semiconductor layer 10A in the inactive region AR2. The recesses 81 and 82 are provided, for example, so as to surround the active region AR1. In the examples of FIGS. 6 and 7, recesses 81 and 82 which are U-shaped in plan view are provided on both sides of the inactive region AR2 with the active region AR1 interposed therebetween. For example, as shown in FIG. 7, the recesses 81 and 82 are provided with the same or equivalent depths as the recesses 71 and 72 in which the n-type semiconductor regions 21 and 22 are provided, respectively.

このようなリセス81及びリセス82に、例えば、MOCVD法を用いて、それぞれn型半導体領域61及びn型半導体領域62が再成長され、形成される。この時、n型半導体領域61及びn型半導体領域62は、n型半導体領域21及びn型半導体領域22と同時に形成される。半導体層10Aの面10aに対し、n型半導体領域61及びn型半導体領域62の、面10a側の端面61a及び端面62aは、n型半導体領域21及びn型半導体領域22の、面10a側の端面21a及び端面22aよりも、高い位置となる。 An n-type semiconductor region 61 and an n-type semiconductor region 62 are regrown in the recesses 81 and 82, respectively, using, for example, the MOCVD method. At this time, the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 are formed simultaneously with the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 . With respect to the surface 10a of the semiconductor layer 10A, the end surfaces 61a and 62a of the n-type semiconductor regions 61 and 62 on the surface 10a side are The position is higher than the end face 21a and the end face 22a.

不活性領域AR2に設けられるn型半導体領域61及びn型半導体領域62は、活性領域AR1から離間して位置するように、設けられる。n型半導体領域61及びn型半導体領域62(リセス81及びリセス82)は、活性領域AR1に隣接する不活性領域AR2の、活性領域AR1から50μm以上離間した位置に、設けられることが好ましい。半導体層10A内における、n型半導体領域61及びn型半導体領域62と、活性領域AR1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22や2DEG1aとの電気的な作用(容量結合等)を抑え、電気的な作用によるトランジスタ素子の動作への影響を抑えるためである。但し、後述のように、n型半導体領域61及びn型半導体領域62(リセス81及びリセス82)は、活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22(リセス71及びリセス72)からの距離が500μm以内の位置に、設けられることが好ましい。 The n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 provided in the inactive region AR2 are provided so as to be positioned apart from the active region AR1. The n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 (recess 81 and recess 82) are preferably provided in the inactive region AR2 adjacent to the active region AR1, at a position separated from the active region AR1 by 50 μm or more. In the semiconductor layer 10A, an electrical action (capacitive coupling, etc.) between the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 and the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 of the active region AR1 and the 2DEG1a is suppressed, This is to suppress the influence of the electrical action on the operation of the transistor element. However, as will be described later, the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 (the recess 81 and the recess 82) are similar to the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 (the recess 71 and the recess 72) provided in the active region AR1. ) at a distance of 500 μm or less.

尚、n型半導体領域61及びn型半導体領域62は、ゲート電極30とは接触しないように、不活性領域AR2に設けられる。これにより、n型半導体領域61及びn型半導体領域62のゲート電極30への影響が抑えられ、ゲート電極30への影響によるトランジスタ素子の動作への影響が抑えられる。 The n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 are provided in the inactive region AR2 so as not to contact the gate electrode 30. As shown in FIG. As a result, the influence of the n-type semiconductor regions 61 and 62 on the gate electrode 30 is suppressed, and the influence of the influence on the gate electrode 30 on the operation of the transistor element is suppressed.

上記構成を有する半導体装置1Aでは、活性領域AR1に、ソース電極40及びドレイン電極50と接続されるn型半導体領域21及びn型半導体領域22が設けられると共に、不活性領域AR2に、n型半導体領域61及びn型半導体領域62が設けられる。不活性領域AR2にn型半導体領域61及びn型半導体領域62が設けられることで、それらと共に活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22の、再成長時の成長レートが速くなることが抑えられる。尚、再成長の詳細については後述する。再成長時に成長レートが速くなることが抑えられることで、n型半導体領域21及びn型半導体領域22のドーパントの取り込み量が減少することが抑えられ、それらの抵抗が高くなることが抑えられる。これにより、ソース電極40及びドレイン電極50と接続される、十分に低抵抗なn型半導体領域21及びn型半導体領域22を有する半導体装置1Aが、安定して実現される。 In the semiconductor device 1A having the above configuration, the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 connected to the source electrode 40 and the drain electrode 50 are provided in the active region AR1, and the n-type semiconductor region 22 is provided in the inactive region AR2. A region 61 and an n-type semiconductor region 62 are provided. By providing the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 in the inactive region AR2, the growth rate during regrowth of the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 provided in the active region AR1 together with them is reduced. Speeding up is suppressed. Details of the regrowth will be described later. By suppressing an increase in the growth rate during regrowth, a decrease in the amount of dopant incorporated in the n-type semiconductor regions 21 and 22 is suppressed, and an increase in resistance thereof is suppressed. Thereby, the semiconductor device 1A having sufficiently low-resistance n-type semiconductor regions 21 and 22 connected to the source electrode 40 and the drain electrode 50 is stably realized.

続いて、上記構成を有する半導体装置1Aの形成方法について述べる。
図8~図15は第2の実施の形態に係る半導体装置の形成方法の一例について説明する図である。以下、半導体装置形成の各工程の一例について、図8~図15を参照して順に説明する。
Next, a method for forming the semiconductor device 1A having the above configuration will be described.
8 to 15 are diagrams for explaining an example of a method for forming a semiconductor device according to the second embodiment. An example of each step of forming a semiconductor device will be described below in order with reference to FIGS. 8 to 15. FIG.

図8は半導体層の準備工程の一例を示す図である。図8(A)には半導体層の準備工程の一例の要部平面図を模式的に示している。図8(B)には半導体層の準備工程の一例の要部断面図を模式的に示している。図8(B)は図8(A)のVIII-VIII断面模式図である。 FIG. 8 is a diagram showing an example of the preparation process of the semiconductor layer. FIG. 8A schematically shows a plan view of essential parts of an example of the preparation process of the semiconductor layer. FIG. 8B schematically shows a fragmentary cross-sectional view of an example of a step of preparing a semiconductor layer. FIG. 8(B) is a schematic cross-sectional view taken along line VIII--VIII of FIG. 8(A).

例えば、図8(A)及び図8(B)に示すような半導体層10Aが準備される。例えば、MOCVD法を用いて、基板13の面13aに初期層14が成長され、その面14aに電子走行層11が成長され、その面11aにスペーサ層15が成長され、その面15aに電子供給層12が成長される。電子走行層11の、スペーサ層15との接合界面近傍に、2DEG1aが生成される。 For example, a semiconductor layer 10A as shown in FIGS. 8A and 8B is prepared. For example, using the MOCVD method, the initial layer 14 is grown on the surface 13a of the substrate 13, the electron transit layer 11 is grown on the surface 14a, the spacer layer 15 is grown on the surface 11a, and the electron supply layer is grown on the surface 15a. Layer 12 is grown. A 2DEG 1 a is generated in the vicinity of the bonding interface between the electron transit layer 11 and the spacer layer 15 .

図9は不活性領域及び活性領域の形成工程の一例を示す図である。図9(A)には不活性領域及び活性領域の形成工程の一例の要部平面図を模式的に示している。図9(B)には不活性領域及び活性領域の形成工程の一例の要部断面図を模式的に示している。図9(B)は図9(A)のIX-IX断面模式図である。 FIG. 9 is a diagram showing an example of a process for forming an inactive region and an active region. FIG. 9A schematically shows a plan view of an essential part of an example of a process of forming an inactive region and an active region. FIG. 9B schematically shows a fragmentary cross-sectional view of an example of a process of forming an inactive region and an active region. FIG. 9B is a schematic cross-sectional view taken along line IX-IX of FIG. 9A.

半導体層10Aの準備後、例えば、図9(A)及び図9(B)に示すように、不活性領域AR2が形成され、それにより、形成された不活性領域AR2によって画定される活性領域AR1が形成される。 After preparing the semiconductor layer 10A, for example, as shown in FIGS. 9A and 9B, an inactive region AR2 is formed, whereby an active region AR1 defined by the formed inactive region AR2 is formed.

例えば、半導体層10Aの面10aに、フォトリソグラフィ技術により、不活性領域AR2を形成する半導体層10Aの部位に開口部を有するレジストパターン(図示せず)が形成される。そして、そのレジストパターンの開口部から露出する半導体層10Aの部位に対し、Arのイオン注入が行われる。半導体層10Aの、Arのイオン注入が行われた部位に、不活性領域AR2が形成される。Arのイオン注入は、電子走行層11に生成される2DEG1aよりも深い位置まで延びるように、行われる。半導体層10Aの、Arのイオン注入が行われなかった部位には、不活性領域AR2によって画定される活性領域AR1が形成される。Arのイオン注入後、レジストパターンは、有機溶剤等を用いて除去される。 For example, on the surface 10a of the semiconductor layer 10A, a resist pattern (not shown) having an opening in the portion of the semiconductor layer 10A that forms the inactive region AR2 is formed by photolithography. Ar ions are implanted into the portion of the semiconductor layer 10A exposed from the opening of the resist pattern. An inactive region AR2 is formed in the portion of the semiconductor layer 10A where Ar ions are implanted. Ar ion implantation is performed so as to extend to a position deeper than the 2DEG 1 a generated in the electron transit layer 11 . An active region AR1 defined by an inactive region AR2 is formed in a portion of the semiconductor layer 10A where Ar ion implantation has not been performed. After Ar ion implantation, the resist pattern is removed using an organic solvent or the like.

尚、Arのイオン注入に代えて、レジストパターンの開口部から露出する半導体層10Aの部位を、Cl系ガスを用いたRIE等によりドライエッチングして除去することで、不活性領域を形成することもできる。 Instead of the Ar ion implantation, the inactive region may be formed by removing the portion of the semiconductor layer 10A exposed from the opening of the resist pattern by dry etching such as RIE using a Cl-based gas. can also

図10はマスクの形成工程の一例を示す図である。図10(A)にはマスクの形成工程の一例の要部平面図を模式的に示している。図10(B)にはマスクの形成工程の一例の要部断面図を模式的に示している。図10(B)は図10(A)のX-X断面模式図である。 FIG. 10 is a diagram showing an example of a mask forming process. FIG. 10A schematically shows a plan view of essential parts of an example of a mask forming process. FIG. 10B schematically shows a fragmentary cross-sectional view of an example of a mask forming process. FIG. 10(B) is a schematic cross-sectional view taken along line XX of FIG. 10(A).

不活性領域AR2及び活性領域AR1の形成後、例えば、図10(A)及び図10(B)に示すように、半導体層10Aの面10aに、半導体層10Aの所定部位に開口部90a群を有するマスク90が形成される。マスク90の開口部90a群は、半導体層10Aの、活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22(又はリセス71及びリセス72)を形成する部位に、設けられる。マスク90の開口部90a群は更に、半導体層10Aの、不活性領域AR2に設けられるn型半導体領域61及びn型半導体領域62(又はリセス81及びリセス82)を形成する部位に、設けられる。 After forming the inactive region AR2 and the active region AR1, for example, as shown in FIGS. A mask 90 is formed having a The group of openings 90a of the mask 90 is provided at a portion of the semiconductor layer 10A where the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 (or the recess 71 and the recess 72) provided in the active region AR1 are formed. A group of openings 90a of the mask 90 are further provided at portions of the semiconductor layer 10A where the n-type semiconductor regions 61 and 62 (or the recesses 81 and 82) provided in the inactive region AR2 are to be formed.

マスク90には、SiN等の絶縁膜が用いられる。例えば、半導体層10Aの面10aに、プラズマCVD法を用いて、SiN等の絶縁膜が形成される。次いで、その絶縁膜上に、フォトリソグラフィ技術により、半導体層10Aのn型半導体領域21及びn型半導体領域22を形成する部位、並びにn型半導体領域61及びn型半導体領域62を形成する部位に対応する開口部群を有するレジストパターン(図示せず)が形成される。そして、そのレジストパターンの開口部群から露出する絶縁膜が、F系ガスを用いたRIE等によりドライエッチングされて除去される。これにより、図10(A)及び図10(B)に示すようなマスク90の開口部90a群が形成される。 An insulating film such as SiN is used for the mask 90 . For example, an insulating film such as SiN is formed on the surface 10a of the semiconductor layer 10A using the plasma CVD method. Next, on the insulating film, photolithographic technology is used to form the n-type semiconductor regions 21 and 22 of the semiconductor layer 10A and to form the n-type semiconductor regions 61 and 62. A resist pattern (not shown) having corresponding openings is formed. Then, the insulating film exposed from the openings of the resist pattern is removed by dry etching such as RIE using F-based gas. Thereby, a group of openings 90a of the mask 90 as shown in FIGS. 10A and 10B are formed.

尚、ここでは図示を省略するが、開口部90a群の形成後のマスク90上には、開口部90a群の形成時に用いられたレジストパターンが残存してもよい。
図11はリセスの形成工程の一例を示す図である。図11(A)にはリセスの形成工程の一例の要部平面図を模式的に示している。図11(B)にはリセスの形成工程の一例の要部断面図を模式的に示している。図11(B)は図11(A)のXI-XI断面模式図である。
Although illustration is omitted here, the resist pattern used when forming the group of openings 90a may remain on the mask 90 after forming the group of openings 90a.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a recess forming process. FIG. 11A schematically shows a plan view of an essential part of an example of the recess forming process. FIG. 11B schematically shows a fragmentary cross-sectional view of an example of the recess forming process. FIG. 11(B) is a schematic cross-sectional view taken along line XI-XI of FIG. 11(A).

開口部90a群を有するマスク90の形成後、図11(A)及び図11(B)に示すように、開口部90a群から露出する半導体層10Aの部位が、Cl系ガスを用いたRIE等によりドライエッチングされて除去される。これにより、活性領域AR1の半導体層10Aの面10a側に、マスク90の開口部90aと連通するリセス71及びリセス72が形成される。不活性領域AR2の半導体層10Aの面10a側に、マスク90の開口部90aと連通するリセス81及びリセス82が形成される。 After forming the mask 90 having the group of openings 90a, as shown in FIGS. 11A and 11B, portions of the semiconductor layer 10A exposed from the group of openings 90a are subjected to RIE or the like using a Cl-based gas. is removed by dry etching. As a result, recesses 71 and 72 communicating with the openings 90a of the mask 90 are formed on the surface 10a side of the semiconductor layer 10A in the active region AR1. A recess 81 and a recess 82 communicating with the opening 90a of the mask 90 are formed on the surface 10a side of the semiconductor layer 10A in the inactive region AR2.

活性領域AR1のリセス71及びリセス72は、半導体層10Aの電子供給層12及びスペーサ層15を貫通して電子走行層11に達し、リセス71及びリセス72の底面が電子走行層11に生成される2DEG1aよりも深い位置となるように、形成される。一例として、リセス71及びリセス72は、それらの底面が、電子走行層11の面11aから初期層14側に向かって60nm以内の深さに位置するように、形成される。不活性領域AR2のリセス81及びリセス82は、活性領域AR1のリセス71及びリセス72と同時に、同一或いは同等の深さで、不活性領域AR2における半導体層10Aの電子供給層12及びスペーサ層15を貫通して電子走行層11に達するように、形成される。 The recesses 71 and 72 of the active region AR1 penetrate the electron supply layer 12 and the spacer layer 15 of the semiconductor layer 10A to reach the electron transit layer 11, and the bottom surfaces of the recesses 71 and 72 are formed in the electron transit layer 11. It is formed so as to be deeper than 2DEG1a. As an example, the recess 71 and the recess 72 are formed such that their bottom surfaces are located at a depth of 60 nm or less from the surface 11a of the electron transit layer 11 toward the initial layer 14 side. The recesses 81 and 82 of the inactive region AR2 form the electron supply layer 12 and the spacer layer 15 of the semiconductor layer 10A in the inactive region AR2 simultaneously with the recesses 71 and 72 of the active region AR1 at the same or equivalent depths. It is formed so as to penetrate and reach the electron transit layer 11 .

リセス71及びリセス72並びにリセス81及びリセス82の形成後、マスク90上にその開口部90a群の形成時に用いられたレジストパターンが残存する場合には、そのレジストパターンは、有機溶剤等を用いて除去される。 After the formation of the recesses 71 and 72 and the recesses 81 and 82, if the resist pattern used for forming the openings 90a remains on the mask 90, the resist pattern may be removed using an organic solvent or the like. removed.

図12はn型半導体領域の形成工程の一例を示す図である。図12(A)にはn型半導体領域の形成工程の一例の要部平面図を模式的に示している。図12(B)にはn型半導体領域の形成工程の一例の要部断面図を模式的に示している。図12(B)は図12(A)のXII-XII断面模式図である。 FIG. 12 is a diagram showing an example of a process for forming an n-type semiconductor region. FIG. 12A schematically shows a plan view of essential parts of an example of a process for forming an n-type semiconductor region. FIG. 12B schematically shows a fragmentary cross-sectional view of an example of a process for forming an n-type semiconductor region. FIG. 12(B) is a schematic cross-sectional view taken along line XII-XII of FIG. 12(A).

リセス71及びリセス72並びにリセス81及びリセス82の形成後、図12(A)及び図12(B)に示すように、それらにそれぞれ、n型半導体領域21及びn型半導体領域22並びにn型半導体領域61及びn型半導体領域62が形成される。 After forming the recesses 71 and 72 and the recesses 81 and 82, as shown in FIGS. A region 61 and an n-type semiconductor region 62 are formed.

例えば、MOCVD法を用いて、マスク90の開口部90a群から露出するリセス71及びリセス72並びにリセス81及びリセス82に、n型半導体領域21及びn型半導体領域22並びにn型半導体領域61及びn型半導体領域62がそれぞれ再成長される。n型半導体領域21及びn型半導体領域22並びにn型半導体領域61及びn型半導体領域62として、例えば、n型GaNが再成長される。n型半導体領域21及びn型半導体領域22並びにn型半導体領域61及びn型半導体領域62は、MOCVD法を用いた同一の再成長工程で、リセス71及びリセス72並びにリセス81及びリセス82にそれぞれ再成長される。 For example, the MOCVD method is used to form the n-type semiconductor regions 21 and 22 and the n-type semiconductor regions 61 and n in the recesses 71 and 72 and the recesses 81 and 82 exposed from the openings 90a of the mask 90. The type semiconductor regions 62 are each regrown. For example, n-type GaN is regrown as the n-type semiconductor regions 21 and 22 and the n-type semiconductor regions 61 and 62 . The n-type semiconductor region 21 and n-type semiconductor region 22 and the n-type semiconductor region 61 and n-type semiconductor region 62 are formed into recesses 71 and 72 and recesses 81 and 82, respectively, in the same regrowth process using the MOCVD method. be regrown.

MOCVD法を用いたn型半導体領域21及びn型半導体領域22並びにn型半導体領域61及びn型半導体領域62の再成長時には、それらの主原料の原子が、リセス71及びリセス72並びにリセス81及びリセス82のほか、マスク90上にも供給される。 When the n-type semiconductor region 21, the n-type semiconductor region 22 and the n-type semiconductor region 61, the n-type semiconductor region 62 are re-grown using the MOCVD method, the atoms of the main raw material are formed into the recesses 71 and 72 and the recesses 81 and 62. In addition to the recess 82, it is also supplied on the mask 90. FIG.

尚、ドーパント原料の原子は、主原料の原子に比べて、マスク上での滞在時間が短く、拡散距離も短いため、主原料の原子ほどのマスク上での拡散は生じない。
不活性領域AR2に対応したマスク90上に供給されてその上を拡散する主原料の原子は、不活性領域AR2のリセス81及びリセス82に対応したマスク90の開口部90a群に移動し、n型半導体領域61及びn型半導体領域62の再成長に消費され易くなる。その結果、不活性領域AR2に対応したマスク90上を拡散する主原料の原子が、活性領域AR1のリセス71及びリセス72に対応したマスク90の開口部90a群に移動し、n型半導体領域21及びn型半導体領域22の再成長に消費されることが抑えられる。そのため、活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22の成長レートが、不活性領域AR2に対応したマスク90上を拡散する主原料の原子の影響によって速くなることが抑えられる。
Since the dopant material atoms stay on the mask for a shorter time and have a shorter diffusion distance than the main material atoms, they do not diffuse on the mask as much as the main material atoms.
Atoms of the main material supplied onto the mask 90 corresponding to the inactive region AR2 and diffused thereon move to a group of openings 90a of the mask 90 corresponding to the recesses 81 and 82 of the inactive region AR2, and n It is likely to be consumed for regrowth of the type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 . As a result, the atoms of the main material diffusing on the mask 90 corresponding to the inactive region AR2 move to the group of openings 90a of the mask 90 corresponding to the recesses 71 and 72 of the active region AR1, and the n-type semiconductor region 21 And consumption for regrowth of the n-type semiconductor region 22 is suppressed. Therefore, the growth rate of the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 provided in the active region AR1 can be suppressed from increasing due to the influence of the atoms of the main material diffusing on the mask 90 corresponding to the inactive region AR2. .

不活性領域AR2に対応したマスク90上を拡散する主原料の原子を、n型半導体領域61及びn型半導体領域62の再成長に消費され易くし、n型半導体領域21及びn型半導体領域22の再成長に消費され難くするために、開口部90a群の配置が調整される(図10)。それにより、リセス71及びリセス72並びにリセス81及びリセス82の配置が調整される(図11)。リセス81及びリセス82(n型半導体領域61及びn型半導体領域62)は、リセス71及びリセス72(n型半導体領域21及びn型半導体領域22)からの距離が500μm以内の位置に、設けられることが好ましい。リセス81及びリセス82の、リセス71及びリセス72からの距離が、500μmを上回ると、次のようなことが起こり易くなるためである。即ち、不活性領域AR2に対応したマスク90上を拡散する主原料の原子が、リセス71及びリセス72に対応した開口部90a群に移動し、n型半導体領域21及びn型半導体領域22の再成長に消費され、それらの成長レートが速まり易くなるためである。 Atoms of the main raw material diffused on the mask 90 corresponding to the inactive region AR2 are easily consumed for regrowth of the n-type semiconductor regions 61 and 62, and the n-type semiconductor regions 21 and 22 The arrangement of the openings 90a is adjusted in order to make it difficult to consume the regrowth (FIG. 10). Thereby, the arrangement of the recesses 71 and 72 and the recesses 81 and 82 is adjusted (FIG. 11). The recess 81 and the recess 82 (the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62) are provided at positions within 500 μm from the recess 71 and the recess 72 (the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22). is preferred. This is because when the distance of the recess 81 and the recess 82 from the recess 71 and the recess 72 exceeds 500 μm, the following occurs easily. That is, the atoms of the main material diffused on the mask 90 corresponding to the inactive region AR2 move to the group of openings 90a corresponding to the recesses 71 and 72, and the n-type semiconductor regions 21 and 22 are regenerated. This is because they are consumed for growth, and their growth rate tends to increase.

このような観点で、マスク90の開口部90a群の配置が調整され、リセス71及びリセス72並びにリセス81及びリセス82の配置が調整される。配置が調整されたリセス71及びリセス72並びにリセス81及びリセス82に、MOCVD法を用いた同一の再成長工程で、n型半導体領域21及びn型半導体領域22並びにn型半導体領域61及びn型半導体領域62がそれぞれ再成長される。これにより、活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22の成長レートが、不活性領域AR2に対応したマスク90上を拡散する主原料の原子の影響によって速くなることが抑えられ、安定化される。 From this point of view, the arrangement of the group of openings 90a of the mask 90 is adjusted, and the arrangement of the recesses 71 and 72 and the recesses 81 and 82 is adjusted. In the recesses 71 and 72 and the recesses 81 and 82 whose arrangement is adjusted, the n-type semiconductor regions 21 and 22 and the n-type semiconductor regions 61 and 82 are formed in the same regrowth process using the MOCVD method. Semiconductor regions 62 are each regrown. This prevents the growth rate of the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 provided in the active region AR1 from increasing due to the influence of the main material atoms diffusing on the mask 90 corresponding to the inactive region AR2. and stabilized.

尚、不活性領域AR2に対応したマスク90上を拡散する主原料の原子は、n型半導体領域61及びn型半導体領域62の再成長に消費され易くなり、n型半導体領域21及びn型半導体領域22の再成長に消費され難くなる。そのため、不活性領域AR2に設けられるn型半導体領域61及びn型半導体領域62の成長レートは、活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22の成長レートに比べて、相対的に速くなる。その結果、半導体層10Aの面10aに対し、n型半導体領域61及びn型半導体領域62の、面10a側の端面61a及び端面62aは、n型半導体領域21及びn型半導体領域22の、面10a側の端面21a及び端面22aよりも、高い位置となる。 Atoms of the main raw material diffusing on the mask 90 corresponding to the inactive region AR2 are easily consumed for regrowth of the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62, and the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor It becomes difficult to be consumed for the regrowth of the region 22 . Therefore, the growth rate of the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 provided in the inactive region AR2 is relatively higher than the growth rate of the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 provided in the active region AR1. significantly faster. As a result, with respect to the surface 10a of the semiconductor layer 10A, the end surface 61a and the end surface 62a of the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 on the side of the surface 10a are the surfaces of the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22. The position is higher than the end face 21a and the end face 22a on the 10a side.

上記のように、活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22の成長レートが速くなることが抑えられ、安定化されることで、n型半導体領域21及びn型半導体領域22のドーパントの取り込み量が減少することが抑えられる。ドーパントの取り込み量が減少することが抑えられることで、n型半導体領域21及びn型半導体領域22の抵抗が高くなることが抑えられる。これにより、十分に低抵抗なn型半導体領域21及びn型半導体領域22が、安定して形成される。 As described above, an increase in the growth rate of the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 provided in the active region AR1 is suppressed and stabilized, so that the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 dopant incorporation is suppressed. By suppressing a decrease in the amount of dopant taken in, an increase in the resistance of the n-type semiconductor regions 21 and 22 is suppressed. Thereby, the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 with sufficiently low resistance are stably formed.

尚、活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22に比べて成長レートが速い不活性領域AR2のn型半導体領域61及びn型半導体領域62は、n型半導体領域21及びn型半導体領域22よりもドーパントの取り込み量は少なくなる。 Note that the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 of the inactive region AR2 having a faster growth rate than the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 provided in the active region AR1 are the n-type semiconductor regions 21 and A smaller amount of dopant is taken in than in the n-type semiconductor region 22 .

図13はマスクの除去工程の一例を示す図である。図13(A)にはマスクの除去工程の一例の要部平面図を模式的に示している。図13(B)にはマスクの除去工程の一例の要部断面図を模式的に示している。図13(B)は図13(A)のXIII-XIII断面模式図である。 FIG. 13 is a diagram showing an example of the mask removing process. FIG. 13A schematically shows a plan view of essential parts of an example of the mask removing process. FIG. 13B schematically shows a fragmentary cross-sectional view of an example of the mask removing process. FIG. 13(B) is a schematic cross-sectional view taken along line XIII--XIII of FIG. 13(A).

n型半導体領域21及びn型半導体領域22並びにn型半導体領域61及びn型半導体領域62の形成後、図13(A)及び図13(B)に示すように、マスク90が除去される。例えば、HF等を用いたウェットエッチングによってマスク90が除去される。 After forming the n-type semiconductor regions 21 and 22 and the n-type semiconductor regions 61 and 62, the mask 90 is removed as shown in FIGS. 13A and 13B. For example, the mask 90 is removed by wet etching using HF or the like.

図14はソース電極及びドレイン電極の形成工程の一例を示す図である。図14(A)にはソース電極及びドレイン電極の形成工程の一例の要部平面図を模式的に示している。図14(B)にはソース電極及びドレイン電極の形成工程の一例の要部断面図を模式的に示している。図14(B)は図14(A)のXIV-XIV断面模式図である。 14A and 14B are diagrams showing an example of a process of forming a source electrode and a drain electrode. FIG. 14A schematically shows a fragmentary plan view of an example of a process of forming a source electrode and a drain electrode. FIG. 14B schematically shows a fragmentary cross-sectional view of an example of a process of forming a source electrode and a drain electrode. FIG. 14(B) is a schematic cross-sectional view taken along line XIV-XIV of FIG. 14(A).

マスク90の除去後、図14(A)及び図14(B)に示すように、ソース電極40及びドレイン電極50が形成される。例えば、まず、フォトリソグラフィ技術により、ソース電極40及びドレイン電極50を形成する部位に開口部を有するレジストパターン(図示せず)が形成される。このレジストパターンの開口部は、活性領域AR1の半導体層10Aのリセス71及びリセス72にそれぞれ再成長されたn型半導体領域21及びn型半導体領域22に通じるように、設けられる。レジストパターンの形成後、真空蒸着法により、レジストパターン上及びその開口部内に、金属が蒸着される。一例として、厚さ2nm~50nmのTiが蒸着され、その上に厚さ100nm~300nmのAlが蒸着される。金属の蒸着後、リフトオフ技術により、レジストパターンがその上に蒸着された金属と共に除去される。これにより、n型半導体領域21及びn型半導体領域22とそれぞれ接続されるソース電極40及びドレイン電極50が形成される。その後、窒素雰囲気中、500℃~900℃で熱処理(合金化処理)が行われることで、ソース電極40及びドレイン電極50におけるオーミック接続が確立される。 After removing the mask 90, the source electrode 40 and the drain electrode 50 are formed as shown in FIGS. 14A and 14B. For example, first, a resist pattern (not shown) having openings at portions where the source electrode 40 and the drain electrode 50 are to be formed is formed by photolithography. The openings of this resist pattern are provided to communicate with the n-type semiconductor regions 21 and 22 regrown in the recesses 71 and 72 of the semiconductor layer 10A in the active region AR1. After forming the resist pattern, a metal is vapor-deposited on the resist pattern and in its openings by a vacuum vapor deposition method. As an example, Ti is deposited to a thickness of 2 nm to 50 nm, and Al is deposited thereon to a thickness of 100 nm to 300 nm. After metal deposition, the lift-off technique removes the resist pattern along with the metal deposited thereon. Thereby, a source electrode 40 and a drain electrode 50 connected to the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22, respectively, are formed. After that, heat treatment (alloying treatment) is performed at 500° C. to 900° C. in a nitrogen atmosphere to establish an ohmic connection between the source electrode 40 and the drain electrode 50 .

尚、ソース電極40及びドレイン電極50はそれぞれ、一部が活性領域AR1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22と接続されていれば、他部が不活性領域AR2に位置していてもよい。 It should be noted that the source electrode 40 and the drain electrode 50 are partially connected to the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 of the active region AR1, respectively, even if the other portion is located in the inactive region AR2. good.

図15はゲート電極の形成工程の一例を示す図である。図15(A)にはゲート電極の形成工程の一例の要部平面図を模式的に示している。図15(B)にはゲート電極の形成工程の一例の要部断面図を模式的に示している。図15(B)は図15(A)のXV-XV断面模式図である。 FIG. 15 is a diagram showing an example of the formation process of the gate electrode. FIG. 15A schematically shows a fragmentary plan view of an example of a step of forming a gate electrode. FIG. 15B schematically shows a fragmentary cross-sectional view of an example of a step of forming a gate electrode. FIG. 15(B) is a schematic cross-sectional view taken along line XV-XV of FIG. 15(A).

ソース電極40及びドレイン電極50の形成後、図15(A)及び図15(B)に示すように、ゲート電極30が形成される。例えば、まず、フォトリソグラフィ技術により、ゲート電極30を形成する部位に開口部を有するレジストパターン(図示せず)が形成される。このレジストパターンの開口部は、ソース電極40とドレイン電極50との間の、活性領域AR1の半導体層10A(ゲート絶縁膜が形成される場合にはそのゲート絶縁膜)に通じるように、設けられる。レジストパターンの形成後、真空蒸着法により、レジストパターン上及びその開口部内に、金属が蒸着される。一例として、厚さ5nm~30nmのNiが蒸着され、その上に厚さ100nm~300nmのAuが蒸着される。金属の蒸着後、リフトオフ技術により、レジストパターンがその上に蒸着された金属と共に除去される。これにより、ゲート電極30が形成される。ゲート電極30の形成後には熱処理が行われてもよい。 After forming the source electrode 40 and the drain electrode 50, the gate electrode 30 is formed as shown in FIGS. 15A and 15B. For example, first, a resist pattern (not shown) having an opening at a portion where the gate electrode 30 is to be formed is formed by photolithography. The opening of this resist pattern is provided so as to communicate with the semiconductor layer 10A (the gate insulating film when a gate insulating film is formed) in the active region AR1 between the source electrode 40 and the drain electrode 50. . After forming the resist pattern, a metal is vapor-deposited on the resist pattern and in its openings by a vacuum vapor deposition method. As an example, Ni with a thickness of 5 nm to 30 nm is evaporated, and Au with a thickness of 100 nm to 300 nm is evaporated thereon. After metal deposition, the lift-off technique removes the resist pattern along with the metal deposited thereon. Thereby, the gate electrode 30 is formed. Heat treatment may be performed after the formation of the gate electrode 30 .

尚、ゲート電極30は、活性領域AR1内に限らず、活性領域AR1から外側に延ばされて一部が不活性領域AR2に設けられてもよい。
また、ゲート電極30と半導体層10Aとの間にゲート絶縁膜を介在させる場合には、ゲート電極30の形成前に、ゲート絶縁膜の形成が行われる。
It should be noted that the gate electrode 30 is not limited to be provided in the active region AR1, and may be extended outward from the active region AR1 and partially provided in the inactive region AR2.
Further, when a gate insulating film is interposed between the gate electrode 30 and the semiconductor layer 10A, the gate insulating film is formed before the gate electrode 30 is formed.

以上の工程により、図15(A)及び図15(B)に示すような構成を有する半導体装置1Aが形成される。
半導体装置1Aでは、活性領域AR1に設けられるn型半導体領域21及びn型半導体領域22の成長レートが速くなることが抑えられる(図12)。その結果、n型半導体領域21及びn型半導体領域22のドーパントの取り込み量が減少することが抑えられ、取り込み量が減少することによってそれらの抵抗が高くなることが抑えられる。これにより、十分に低抵抗なn型半導体領域21及びn型半導体領域22が、安定して形成される。十分に低抵抗なn型半導体領域21及びn型半導体領域22に、ソース電極40及びドレイン電極50がそれぞれ接続され、それらと2DEG1aとの間の抵抗が低減される。これにより、半導体装置1Aの大電流化、高出力化が実現される。上記手法によれば、ソース電極40及びドレイン電極50と接続される、十分に低抵抗なn型半導体領域21及びn型半導体領域22を有する半導体装置1Aが、安定して実現される。
Through the above steps, the semiconductor device 1A having the configuration shown in FIGS. 15A and 15B is formed.
In the semiconductor device 1A, an increase in the growth rate of the n-type semiconductor regions 21 and 22 provided in the active region AR1 is suppressed (FIG. 12). As a result, the amount of dopant incorporated in the n-type semiconductor regions 21 and 22 is suppressed from decreasing, and the increase in resistance due to the decrease in the amount of dopant incorporated is suppressed. Thereby, the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 with sufficiently low resistance are stably formed. A source electrode 40 and a drain electrode 50 are connected to the sufficiently low-resistance n-type semiconductor regions 21 and 22, respectively, and the resistance between them and 2DEG1a is reduced. As a result, the semiconductor device 1A can be increased in current and output. According to the above method, the semiconductor device 1A having sufficiently low-resistance n-type semiconductor regions 21 and 22 connected to the source electrode 40 and the drain electrode 50 is stably realized.

図16は第2の実施の形態に係る再成長領域の成長レートとトランジスタ素子のオン抵抗との関係の一例を示す図である。
図16において、横軸は活性領域に設けられてトランジスタ素子の電極(オーミック電極)と接続されるn型半導体領域(再成長領域)の成長レート[nm/min]を表し、縦軸はトランジスタ素子のオン抵抗[Ω・mm]を表している。図16のP部には、不活性領域にn型半導体領域(ダミー再成長領域)を設ける場合の、活性領域のn型半導体領域(再成長領域)の成長レートと、トランジスタ素子のオン抵抗との関係の一例を示している。比較のため、図16のQ部には、不活性領域にn型半導体領域を設けない場合の、活性領域のn型半導体領域の成長レートと、トランジスタ素子のオン抵抗との関係の一例を示している。
FIG. 16 is a diagram showing an example of the relationship between the growth rate of the regrown region and the on-resistance of the transistor element according to the second embodiment.
In FIG. 16, the horizontal axis represents the growth rate [nm/min] of the n-type semiconductor region (regrowth region) provided in the active region and connected to the electrode (ohmic electrode) of the transistor element, and the vertical axis represents the transistor element. on-resistance [Ω·mm]. Part P in FIG. 16 shows the growth rate of the n-type semiconductor region (regrowth region) in the active region and the ON resistance of the transistor element when the n-type semiconductor region (dummy regrowth region) is provided in the inactive region. An example of the relationship is shown. For comparison, part Q in FIG. 16 shows an example of the relationship between the growth rate of the n-type semiconductor region in the active region and the on-resistance of the transistor element when the n-type semiconductor region is not provided in the inactive region. ing.

図16に示すように、活性領域のn型半導体領域と共に、不活性領域のn型半導体領域を設ける場合(P部)には、設けない場合(Q部)に比べて、活性領域のn型半導体領域の成長レートが低減され、トランジスタ素子のオン抵抗が低い値で安定化される。上記手法によれば、活性領域のn型半導体領域の成長レートが速まることが抑えられ、成長レートが速まることによってその抵抗が高くなることを抑え、オン抵抗の低いトランジスタ素子を備える半導体装置を、安定して実現することが可能になる。 As shown in FIG. 16, when the n-type semiconductor region of the active region and the n-type semiconductor region of the inactive region are provided (part P), the n-type semiconductor region of the active region is higher than the case where the n-type semiconductor region of the inactive region is not provided (portion Q). The growth rate of the semiconductor region is reduced and the on-resistance of the transistor element is stabilized at a low value. According to the above method, the increase in the growth rate of the n-type semiconductor region of the active region is suppressed, the increase in resistance due to the increase in the growth rate is suppressed, and a semiconductor device having a transistor element with a low on-resistance is provided. It can be stably implemented.

続いて、変形例について述べる。
図17~図19は第2の実施の形態に係る半導体装置の変形例について説明する図である。図17(A)及び図17(B)にはそれぞれ、変形例に係る半導体装置の一例の要部平面図を模式的に示し、図18(A)、図18(B)及び図19にはそれぞれ、変形例に係る半導体装置の一例の要部断面図を模式的に示している。
Next, a modified example will be described.
17 to 19 are diagrams for explaining modifications of the semiconductor device according to the second embodiment. FIGS. 17A and 17B schematically show plan views of essential parts of examples of semiconductor devices according to modifications, and FIGS. 18A, 18B and 19 show Each of them schematically shows a main part cross-sectional view of an example of a semiconductor device according to a modification.

図17(A)に示す半導体装置1Aaは、不活性領域AR2に設けられるn型半導体領域61が複数のセグメント61bに分割され、n型半導体領域62が複数のセグメント62bに分割された構成を有する点で、上記半導体装置1A(図6等)と相違する。不活性領域AR2のセグメント61b群及びセグメント62b群は、上記図10の工程において、それらに合わせてマスク90の開口部90a群の配置が調整され、以降は上記図11~図13の工程の例に従った工程が行われることで、形成される。セグメント61b群及びセグメント62b群の形成後は、上記図14及び図15の工程の例に従ってソース電極40及びドレイン電極50並びにゲート電極30が形成される。例えば、このようにして半導体装置1Aaが得られる。 A semiconductor device 1Aa shown in FIG. 17A has a configuration in which an n-type semiconductor region 61 provided in an inactive region AR2 is divided into a plurality of segments 61b, and an n-type semiconductor region 62 is divided into a plurality of segments 62b. It is different from the semiconductor device 1A (FIG. 6, etc.) in this respect. For the segment 61b group and the segment 62b group of the inactive region AR2, the arrangement of the opening 90a group of the mask 90 is adjusted accordingly in the process of FIG. It is formed by performing the steps according to . After forming the segment 61b group and the segment 62b group, the source electrode 40, the drain electrode 50, and the gate electrode 30 are formed according to the example of the steps of FIGS. 14 and 15 above. For example, a semiconductor device 1Aa is obtained in this way.

半導体装置1Aaでは、MOCVD法を用いた再成長工程で、活性領域AR1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22と共に、不活性領域AR2のセグメント61b群及びセグメント62b群に、n型半導体領域(ダミー再成長領域)が形成される。不活性領域AR2のセグメント61b群及びセグメント62b群に、n型半導体領域が形成されることで、それらと共に再成長される活性領域AR1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22の成長レートが速くなることが抑えられ、それらの抵抗が高くなることが抑えられる。 In the semiconductor device 1Aa, the n-type semiconductor regions 21 and 22 of the active region AR1 and the segments 61b and 62b of the inactive region AR2 are formed in the regrowth process using the MOCVD method. (dummy regrowth regions) are formed. By forming the n-type semiconductor regions in the segment 61b group and the segment 62b group of the inactive region AR2, the growth rate of the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 of the active region AR1 regrown together with them is increased. Speeding up is suppressed, and their resistance is suppressed from increasing.

半導体装置1Aaのように、不活性領域AR2には、複数に分割されたセグメント61b群が断続的に配置されるn型半導体領域61が設けられてもよく、複数に分割されたセグメント62b群が断続的に配置されるn型半導体領域62が設けられてもよい。 As in the semiconductor device 1Aa, the inactive region AR2 may be provided with an n-type semiconductor region 61 in which a group of divided segments 61b are intermittently arranged. Intermittently arranged n-type semiconductor regions 62 may be provided.

また、図17(B)に示す半導体装置1Abは、不活性領域AR2に、活性領域AR1を切れ目なく囲む一続きのn型半導体領域63が設けられた構成を有する点で、上記半導体装置1A(図6等)と相違する。不活性領域AR2のn型半導体領域63は、上記図10の工程において、それに合わせてマスク90の開口部90aの配置が調整され、以降は上記図11~図13の工程の例に従った工程が行われることで、形成される。n型半導体領域63の形成後は、上記図14及び図15の工程の例に従ってソース電極40及びドレイン電極50並びにゲート電極30が形成される。例えば、このようにして半導体装置1Abが得られる。 Moreover, the semiconductor device 1Ab shown in FIG. 17B has a configuration in which a continuous n-type semiconductor region 63 surrounding the active region AR1 is provided in the inactive region AR2. 6, etc.). For the n-type semiconductor region 63 of the inactive region AR2, the arrangement of the openings 90a of the mask 90 is adjusted accordingly in the process of FIG. is formed by performing After the formation of the n-type semiconductor region 63, the source electrode 40, the drain electrode 50, and the gate electrode 30 are formed in accordance with the example of the steps shown in FIGS. For example, the semiconductor device 1Ab is obtained in this way.

半導体装置1Abでは、MOCVD法を用いた再成長工程で、活性領域AR1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22と共に、不活性領域AR2の一続きのn型半導体領域63(ダミー再成長領域)が形成される。不活性領域AR2にn型半導体領域63が形成されることで、それと共に再成長される活性領域AR1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22の成長レートが速くなることが抑えられ、それらの抵抗が高くなることが抑えられる。 In the semiconductor device 1Ab, in the regrowth process using the MOCVD method, the continuous n-type semiconductor regions 63 (dummy regrowth regions) of the inactive region AR2 are formed together with the n-type semiconductor regions 21 and 22 of the active region AR1. ) is formed. By forming the n-type semiconductor region 63 in the inactive region AR2, the growth rate of the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 of the active region AR1 regrown together with the n-type semiconductor region 63 can be suppressed from increasing. The increase in the resistance of is suppressed.

不活性領域AR2に、活性領域AR1を囲む一続きのn型半導体領域63を設ける半導体装置1Abでは、例えば、図17(B)に示すように、レイアウト上、平面視でゲート電極30をn型半導体領域63と交差させることを要する場合もある。このような場合には、n型半導体領域63上の少なくともゲート電極30との交差部分に絶縁層を設け、n型半導体領域63とゲート電極30との間に絶縁層が介在されるようにすればよい。これにより、n型半導体領域63とゲート電極30との接触が回避される。n型半導体領域63とゲート電極30との接触が回避されることで、n型半導体領域63のゲート電極30への影響が抑えられ、ゲート電極30への影響によるトランジスタ素子の動作への影響が抑えられる。 In the semiconductor device 1Ab in which the continuous n-type semiconductor region 63 surrounding the active region AR1 is provided in the inactive region AR2, for example, as shown in FIG. In some cases, it may be necessary to intersect semiconductor regions 63 . In such a case, an insulating layer is provided on the n-type semiconductor region 63 at least at the intersection with the gate electrode 30 so that the insulating layer is interposed between the n-type semiconductor region 63 and the gate electrode 30 . Just do it. This avoids contact between the n-type semiconductor region 63 and the gate electrode 30 . By avoiding contact between the n-type semiconductor region 63 and the gate electrode 30, the influence of the n-type semiconductor region 63 on the gate electrode 30 is suppressed, and the influence on the operation of the transistor element due to the influence on the gate electrode 30 is reduced. suppressed.

尚、ソース電極40及びドレイン電極50についても同様とすることができる。即ち、レイアウト上、平面視でソース電極40及びドレイン電極50を、接触を回避してn型半導体領域63と交差させることを要する場合には、ソース電極40及びドレイン電極50とn型半導体領域63との間に絶縁層を介在させればよい。これにより、n型半導体領域63のソース電極40及びドレイン電極50への影響が抑えられる。 The same can be applied to the source electrode 40 and the drain electrode 50 as well. That is, if the layout requires that the source electrode 40 and the drain electrode 50 intersect with the n-type semiconductor region 63 while avoiding contact in plan view, the source electrode 40 and the drain electrode 50 and the n-type semiconductor region 63 are arranged. An insulating layer may be interposed between them. This suppresses the influence of the n-type semiconductor region 63 on the source electrode 40 and the drain electrode 50 .

また、図18(A)に示す半導体装置1Acは、活性領域AR1のn型半導体領域21と、不活性領域AR2のn型半導体領域61との間に、トレンチ64が設けられた構成を有する。更に、半導体装置1Acは、活性領域AR1のn型半導体領域22と、不活性領域AR2のn型半導体領域62との間に、トレンチ65が設けられた構成を有する。図18(A)には、トレンチ64及びトレンチ65が、不活性領域AR2を分割するように設けられた例を示している。半導体装置1Acは、このような構成を有する点で、上記半導体装置1A(図7等)と相違する。トレンチ64及びトレンチ65は、上記図8~図15の工程のうちのいずれかの工程後に、行うことができる。例えば、上記図9の工程において不活性領域AR2を形成した後、不活性領域AR2の所定部位を、Cl系ガスを用いたRIE等によりドライエッチングして除去し、トレンチ64及びトレンチ65を形成する。例えば、このようにして半導体装置1Acが得られる。 The semiconductor device 1Ac shown in FIG. 18A has a configuration in which a trench 64 is provided between the n-type semiconductor region 21 of the active region AR1 and the n-type semiconductor region 61 of the inactive region AR2. Furthermore, the semiconductor device 1Ac has a configuration in which a trench 65 is provided between the n-type semiconductor region 22 of the active region AR1 and the n-type semiconductor region 62 of the inactive region AR2. FIG. 18A shows an example in which trenches 64 and 65 are provided so as to divide the inactive region AR2. The semiconductor device 1Ac differs from the semiconductor device 1A (FIG. 7, etc.) in that it has such a configuration. The trenches 64 and 65 can be formed after any one of the steps of FIGS. 8-15. For example, after forming the inactive region AR2 in the process of FIG. 9, a predetermined portion of the inactive region AR2 is removed by dry etching such as RIE using a Cl-based gas to form trenches 64 and 65. . For example, a semiconductor device 1Ac is obtained in this manner.

半導体装置1Acでは、MOCVD法を用いた再成長工程で、活性領域AR1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22と共に、不活性領域AR2のn型半導体領域61及びn型半導体領域62が形成される。不活性領域AR2にn型半導体領域61及びn型半導体領域62が形成されることで、それらと共に再成長される活性領域AR1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22の成長レートが速くなることが抑えられ、それらの抵抗が高くなることが抑えられる。 In the semiconductor device 1Ac, the n-type semiconductor regions 21 and 22 of the active region AR1 and the n-type semiconductor regions 61 and 62 of the inactive region AR2 are formed in the re-growth process using the MOCVD method. be done. By forming the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 in the inactive region AR2, the growth rate of the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 in the active region AR1 regrown together with them increases. is suppressed, and an increase in their resistance is suppressed.

半導体装置1Acでは、n型半導体領域21とn型半導体領域61との間にトレンチ64が設けられ、n型半導体領域22とn型半導体領域62との間にトレンチ65が設けられる。これにより、不活性領域AR2のn型半導体領域61及びn型半導体領域62と、活性領域AR1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22や2DEG1aとの電気的な作用(容量結合等)が、効果的に抑えられる。 In semiconductor device 1Ac, trench 64 is provided between n-type semiconductor region 21 and n-type semiconductor region 61 , and trench 65 is provided between n-type semiconductor region 22 and n-type semiconductor region 62 . As a result, electrical actions (capacitive coupling, etc.) between the n-type semiconductor regions 61 and 62 of the inactive region AR2 and the n-type semiconductor regions 21 and 22 of the active region AR1 and 2DEG1a are prevented. , can be effectively suppressed.

また、図18(B)に示す半導体装置1Adは、不活性領域AR2に、活性領域AR1を囲む凹部66が形成され、その凹部66の底にn型半導体領域61及びn型半導体領域62が設けられた構成を有する点で、上記半導体装置1A(図7等)と相違する。凹部66は、例えば、上記図9の工程において、Arのイオン注入に代えて、レジストパターン(図示せず)の開口部から露出する半導体層10Aの部位を、Cl系ガスを用いたRIE等によりドライエッチングして除去することで、形成される。凹部66は、電子走行層11に生成される2DEG1aよりも深い位置が底となるように、形成される。 In the semiconductor device 1Ad shown in FIG. 18B, a recess 66 surrounding the active region AR1 is formed in the inactive region AR2, and the n-type semiconductor regions 61 and 62 are provided at the bottom of the recess 66. It is different from the semiconductor device 1A (see FIG. 7, etc.) in that it has a closed configuration. For example, in the process of FIG. 9, the portion of the semiconductor layer 10A exposed from the opening of the resist pattern (not shown) is subjected to RIE using a Cl-based gas instead of Ar ion implantation. It is formed by removing it by dry etching. The concave portion 66 is formed so that the bottom thereof is located deeper than the 2DEG 1 a formed in the electron transit layer 11 .

凹部66が形成された半導体層10Aに対し、上記図10~図15の工程の例に従った工程が行われる。即ち、マスク90の形成、活性領域AR1のリセス71及びリセス72並びに不活性領域AR2の凹部66のリセス81及びリセス82の形成、n型半導体領域21及びn型半導体領域22並びにn型半導体領域61及びn型半導体領域62の形成が行われる。そして、マスク90の除去、ソース電極40及びドレイン電極50の形成、ゲート電極30の形成が行われ、半導体装置1Adが得られる。 The semiconductor layer 10A in which the recess 66 is formed is subjected to the process according to the example of the processes of FIGS. That is, the formation of the mask 90, the formation of the recesses 71 and 72 of the active region AR1 and the recesses 81 and 82 of the recess 66 of the inactive region AR2, the n-type semiconductor regions 21 and 22, and the n-type semiconductor region 61 And the formation of the n-type semiconductor region 62 is performed. Then, the mask 90 is removed, the source electrode 40 and the drain electrode 50 are formed, and the gate electrode 30 is formed to obtain the semiconductor device 1Ad.

半導体装置1Adでは、MOCVD法を用いた再成長工程で、活性領域AR1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22と共に、不活性領域AR2の凹部66のn型半導体領域61及びn型半導体領域62が形成される。不活性領域AR2にn型半導体領域61及びn型半導体領域62が形成されることで、それらと共に再成長される活性領域AR1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22の成長レートが速くなることが抑えられ、それらの抵抗が高くなることが抑えられる。 In the semiconductor device 1Ad, the n-type semiconductor regions 21 and 22 of the active region AR1 and the n-type semiconductor regions 61 and 22 of the inactive region AR2 are grown in the regrowth process using the MOCVD method. 62 are formed. By forming the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 in the inactive region AR2, the growth rate of the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 in the active region AR1 regrown together with them increases. is suppressed, and an increase in their resistance is suppressed.

半導体装置1Adでは、不活性領域AR2の凹部66にn型半導体領域61及びn型半導体領域62が設けられる。そのため、半導体装置1Adでは、不活性領域AR2のn型半導体領域61及びn型半導体領域62と、活性領域AR1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22との、互いの側面同士の対向、互いの側面同士の大面積での対向が抑えられる。これにより、不活性領域AR2のn型半導体領域61及びn型半導体領域62と、活性領域AR1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22や2DEG1aとの電気的な作用(容量結合等)が、効果的に抑えられる。 In the semiconductor device 1Ad, an n-type semiconductor region 61 and an n-type semiconductor region 62 are provided in the recess 66 of the inactive region AR2. Therefore, in the semiconductor device 1Ad, the side surfaces of the n-type semiconductor regions 61 and 62 of the inactive region AR2 and the n-type semiconductor regions 21 and 22 of the active region AR1 face each other, It is possible to prevent the side surfaces from facing each other over a large area. As a result, electrical actions (capacitive coupling, etc.) between the n-type semiconductor regions 61 and 62 of the inactive region AR2 and the n-type semiconductor regions 21 and 22 of the active region AR1 and 2DEG1a are prevented. , can be effectively suppressed.

また、図19に示す半導体装置1Aeは、半導体層10Aの面10aに、n型半導体領域21及びn型半導体領域22並びにn型半導体領域61及びn型半導体領域62が設けられた構成を有する。半導体装置1Aeでは、半導体層10Aに、上記のようなリセス71及びリセス72並びにリセス81及びリセス82は設けられない。半導体装置1Aeは、このような構成を有する点で、上記半導体装置1A(図7等)と相違する。 A semiconductor device 1Ae shown in FIG. 19 has a configuration in which n-type semiconductor regions 21 and 22 and n-type semiconductor regions 61 and 62 are provided on a surface 10a of a semiconductor layer 10A. In the semiconductor device 1Ae, the semiconductor layer 10A is not provided with the recesses 71 and 72 and the recesses 81 and 82 described above. The semiconductor device 1Ae differs from the semiconductor device 1A (FIG. 7, etc.) in that it has such a configuration.

例えば、上記図10の工程の例に従ってマスク90が形成された後、上記図11の工程に示したリセス71及びリセス72並びにリセス81及びリセス82の形成が行われることなく、上記図12の工程の例に従い、MOCVD法を用いた再成長が行われる。即ち、MOCVD法を用いて、半導体層10Aの面10aに、n型半導体領域21及びn型半導体領域22並びにn型半導体領域61及びn型半導体領域62が再成長される。そして、このように面10aに再成長が行われた半導体層10Aについて、上記図13~図15の工程の例に従い、マスク90の除去、ソース電極40及びドレイン電極50の形成、ゲート電極30の形成が行われ、半導体装置1Aeが得られる。 For example, after the mask 90 is formed according to the example of the process of FIG. 10, the recesses 71, 72 and 81 and 82 shown in the process of FIG. The regrowth using the MOCVD method is performed according to the example of . That is, the MOCVD method is used to re-grow the n-type semiconductor regions 21 and 22 and the n-type semiconductor regions 61 and 62 on the surface 10a of the semiconductor layer 10A. 13 to 15, the mask 90 is removed, the source electrode 40 and the drain electrode 50 are formed, and the gate electrode 30 is formed. Formation is performed to obtain the semiconductor device 1Ae.

半導体装置1Aeでは、MOCVD法を用いた再成長工程で、活性領域AR1における半導体層10Aの面10aに、n型半導体領域21及びn型半導体領域22が形成される。それらと共に、不活性領域AR2における半導体層10Aの面10aに、n型半導体領域61及びn型半導体領域62が形成される。不活性領域AR2にn型半導体領域61及びn型半導体領域62が形成されることで、それらと共に再成長される活性領域AR1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22の成長レートが速くなることが抑えられ、それらの抵抗が高くなることが抑えられる。 In the semiconductor device 1Ae, an n-type semiconductor region 21 and an n-type semiconductor region 22 are formed on the surface 10a of the semiconductor layer 10A in the active region AR1 in the regrowth process using the MOCVD method. Along with them, an n-type semiconductor region 61 and an n-type semiconductor region 62 are formed on the surface 10a of the semiconductor layer 10A in the inactive region AR2. By forming the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 in the inactive region AR2, the growth rate of the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 in the active region AR1 regrown together with them increases. is suppressed, and an increase in their resistance is suppressed.

半導体装置1Aeのように、n型半導体領域21及びn型半導体領域22並びにn型半導体領域61及びn型半導体領域62は、必ずしもリセス71及びリセス72並びにリセス81及びリセス82に設けられることを要しない。半導体層10Aの面10aに設けられたn型半導体領域21及びn型半導体領域22にそれぞれ接続されるソース電極40及びドレイン電極50が、十分に低い抵抗で2DEG1aと接続されれば、半導体装置1Aeのような構成が採用されてもよい。 As in the semiconductor device 1Ae, the n-type semiconductor regions 21 and 22 and the n-type semiconductor regions 61 and 62 need not necessarily be provided in the recesses 71 and 72 and the recesses 81 and 82. do not do. If the source electrode 40 and the drain electrode 50 respectively connected to the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 provided on the surface 10a of the semiconductor layer 10A are connected to the 2DEG 1a with sufficiently low resistance, the semiconductor device 1Ae can be obtained. A configuration such as the following may be adopted.

[第3の実施の形態]
図20及び図21は第3の実施の形態に係る半導体装置の一例について説明する図である。図20には第3の実施の形態に係る半導体装置の要部平面図を模式的に示している。図21には第3の実施の形態に係る半導体装置の要部断面図を模式的に示している。図21は図20のXXI-XXI断面模式図である。
[Third Embodiment]
20 and 21 are diagrams illustrating an example of the semiconductor device according to the third embodiment. FIG. 20 schematically shows a plan view of essential parts of a semiconductor device according to the third embodiment. FIG. 21 schematically shows a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor device according to the third embodiment. 21 is a schematic cross-sectional view taken along the line XXI-XXI of FIG. 20. FIG.

図20及び図21に示す半導体装置1Bは、HEMTの一例である。半導体装置1Bは、活性領域AR1に設けられたn型半導体領域21と接続されるソース電極40が、不活性領域AR2に延び、不活性領域AR2に設けられたn型半導体領域61と接続された構成を有する。一例として、ソース電極40は、n型半導体領域61を覆い、平面視でソース電極40の一部がn型半導体領域61と重なるように、設けられる。同様に、半導体装置1Bは、活性領域AR1に設けられたn型半導体領域22と接続されるドレイン電極50が、不活性領域AR2に延び、不活性領域AR2に設けられたn型半導体領域62と接続された構成を有する。一例として、ドレイン電極50は、n型半導体領域62を覆い、平面視でドレイン電極50の一部がn型半導体領域62と重なるように、設けられる。半導体装置1Bは、このような構成を有する点で、上記第2の実施の形態で述べた半導体装置1A(図6及び図7等)と相違する。 A semiconductor device 1B shown in FIGS. 20 and 21 is an example of a HEMT. In the semiconductor device 1B, the source electrode 40 connected to the n-type semiconductor region 21 provided in the active region AR1 extends to the inactive region AR2 and is connected to the n-type semiconductor region 61 provided in the inactive region AR2. have a configuration. As an example, the source electrode 40 is provided so as to cover the n-type semiconductor region 61 and partially overlap the n-type semiconductor region 61 in a plan view. Similarly, in the semiconductor device 1B, the drain electrode 50 connected to the n-type semiconductor region 22 provided in the active region AR1 extends to the inactive region AR2 and extends to the n-type semiconductor region 62 provided in the inactive region AR2. It has a connected configuration. As an example, the drain electrode 50 is provided so as to cover the n-type semiconductor region 62 and partially overlap the n-type semiconductor region 62 in plan view. The semiconductor device 1B differs from the semiconductor device 1A (FIGS. 6 and 7, etc.) described in the second embodiment in that it has such a configuration.

半導体装置1Bの形成では、上記第2の実施の形態で述べた図14の工程において、ソース電極40が、活性領域AR1のn型半導体領域21及び不活性領域AR2のn型半導体領域61の両方と接続されるように形成される。ドレイン電極50が、活性領域AR1のn型半導体領域22及び不活性領域AR2のn型半導体領域62の両方と接続されるように形成される。その他の工程は、上記第2の実施の形態で述べた図8~図13及び図15の工程の例に従って行われる。このような方法によって、図20及び図21に示すような半導体装置1Bが得られる。 In the formation of the semiconductor device 1B, in the step of FIG. 14 described in the second embodiment, the source electrode 40 is formed in both the n-type semiconductor region 21 of the active region AR1 and the n-type semiconductor region 61 of the inactive region AR2. formed to be connected to A drain electrode 50 is formed to be connected to both the n-type semiconductor region 22 of the active region AR1 and the n-type semiconductor region 62 of the inactive region AR2. Other steps are performed according to the example of the steps of FIGS. 8 to 13 and 15 described in the second embodiment. By such a method, a semiconductor device 1B as shown in FIGS. 20 and 21 is obtained.

尚、半導体層10Aの面10aに対し、n型半導体領域61及びn型半導体領域62の端面61a及び端面62aは、n型半導体領域21及びn型半導体領域22の端面21a及び端面22aよりも、高い位置となる。 Note that, with respect to the surface 10a of the semiconductor layer 10A, the end surfaces 61a and 62a of the n-type semiconductor regions 61 and 62 are more dense than the end surfaces 21a and 22a of the n-type semiconductor regions 21 and 22. high position.

図20には一例として、ソース電極40が、平面視で不活性領域AR2のn型半導体領域61の全体を覆い、ドレイン電極50が、平面視で不活性領域AR2のn型半導体領域62の全体を覆うレイアウトとした半導体装置1Bを示している。このほか、ソース電極40は、平面視で不活性領域AR2のn型半導体領域61の一部を覆うレイアウトとされてもよく、ドレイン電極50は、平面視で不活性領域AR2のn型半導体領域62の一部を覆うレイアウトとされてもよい。 As an example in FIG. 20, the source electrode 40 covers the entire n-type semiconductor region 61 of the inactive region AR2 in plan view, and the drain electrode 50 covers the entire n-type semiconductor region 62 of the inactive region AR2 in plan view. shows a semiconductor device 1B having a layout covering the . In addition, the source electrode 40 may be laid out so as to cover part of the n-type semiconductor region 61 of the inactive region AR2 in plan view, and the drain electrode 50 may be laid out so as to cover the n-type semiconductor region of the inactive region AR2 in plan view. 62 may be partially covered.

半導体装置1Bでは、上記第2の実施の形態で述べたのと同様に、MOCVD法を用いた再成長工程で、活性領域AR1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22と共に、不活性領域AR2のn型半導体領域61及びn型半導体領域62が形成される。不活性領域AR2にn型半導体領域61及びn型半導体領域62が形成されることで、それらと共に再成長される活性領域AR1のn型半導体領域21及びn型半導体領域22の成長レートが速くなることが抑えられ、それらの抵抗が高くなることが抑えられる。 In the semiconductor device 1B, in the same manner as described in the second embodiment, in the regrowth process using the MOCVD method, the inactive region is grown together with the n-type semiconductor regions 21 and 22 of the active region AR1. An n-type semiconductor region 61 and an n-type semiconductor region 62 of AR2 are formed. By forming the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 in the inactive region AR2, the growth rate of the n-type semiconductor region 21 and the n-type semiconductor region 22 in the active region AR1 regrown together with them increases. is suppressed, and an increase in their resistance is suppressed.

更に、半導体装置1Bでは、ソース電極40が、不活性領域AR2のn型半導体領域61の全体又は一部を覆い、n型半導体領域61と接続される。ドレイン電極50が、不活性領域AR2のn型半導体領域62の全体又は一部を覆い、n型半導体領域62と接続される。 Furthermore, in the semiconductor device 1B, the source electrode 40 covers the whole or part of the n-type semiconductor region 61 of the inactive region AR2 and is connected to the n-type semiconductor region 61 . A drain electrode 50 covers all or part of the n-type semiconductor region 62 of the inactive region AR2 and is connected to the n-type semiconductor region 62 .

ここで、不活性領域AR2のn型半導体領域61及びn型半導体領域62は、活性領域AR1から離間した位置、例えば、50μm以上離間した位置に、設けられる。そのため、ソース電極40と接続される不活性領域AR2のn型半導体領域61が、半導体層10A内における、活性領域AR1のn型半導体領域21や2DEG1aとの電気的な作用により、活性領域AR1のトランジスタ素子の動作に影響を及ぼすことが抑えられる。同様に、ドレイン電極50と接続される不活性領域AR2のn型半導体領域62が、半導体層10A内における、活性領域AR1のn型半導体領域22や2DEG1aとの電気的な作用により、活性領域AR1のトランジスタ素子の動作に影響を及ぼすことが抑えられる。半導体装置1Bでは、このような電気的な作用を抑えて、ソース電極40を、n型半導体領域61の全体又は一部を覆うレイアウトとし、ドレイン電極50を、n型半導体領域62の全体又は一部を覆うレイアウトとすることができる。半導体装置1Bのような構成を採用することで、ソース電極40及びドレイン電極50のレイアウトの自由度、パターン設計の自由度を高めることが可能になる。 Here, the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 of the inactive region AR2 are provided at a position separated from the active region AR1, for example, at a position separated by 50 μm or more. Therefore, the n-type semiconductor region 61 of the inactive region AR2 connected to the source electrode 40 is electrically affected by the n-type semiconductor region 21 of the active region AR1 and the 2DEG1a in the semiconductor layer 10A. Influence on the operation of the transistor element can be suppressed. Similarly, the n-type semiconductor region 62 of the inactive region AR2 connected to the drain electrode 50 is electrically connected to the n-type semiconductor region 22 of the active region AR1 and the 2DEG1a in the semiconductor layer 10A so that the active region AR1 effect on the operation of the transistor element of In the semiconductor device 1B, the source electrode 40 is arranged to cover all or part of the n-type semiconductor region 61, and the drain electrode 50 is arranged to cover all or part of the n-type semiconductor region 62 by suppressing such an electrical action. It can be a layout that covers the part. By adopting a configuration like the semiconductor device 1B, it is possible to increase the degree of freedom in layout of the source electrode 40 and the drain electrode 50 and the degree of freedom in pattern design.

尚、n型半導体領域61及びn型半導体領域62は、ゲート電極30とは接触しないように、不活性領域AR2に設けられる。これにより、n型半導体領域61及びn型半導体領域62のゲート電極30への影響が抑えられ、ゲート電極30への影響によるトランジスタ素子の動作への影響が抑えられる。 The n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 are provided in the inactive region AR2 so as not to contact the gate electrode 30. As shown in FIG. As a result, the influence of the n-type semiconductor regions 61 and 62 on the gate electrode 30 is suppressed, and the influence of the influence on the gate electrode 30 on the operation of the transistor element is suppressed.

[第4の実施の形態]
図22及び図23は第4の実施の形態に係る半導体装置の一例について説明する図である。図22には第4の実施の形態に係る半導体装置の要部平面図を模式的に示している。図23には第4の実施の形態に係る半導体装置の要部断面図を模式的に示している。図23は図22のXXIII-XXIII断面模式図である。
[Fourth Embodiment]
22 and 23 are diagrams illustrating an example of the semiconductor device according to the fourth embodiment. FIG. 22 schematically shows a plan view of essential parts of a semiconductor device according to the fourth embodiment. FIG. 23 schematically shows a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor device according to the fourth embodiment. FIG. 23 is a schematic cross-sectional view taken along line XXIII--XXIII of FIG.

図22及び図23に示す半導体装置1Cは、HEMTの一例である。半導体装置1Cは、一対のソース電極40群と、ソース電極40群の間に設けられるドレイン電極50と、ドレイン電極50と各ソース電極40との間にそれぞれ設けられるゲートフィンガー部31を有するゲート電極30とを含む。ソース電極40群の各一部、ドレイン電極50の一部、及びゲートフィンガー部31の一部(図22)は、活性領域AR1に設けられる。ソース電極40群はそれぞれ、活性領域AR1に設けられたn型半導体領域21及びn型半導体領域22と接続され、更に、不活性領域AR2に延び、不活性領域AR2に設けられたn型半導体領域61及びn型半導体領域62と接続される。一例として、ソース電極40群はそれぞれ、n型半導体領域61及びn型半導体領域62を覆い、平面視でソース電極40群の各一部がそれぞれn型半導体領域61及びn型半導体領域62と重なるように、設けられる。また、ドレイン電極50は、活性領域AR1に設けられたn型半導体領域23と接続され、更に、不活性領域AR2に延びるように(図22)、設けられる。半導体装置1Cは、このような構成を有する点で、上記第2の実施の形態で述べた半導体装置1A(図6及び図7等)と相違する。 A semiconductor device 1C shown in FIGS. 22 and 23 is an example of a HEMT. The semiconductor device 1</b>C has a pair of source electrodes 40 , a drain electrode 50 provided between the source electrodes 40 , and gate electrodes 31 provided between the drain electrode 50 and each source electrode 40 . 30. Each part of the group of source electrodes 40, part of the drain electrode 50, and part of the gate finger portion 31 (FIG. 22) are provided in the active region AR1. The group of source electrodes 40 are respectively connected to the n-type semiconductor regions 21 and 22 provided in the active region AR1, extend to the inactive region AR2, and extend to the n-type semiconductor region provided in the inactive region AR2. 61 and n-type semiconductor region 62 . As an example, the group of source electrodes 40 covers the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62, respectively, and each part of the group of source electrodes 40 overlaps the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62, respectively, in plan view. So it is provided. Also, the drain electrode 50 is connected to the n-type semiconductor region 23 provided in the active region AR1, and is provided so as to extend to the inactive region AR2 (FIG. 22). The semiconductor device 1C differs from the semiconductor device 1A (FIGS. 6 and 7, etc.) described in the second embodiment in that it has such a configuration.

半導体装置1Cの形成では、上記第2の実施の形態で述べた図10~図13の工程において、活性領域AR1にn型半導体領域21、n型半導体領域22及びn型半導体領域23が形成され、不活性領域AR2にn型半導体領域61及びn型半導体領域62が形成される。即ち、これらに対応する開口部90a群を有するマスク90が形成され、活性領域AR1のリセス71、リセス72及びリセス73、並びに不活性領域AR2のリセス81及びリセス82が形成され、MOCVD法を用いた再成長工程が行われる。その後、マスク90が除去される。次いで、上記第2の実施の形態で述べた図14及び図15の工程の例に従い、図22及び図23に示すようなパターンとなるように、ソース電極40群及びドレイン電極50が形成され、更に、ゲートフィンガー部31を有するゲート電極30が形成される。このような方法によって、図22及び図23に示すような半導体装置1Cが得られる。 In forming the semiconductor device 1C, the n-type semiconductor region 21, the n-type semiconductor region 22 and the n-type semiconductor region 23 are formed in the active region AR1 in the steps of FIGS. 10 to 13 described in the second embodiment. , an n-type semiconductor region 61 and an n-type semiconductor region 62 are formed in the inactive region AR2. That is, a mask 90 having a group of openings 90a corresponding to these is formed, and recesses 71, 72 and 73 of the active region AR1 and recesses 81 and 82 of the inactive region AR2 are formed. A regrowth step is then performed. Mask 90 is then removed. 14 and 15 described in the second embodiment, a group of source electrodes 40 and a drain electrode 50 are formed in patterns as shown in FIGS. 22 and 23, Furthermore, a gate electrode 30 having gate fingers 31 is formed. A semiconductor device 1C as shown in FIGS. 22 and 23 is obtained by such a method.

尚、半導体層10Aの面10aに対し、n型半導体領域61及びn型半導体領域62の端面61a及び端面62aは、n型半導体領域21、n型半導体領域22及びn型半導体領域23の端面21a、端面22a及び端面23aよりも、高い位置となる。 Note that, with respect to the surface 10a of the semiconductor layer 10A, the end surfaces 61a and 62a of the n-type semiconductor regions 61 and 62 are the end surfaces 21a and 21a of the n-type semiconductor regions 21, 22 and 23, respectively. , the end surface 22a and the end surface 23a.

また、ソース電極40群のうちの一方は、平面視で不活性領域AR2のn型半導体領域61の一部を覆うレイアウトとされてもよく、ソース電極40群のうちの他方も同様に、n型半導体領域62の一部を覆うレイアウトとされてもよい。これにより、レイアウトの自由度、パターン設計の自由度を高めて、ソース電極40群を設けることが可能になる。 In addition, one of the source electrodes 40 may have a layout that covers a part of the n-type semiconductor region 61 of the inactive region AR2 in a plan view, and the other of the source electrodes 40 may also have a layout of n The layout may cover part of the semiconductor region 62 . This makes it possible to increase the degree of freedom in layout and the degree of freedom in pattern design and provide the group of source electrodes 40 .

半導体装置1Cでは、MOCVD法を用いた再成長工程で、活性領域AR1のn型半導体領域21、n型半導体領域22及びn型半導体領域23と共に、不活性領域AR2のn型半導体領域61及びn型半導体領域62が形成される。不活性領域AR2にn型半導体領域61及びn型半導体領域62が形成されることで、それらと共に再成長される活性領域AR1のn型半導体領域21、n型半導体領域22及びn型半導体領域23の成長レートが速くなることが抑えられ、それらの抵抗が高くなることが抑えられる。 In the semiconductor device 1C, the n-type semiconductor regions 21, 22 and 23 of the active region AR1 and the n-type semiconductor regions 61 and 61 of the inactive region AR2 are grown in the regrowth process using the MOCVD method. A mold semiconductor region 62 is formed. By forming the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 in the inactive region AR2, the n-type semiconductor region 21, the n-type semiconductor region 22 and the n-type semiconductor region 23 of the active region AR1 are regrown together with them. growth rate is suppressed, and their resistance is suppressed from increasing.

半導体装置1Cは、ソース電極40群をグラウンド(GND)にしたソース接地式のトランジスタ、ディスクリートデバイス、マイクロ波モノリシック集積回路(Monolithic Microwave Integrated Circuit;MMIC)等に適用される。不活性領域AR2のn型半導体領域61及びn型半導体領域62は、信号の伝送線路として用いられるゲート電極30及びドレイン電極50とは離間された位置に、ゲート電極30及びドレイン電極50から分離されて、設けられる。n型半導体領域61及びn型半導体領域62は、GNDとして用いられるソース電極40群の直下又はその一部の不活性領域AR2、その他パッシブ素子等が設けられない不活性領域AR2に、設けられる。不活性領域AR2のn型半導体領域61及びn型半導体領域62は、活性領域AR1から離間した位置、例えば、50μm以上離間した位置に設けられ、半導体層10A内における、活性領域AR1のn型半導体領域21や2DEG1aとの電気的な作用が抑えられる。これにより、活性領域AR1のn型半導体領域21、n型半導体領域22及びn型半導体領域23の成長レートが速くなることを抑えるn型半導体領域61及びn型半導体領域62を設けることによる、トランジスタ素子の動作及び信号伝送への影響が抑えられる。 The semiconductor device 1C is applied to a source-grounded transistor in which the group of source electrodes 40 is grounded (GND), a discrete device, a microwave monolithic integrated circuit (MMIC), and the like. The n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 of the inactive region AR2 are separated from the gate electrode 30 and the drain electrode 50 at positions separated from the gate electrode 30 and the drain electrode 50 used as signal transmission lines. and is provided. The n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 are provided in an inactive region AR2 directly below or part of the group of source electrodes 40 used as GND, or in an inactive region AR2 where other passive elements and the like are not provided. The n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 of the inactive region AR2 are provided at a position separated from the active region AR1, for example, at a position separated by 50 μm or more, and the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62 of the active region AR1 in the semiconductor layer 10A. Electric action with the region 21 and 2DEG1a is suppressed. Accordingly, by providing the n-type semiconductor region 61 and the n-type semiconductor region 62, the growth rate of the n-type semiconductor region 21, the n-type semiconductor region 22, and the n-type semiconductor region 23 of the active region AR1 is prevented from increasing. The influence on the operation of the element and signal transmission is suppressed.

以上、第1~第4の実施の形態について説明した。
上記第1~第4の実施の形態で述べたような構成を有する半導体装置1,1A,1B,1C等は、各種電子装置に適用することができる。一例として、上記のような構成を有する半導体装置を、半導体パッケージ、力率改善回路、電源装置及び増幅器に適用する場合について、以下に説明する。
The first to fourth embodiments have been described above.
The semiconductor devices 1, 1A, 1B, 1C, etc. having the configurations described in the first to fourth embodiments can be applied to various electronic devices. As an example, a case where the semiconductor device having the configuration described above is applied to a semiconductor package, a power factor correction circuit, a power supply device, and an amplifier will be described below.

[第5の実施の形態]
ここでは、上記のような構成を有する半導体装置の、半導体パッケージへの適用例を、第5の実施の形態として説明する。
[Fifth Embodiment]
Here, an example of application of the semiconductor device having the above configuration to a semiconductor package will be described as a fifth embodiment.

図24は第5の実施の形態に係る半導体パッケージの一例について説明する図である。図24には第5の実施の形態に係る半導体パッケージの一例の要部平面図を模式的に示している。 FIG. 24 is a diagram illustrating an example of a semiconductor package according to the fifth embodiment. FIG. 24 schematically shows a plan view of essential parts of an example of a semiconductor package according to the fifth embodiment.

図24に示す半導体パッケージ200は、ディスクリートパッケージの一例である。半導体パッケージ200は、上記第2の実施の形態で述べた半導体装置1A、半導体装置1Aが搭載されたリードフレーム210、及びそれらを封止する樹脂220を含む。 A semiconductor package 200 shown in FIG. 24 is an example of a discrete package. The semiconductor package 200 includes the semiconductor device 1A described in the second embodiment, a lead frame 210 on which the semiconductor device 1A is mounted, and a resin 220 sealing them.

半導体装置1Aは、例えば、リードフレーム210のダイパッド210a上にダイアタッチ材等(図示せず)を用いて搭載される。半導体装置1Aには、上記ゲート電極30と接続されたパッド30a、ソース電極40と接続されたパッド40a、及びドレイン電極50と接続されたパッド50aが設けられる。パッド30a、パッド40a及びパッド50aはそれぞれ、Au、Al等のワイヤ230を用いてリードフレーム210のゲートリード211、ソースリード212及びドレインリード213に接続される。ゲートリード211、ソースリード212及びドレインリード213の各一部が露出するように、リードフレーム210とそれに搭載された半導体装置1A及びそれらを接続するワイヤ230が、樹脂220で封止される。 The semiconductor device 1A is mounted, for example, on the die pad 210a of the lead frame 210 using a die attach material or the like (not shown). The semiconductor device 1A is provided with a pad 30a connected to the gate electrode 30, a pad 40a connected to the source electrode 40, and a pad 50a connected to the drain electrode 50. FIG. Pad 30a, pad 40a and pad 50a are respectively connected to gate lead 211, source lead 212 and drain lead 213 of lead frame 210 using wires 230 of Au, Al or the like. The lead frame 210, the semiconductor device 1A mounted thereon, and the wire 230 connecting them are sealed with a resin 220 so that the gate lead 211, the source lead 212, and the drain lead 213 are partially exposed.

半導体装置1Aの、ゲート電極30と接続されたパッド30a及びドレイン電極50と接続されたパッド50aが設けられる面とは反対側の面に、ソース電極40と接続された外部接続用電極が設けられてよい。当該外部接続用電極を、ソースリード212に繋がるダイパッド210aに、半田等の導電性接合材を用いて接続してもよい。 An external connection electrode connected to the source electrode 40 is provided on the surface of the semiconductor device 1A opposite to the surface on which the pad 30a connected to the gate electrode 30 and the pad 50a connected to the drain electrode 50 are provided. you can The external connection electrode may be connected to the die pad 210a connected to the source lead 212 using a conductive bonding material such as solder.

例えば、上記第2の実施の形態で述べた半導体装置1Aが用いられ、このような構成を有する半導体パッケージ200が得られる。
上記のように、半導体装置1A(図6及び図7等)では、活性領域に、電極(ソース電極40又はドレイン電極50)と接続されるn型半導体領域(再成長領域)が設けられ、更に、不活性領域に、n型半導体領域(ダミー再成長領域)が設けられる。不活性領域にn型半導体領域が設けられることで、それと共に活性領域に設けられるn型半導体領域の成長レートが速くなることが抑えられる。その結果、活性領域に設けられるn型半導体領域のドーパントの取り込み量が減少することが抑えられ、ドーパントの取り込み量が減少することによってその抵抗が高くなることが抑えられ、十分に低抵抗なn型半導体領域が活性領域に安定して形成される。これにより、電極と接続される十分に低抵抗なn型半導体領域を活性領域に有する半導体装置1Aが、安定して実現される。このような半導体装置1Aが用いられ、高性能の半導体パッケージ200が実現される。
For example, the semiconductor device 1A described in the second embodiment is used to obtain the semiconductor package 200 having such a configuration.
As described above, in the semiconductor device 1A (FIGS. 6 and 7, etc.), an n-type semiconductor region (regrowth region) connected to an electrode (source electrode 40 or drain electrode 50) is provided in the active region, and further , an n-type semiconductor region (dummy regrowth region) is provided in the inactive region. By providing the n-type semiconductor region in the inactive region, it is possible to prevent the growth rate of the n-type semiconductor region provided in the active region from increasing. As a result, a decrease in the amount of dopant taken in the n-type semiconductor region provided in the active region is suppressed, and an increase in resistance due to a decrease in the amount of dopant taken in is suppressed. A type semiconductor region is stably formed in the active region. As a result, the semiconductor device 1A having the sufficiently low-resistance n-type semiconductor region connected to the electrode in the active region can be stably realized. A high-performance semiconductor package 200 is realized by using such a semiconductor device 1A.

ここでは、半導体装置1Aを例にしたが、他の半導体装置1,1B,1C等を用いて同様に半導体パッケージを得ることが可能である。
[第6の実施の形態]
ここでは、上記のような構成を有する半導体装置の、力率改善回路への適用例を、第6の実施の形態として説明する。
Although the semiconductor device 1A is used as an example here, it is possible to similarly obtain a semiconductor package by using other semiconductor devices 1, 1B, 1C, and the like.
[Sixth embodiment]
Here, an example of application of the semiconductor device having the configuration as described above to a power factor correction circuit will be described as a sixth embodiment.

図25は第6の実施の形態に係る力率改善回路の一例について説明する図である。図25には第6の実施の形態に係る力率改善回路の一例の等価回路図を示している。
図25に示す力率改善(Power Factor Correction;PFC)回路300は、スイッチ素子310、ダイオード320、チョークコイル330、コンデンサ340、コンデンサ350、ダイオードブリッジ360及び交流電源370(AC)を含む。
FIG. 25 is a diagram illustrating an example of a power factor correction circuit according to the sixth embodiment. FIG. 25 shows an equivalent circuit diagram of an example of the power factor correction circuit according to the sixth embodiment.
A power factor correction (PFC) circuit 300 shown in FIG. 25 includes a switch element 310, a diode 320, a choke coil 330, a capacitor 340, a capacitor 350, a diode bridge 360 and an alternating current power supply 370 (AC).

PFC回路300において、スイッチ素子310のドレイン電極と、ダイオード320のアノード端子及びチョークコイル330の一端子とが接続される。スイッチ素子310のソース電極と、コンデンサ340の一端子及びコンデンサ350の一端子とが接続される。コンデンサ340の他端子とチョークコイル330の他端子とが接続される。コンデンサ350の他端子とダイオード320のカソード端子とが接続される。また、スイッチ素子310のゲート電極には、ゲートドライバが接続される。コンデンサ340の両端子間には、ダイオードブリッジ360を介して交流電源370が接続され、コンデンサ350の両端子間から直流電源(DC)が取り出される。 In the PFC circuit 300, the drain electrode of the switch element 310, the anode terminal of the diode 320 and one terminal of the choke coil 330 are connected. A source electrode of the switch element 310 is connected to one terminal of the capacitor 340 and one terminal of the capacitor 350 . The other terminal of capacitor 340 and the other terminal of choke coil 330 are connected. The other terminal of capacitor 350 and the cathode terminal of diode 320 are connected. A gate driver is connected to the gate electrode of the switch element 310 . An alternating current power supply 370 is connected between both terminals of the capacitor 340 via a diode bridge 360 , and a direct current power supply (DC) is taken out between both terminals of the capacitor 350 .

例えば、このような構成を有するPFC回路300のスイッチ素子310に、上記半導体装置1,1A,1B,1C等が用いられる。
上記のように、半導体装置1,1A,1B,1C等では、活性領域に、電極と接続されるn型半導体領域(再成長領域)が設けられ、更に、不活性領域に、n型半導体領域(ダミー再成長領域)が設けられる。不活性領域にn型半導体領域が設けられることで、それと共に活性領域に設けられるn型半導体領域の成長レートが速くなることが抑えられる。その結果、活性領域に設けられるn型半導体領域のドーパントの取り込み量が減少することが抑えられ、ドーパントの取り込み量が減少することによってその抵抗が高くなることが抑えられ、十分に低抵抗なn型半導体領域が活性領域に安定して形成される。これにより、電極と接続される十分に低抵抗なn型半導体領域を活性領域に有する半導体装置1,1A,1B,1C等が、安定して実現される。このような半導体装置1,1A,1B,1C等が用いられ、高性能のPFC回路300が実現される。
For example, the above semiconductor devices 1, 1A, 1B, 1C, etc. are used for the switch element 310 of the PFC circuit 300 having such a configuration.
As described above, in the semiconductor devices 1, 1A, 1B, 1C, etc., an n-type semiconductor region (regrowth region) connected to an electrode is provided in the active region, and an n-type semiconductor region is provided in the inactive region. (dummy regrowth regions) are provided. By providing the n-type semiconductor region in the inactive region, it is possible to prevent the growth rate of the n-type semiconductor region provided in the active region from increasing. As a result, a decrease in the amount of dopant taken in the n-type semiconductor region provided in the active region is suppressed, and an increase in resistance due to a decrease in the amount of dopant taken in is suppressed. A type semiconductor region is stably formed in the active region. As a result, the semiconductor devices 1, 1A, 1B, 1C, etc. having sufficiently low-resistance n-type semiconductor regions connected to the electrodes in the active regions can be stably realized. Such semiconductor devices 1, 1A, 1B, 1C, etc. are used to realize a high-performance PFC circuit 300. FIG.

[第7の実施の形態]
ここでは、上記のような構成を有する半導体装置の、電源装置への適用例を、第7の実施の形態として説明する。
[Seventh embodiment]
Here, an example of applying the semiconductor device having the above configuration to a power supply device will be described as a seventh embodiment.

図26は第7の実施の形態に係る電源装置の一例について説明する図である。図26には第7の実施の形態に係る電源装置の一例の等価回路図を示している。
図26に示す電源装置400は、一次側回路410及び二次側回路420、並びに一次側回路410と二次側回路420との間に設けられるトランス430を含む。
FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a power supply device according to the seventh embodiment. FIG. 26 shows an equivalent circuit diagram of an example of the power supply device according to the seventh embodiment.
A power supply device 400 shown in FIG. 26 includes a primary circuit 410 , a secondary circuit 420 , and a transformer 430 provided between the primary circuit 410 and the secondary circuit 420 .

一次側回路410には、上記第3の実施の形態で述べたようなPFC回路300、及びPFC回路300のコンデンサ350の両端子間に接続されたインバータ回路、例えば、フルブリッジインバータ回路440が含まれる。フルブリッジインバータ回路440には、複数、ここでは一例として4つのスイッチ素子441、スイッチ素子442、スイッチ素子443及びスイッチ素子444が含まれる。 The primary side circuit 410 includes the PFC circuit 300 as described in the third embodiment and an inverter circuit, such as a full bridge inverter circuit 440, connected between both terminals of the capacitor 350 of the PFC circuit 300. be The full-bridge inverter circuit 440 includes a plurality of switch elements 441 , 442 , 443 and 444 , which are four here as an example.

二次側回路420には、複数、ここでは一例として3つのスイッチ素子421、スイッチ素子422及びスイッチ素子423が含まれる。
例えば、このような構成を有する電源装置400の、一次側回路410に含まれるPFC回路300のスイッチ素子310、及びフルブリッジインバータ回路440のスイッチ素子441~444に、上記半導体装置1,1A,1B,1C等が用いられる。例えば、電源装置400の、二次側回路420のスイッチ素子421~423には、シリコンを用いた通常のMIS(Metal Insulator Semiconductor)型FETが用いられる。
The secondary circuit 420 includes a plurality of switch elements 421 , 422 and 423 , which are three here as an example.
For example, in the power supply device 400 having such a configuration, the switch element 310 of the PFC circuit 300 and the switch elements 441 to 444 of the full-bridge inverter circuit 440 included in the primary side circuit 410 are provided with the above semiconductor devices 1, 1A, and 1B. , 1C, etc. are used. For example, the switch elements 421 to 423 of the secondary side circuit 420 of the power supply device 400 use ordinary MIS (Metal Insulator Semiconductor) type FETs using silicon.

上記のように、半導体装置1,1A,1B,1C等では、活性領域に、電極と接続されるn型半導体領域(再成長領域)が設けられ、更に、不活性領域に、n型半導体領域(ダミー再成長領域)が設けられる。不活性領域にn型半導体領域が設けられることで、それと共に活性領域に設けられるn型半導体領域の成長レートが速くなることが抑えられる。その結果、活性領域に設けられるn型半導体領域のドーパントの取り込み量が減少することが抑えられ、ドーパントの取り込み量が減少することによってその抵抗が高くなることが抑えられ、十分に低抵抗なn型半導体領域が活性領域に安定して形成される。これにより、電極と接続される十分に低抵抗なn型半導体領域を活性領域に有する半導体装置1,1A,1B,1C等が、安定して実現される。このような半導体装置1,1A,1B,1C等が用いられ、高性能の電源装置400が実現される。 As described above, in the semiconductor devices 1, 1A, 1B, 1C, etc., an n-type semiconductor region (regrowth region) connected to an electrode is provided in the active region, and an n-type semiconductor region is provided in the inactive region. (dummy regrowth regions) are provided. By providing the n-type semiconductor region in the inactive region, it is possible to prevent the growth rate of the n-type semiconductor region provided in the active region from increasing. As a result, a decrease in the amount of dopant taken in the n-type semiconductor region provided in the active region is suppressed, and an increase in resistance due to a decrease in the amount of dopant taken in is suppressed. A type semiconductor region is stably formed in the active region. As a result, the semiconductor devices 1, 1A, 1B, 1C, etc. having sufficiently low-resistance n-type semiconductor regions connected to the electrodes in the active regions can be stably realized. Using such semiconductor devices 1, 1A, 1B, 1C, etc., a high-performance power supply device 400 is realized.

[第8の実施の形態]
ここでは、上記のような構成を有する半導体装置の、増幅器への適用例を、第8の実施の形態として説明する。
[Eighth Embodiment]
Here, an application example of the semiconductor device having the configuration as described above to an amplifier will be described as an eighth embodiment.

図27は第8の実施の形態に係る増幅器の一例について説明する図である。図27には第8の実施の形態に係る増幅器の一例の等価回路図を示している。
図27に示す増幅器500は、デジタルプレディストーション回路510、ミキサー520、ミキサー530及びパワーアンプ540を含む。
FIG. 27 is a diagram explaining an example of an amplifier according to the eighth embodiment. FIG. 27 shows an equivalent circuit diagram of an example of the amplifier according to the eighth embodiment.
Amplifier 500 shown in FIG. 27 includes digital predistortion circuit 510 , mixer 520 , mixer 530 and power amplifier 540 .

デジタルプレディストーション回路510は、入力信号の非線形歪みを補償する。ミキサー520は、非線形歪みが補償された入力信号SIと交流信号とをミキシングする。パワーアンプ540は、入力信号SIが交流信号とミキシングされた信号を増幅する。増幅器500では、例えば、スイッチの切り替えにより、出力信号SOをミキサー530で交流信号とミキシングしてデジタルプレディストーション回路510に送出することができる。増幅器500は、高周波増幅器、高出力増幅器として使用することができる。 Digital predistortion circuit 510 compensates for nonlinear distortion of the input signal. The mixer 520 mixes the nonlinear distortion-compensated input signal SI and the AC signal. Power amplifier 540 amplifies a signal obtained by mixing input signal SI with an AC signal. In the amplifier 500 , for example, by switching a switch, the output signal SO can be mixed with an AC signal in the mixer 530 and sent to the digital predistortion circuit 510 . Amplifier 500 can be used as a high frequency amplifier and a high power amplifier.

このような構成を有する増幅器500のパワーアンプ540に、上記半導体装置1,1A,1B,1C等が用いられる。
上記のように、半導体装置1,1A,1B,1C等では、活性領域に、電極と接続されるn型半導体領域(再成長領域)が設けられ、更に、不活性領域に、n型半導体領域(ダミー再成長領域)が設けられる。不活性領域にn型半導体領域が設けられることで、それと共に活性領域に設けられるn型半導体領域の成長レートが速くなることが抑えられる。その結果、活性領域に設けられるn型半導体領域のドーパントの取り込み量が減少することが抑えられ、ドーパントの取り込み量が減少することによってその抵抗が高くなることが抑えられ、十分に低抵抗なn型半導体領域が活性領域に安定して形成される。これにより、電極と接続される十分に低抵抗なn型半導体領域を活性領域に有する半導体装置1,1A,1B,1C等が、安定して実現される。このような半導体装置1,1A,1B,1C等が用いられ、高性能の増幅器500が実現される。
The semiconductor devices 1, 1A, 1B, 1C and the like are used for the power amplifier 540 of the amplifier 500 having such a configuration.
As described above, in the semiconductor devices 1, 1A, 1B, 1C, etc., an n-type semiconductor region (regrowth region) connected to an electrode is provided in the active region, and an n-type semiconductor region is provided in the inactive region. (dummy regrowth regions) are provided. By providing the n-type semiconductor region in the inactive region, it is possible to prevent the growth rate of the n-type semiconductor region provided in the active region from increasing. As a result, a decrease in the amount of dopant taken in the n-type semiconductor region provided in the active region is suppressed, and an increase in resistance due to a decrease in the amount of dopant taken in is suppressed. A type semiconductor region is stably formed in the active region. As a result, the semiconductor devices 1, 1A, 1B, 1C, etc. having sufficiently low-resistance n-type semiconductor regions connected to the electrodes in the active regions can be stably realized. Using such semiconductor devices 1, 1A, 1B, 1C, etc., a high-performance amplifier 500 is realized.

上記半導体装置1,1A,1B,1C等を適用した各種電子装置(上記第5~第8の実施の形態で述べた半導体パッケージ200、PFC回路300、電源装置400及び増幅器500等)は、各種電子機器又は電子装置に搭載することができる。例えば、コンピュータ(パーソナルコンピュータ、スーパーコンピュータ、サーバ等)、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、センサ、カメラ、オーディオ機器、測定装置、検査装置、製造装置、送信器、受信器、レーダー装置といった、各種電子機器又は電子装置に搭載することが可能である。 Various electronic devices (semiconductor package 200, PFC circuit 300, power supply device 400, amplifier 500, etc. described in the fifth to eighth embodiments) to which the above semiconductor devices 1, 1A, 1B, 1C, etc. are applied can be It can be mounted on an electronic device or electronic device. For example, various electronic It can be mounted on an instrument or an electronic device.

以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1) 半導体層と、
前記半導体層に設けられる活性領域と、
前記半導体層に設けられ、前記活性領域に隣接する不活性領域と、
前記活性領域における前記半導体層の第1面側に設けられる第1半導体領域と、
前記不活性領域における前記半導体層の前記第1面側に設けられる第2半導体領域と、
前記半導体層の前記第1面側に設けられ、前記第1半導体領域と接続される第1電極と
を含むことを特徴とする半導体装置。
The following supplementary remarks are disclosed with respect to the embodiment described above.
(Appendix 1) A semiconductor layer;
an active region provided in the semiconductor layer;
an inactive region provided in the semiconductor layer and adjacent to the active region;
a first semiconductor region provided on the first surface side of the semiconductor layer in the active region;
a second semiconductor region provided on the first surface side of the semiconductor layer in the inactive region;
and a first electrode provided on the first surface side of the semiconductor layer and connected to the first semiconductor region.

(付記2) 前記第1半導体領域は、前記活性領域における前記半導体層の前記第1面側に設けられた第1リセスに設けられ、
前記第2半導体領域は、前記不活性領域における前記半導体層の前記第1面側に設けられた第2リセスに設けられることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
(Note 2) The first semiconductor region is provided in a first recess provided on the first surface side of the semiconductor layer in the active region,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second semiconductor region is provided in a second recess provided on the first surface side of the semiconductor layer in the inactive region.

(付記3) 前記半導体層は、
前記第1面側に設けられた電子供給層と、
前記電子供給層の、前記第1面側とは反対側に設けられた電子走行層と
を含み、
前記第1半導体領域及び前記第2半導体領域は、前記電子供給層を貫通して前記電子走行層に達することを特徴とする付記1又は2に記載の半導体装置。
(Appendix 3) The semiconductor layer is
an electron supply layer provided on the first surface side;
an electron transit layer provided on the side opposite to the first surface side of the electron supply layer,
3. The semiconductor device according to Supplementary Note 1 or 2, wherein the first semiconductor region and the second semiconductor region reach the electron transit layer through the electron supply layer.

(付記4) 前記第2半導体領域は、前記活性領域から離間して位置することを特徴とする付記1乃至3のいずれかに記載の半導体装置。
(付記5) 前記第2半導体領域は、前記活性領域からの距離が50μm以上の位置に設けられることを特徴とする付記1乃至4のいずれかに記載の半導体装置。
(Appendix 4) The semiconductor device according to any one of Appendices 1 to 3, wherein the second semiconductor region is positioned apart from the active region.
(Appendix 5) The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 4, wherein the second semiconductor region is provided at a position at a distance of 50 μm or more from the active region.

(付記6) 前記第2半導体領域は、前記第1半導体領域からの距離が500μm以内の位置に設けられることを特徴とする付記1乃至5のいずれかに記載の半導体装置。
(付記7) 前記半導体層の前記第1面に対し、前記第1半導体領域の、前記半導体層の前記第1面側の第1端面は、前記第2半導体領域の、前記半導体層の前記第1面側の第2端面よりも、低い位置にあることを特徴とする付記1乃至6のいずれかに記載の半導体装置。
(Appendix 6) The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 5, wherein the second semiconductor region is provided at a position within 500 μm from the first semiconductor region.
(Additional Note 7) With respect to the first surface of the semiconductor layer, the first end surface of the first semiconductor region on the side of the first surface of the semiconductor layer is the first surface of the semiconductor layer of the second semiconductor region. 7. The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 6, wherein the semiconductor device is located at a position lower than the second end surface on the first surface side.

(付記8) 前記第1電極は、前記第1半導体領域及び前記第2半導体領域と接続されることを特徴とする付記1乃至7のいずれかに記載の半導体装置。
(付記9) 前記半導体層の前記第1面側に設けられ、少なくとも一部が前記活性領域に位置し、前記第1半導体領域及び前記第2半導体領域とは分離された第2電極を含むことを特徴とする付記1乃至8のいずれかに記載の半導体装置。
(Note 8) The semiconductor device according to any one of notes 1 to 7, wherein the first electrode is connected to the first semiconductor region and the second semiconductor region.
(Additional Note 9) A second electrode provided on the first surface side of the semiconductor layer, at least a part of which is located in the active region, and which is separated from the first semiconductor region and the second semiconductor region. 9. The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 8, characterized by:

(付記10) 半導体層に、活性領域と、前記活性領域に隣接する不活性領域とを形成する工程と、
前記活性領域における前記半導体層の第1面側に、第1半導体領域を形成する工程と、
前記不活性領域における前記半導体層の前記第1面側に、第2半導体領域を形成する工程と、
前記半導体層の前記第1面側に、前記第1半導体領域と接続される第1電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 10) forming an active region and an inactive region adjacent to the active region in a semiconductor layer;
forming a first semiconductor region on the first surface side of the semiconductor layer in the active region;
forming a second semiconductor region on the first surface side of the semiconductor layer in the inactive region;
and forming a first electrode connected to the first semiconductor region on the first surface side of the semiconductor layer.

(付記11) 前記第1半導体領域を形成する工程、及び前記第2半導体領域を形成する工程では、
前記半導体層の前記第1面側に、前記活性領域に通じる第1開口部と、前記不活性領域に通じる第2開口部とを有するマスクを形成し、
有機金属気相成長法を用いて、前記マスクの前記第1開口部及び前記第2開口部に、それぞれ前記第1半導体領域及び前記第2半導体領域を成長することを特徴とする付記10に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 11) In the step of forming the first semiconductor region and the step of forming the second semiconductor region,
forming a mask having a first opening communicating with the active region and a second opening communicating with the inactive region on the first surface side of the semiconductor layer;
11. The method according to claim 10, wherein the first semiconductor region and the second semiconductor region are grown in the first opening and the second opening of the mask, respectively, using metalorganic vapor phase epitaxy. and a method for manufacturing a semiconductor device.

(付記12) 前記マスクの形成後、前記第1開口部及び前記第2開口部の前記半導体層を部分的に除去し、前記半導体層に、前記第1開口部と連通する第1リセス、及び前記第2開口部と連通する第2リセスを形成し、
前記第1開口部及び前記第2開口部に、それぞれ前記第1半導体領域及び前記第2半導体領域を成長する際には、前記第1開口部と連通する前記第1リセス、及び前記第2開口部と連通する前記第2リセスに、それぞれ前記第1半導体領域及び前記第2半導体領域を成長することを特徴とする付記11に記載の半導体装置の製造方法。
(Supplementary Note 12) After forming the mask, the semiconductor layer in the first opening and the second opening is partially removed, and a first recess communicating with the first opening is formed in the semiconductor layer, and forming a second recess in communication with the second opening;
When growing the first semiconductor region and the second semiconductor region in the first opening and the second opening, respectively, the first recess communicating with the first opening and the second opening 12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the first semiconductor region and the second semiconductor region are grown in the second recess communicating with the portion.

(付記13) 半導体層と、
前記半導体層に設けられる活性領域と、
前記半導体層に設けられ、前記活性領域に隣接する不活性領域と、
前記活性領域における前記半導体層の第1面側に設けられる第1半導体領域と、
前記不活性領域における前記半導体層の前記第1面側に設けられる第2半導体領域と、
前記半導体層の前記第1面側に設けられ、前記第1半導体領域と接続される第1電極と
を含む半導体装置を備えることを特徴とする電子装置。
(Appendix 13) A semiconductor layer;
an active region provided in the semiconductor layer;
an inactive region provided in the semiconductor layer and adjacent to the active region;
a first semiconductor region provided on the first surface side of the semiconductor layer in the active region;
a second semiconductor region provided on the first surface side of the semiconductor layer in the inactive region;
and a first electrode provided on the first surface side of the semiconductor layer and connected to the first semiconductor region.

1,1A,1Aa,1Ab,1Ac,1Ad,1Ae,1B,1C,100A,100B 半導体装置
1a 2DEG
10,10A,110 半導体層
10a,11a,12a,13a,14a,15a 面
11,111 電子走行層
12,112 電子供給層
13 基板
14 初期層
15 スペーサ層
21,22,23,61,62,63,180,181,182 n型半導体領域
21a,22a,23a,61a,62a 端面
30,120 ゲート電極
30a,40a,50a パッド
31 ゲートフィンガー部
40,130 ソース電極
50,140 ドレイン電極
61b,62b セグメント
64,65 トレンチ
66 凹部
71,72,73,81,82,170,171,172 リセス
90,190 マスク
90a,190a 開口部
150,AR2 不活性領域
160,AR1 活性領域
183 原子
191,192 領域
200 半導体パッケージ
210 リードフレーム
210a ダイパッド
211 ゲートリード
212 ソースリード
213 ドレインリード
220 樹脂
230 ワイヤ
300 PFC回路
310,421,422,423,441,442,443,444 スイッチ素子
320 ダイオード
330 チョークコイル
340,350 コンデンサ
360 ダイオードブリッジ
370 交流電源
400 電源装置
410 一次側回路
420 二次側回路
430 トランス
440 フルブリッジインバータ回路
500 増幅器
510 デジタルプレディストーション回路
520,530 ミキサー
540 パワーアンプ
R1,R2 抵抗
1, 1A, 1Aa, 1Ab, 1Ac, 1Ad, 1Ae, 1B, 1C, 100A, 100B Semiconductor device 1a 2DEG
Reference Signs List 10, 10A, 110 semiconductor layer 10a, 11a, 12a, 13a, 14a, 15a surface 11, 111 electron transit layer 12, 112 electron supply layer 13 substrate 14 initial layer 15 spacer layer 21, 22, 23, 61, 62, 63 , 180, 181, 182 n-type semiconductor regions 21a, 22a, 23a, 61a, 62a end surfaces 30, 120 gate electrodes 30a, 40a, 50a pads 31 gate finger portions 40, 130 source electrodes 50, 140 drain electrodes 61b, 62b segments 64 , 65 trenches 66 recesses 71, 72, 73, 81, 82, 170, 171, 172 recesses 90, 190 masks 90a, 190a openings 150, AR2 inactive regions 160, AR1 active regions 183 atoms 191, 192 regions 200 semiconductor package 210 lead frame 210a die pad 211 gate lead 212 source lead 213 drain lead 220 resin 230 wire 300 PFC circuit 310, 421, 422, 423, 441, 442, 443, 444 switch element 320 diode 330 choke coil 340, 350 capacitor 360 diode bridge 370 AC power supply 400 Power supply device 410 Primary circuit 420 Secondary circuit 430 Transformer 440 Full bridge inverter circuit 500 Amplifier 510 Digital predistortion circuit 520, 530 Mixer 540 Power amplifier R1, R2 Resistor

Claims (9)

半導体層と、
前記半導体層に設けられる活性領域と、
前記半導体層に設けられ、前記活性領域に隣接する不活性領域と、
前記活性領域における前記半導体層の第1面側に設けられる第1半導体領域と、
前記不活性領域における前記半導体層の前記第1面側に設けられる第2半導体領域と、
前記半導体層の前記第1面側に設けられ、前記第1半導体領域と接続される第1電極と
を含むことを特徴とする半導体装置。
a semiconductor layer;
an active region provided in the semiconductor layer;
an inactive region provided in the semiconductor layer and adjacent to the active region;
a first semiconductor region provided on the first surface side of the semiconductor layer in the active region;
a second semiconductor region provided on the first surface side of the semiconductor layer in the inactive region;
and a first electrode provided on the first surface side of the semiconductor layer and connected to the first semiconductor region.
前記半導体層は、
前記第1面側に設けられた電子供給層と、
前記電子供給層の、前記第1面側とは反対側に設けられた電子走行層と
を含み、
前記第1半導体領域及び前記第2半導体領域は、前記電子供給層を貫通して前記電子走行層に達することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
The semiconductor layer is
an electron supply layer provided on the first surface side;
an electron transit layer provided on the side opposite to the first surface side of the electron supply layer,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first semiconductor region and said second semiconductor region penetrate said electron supply layer to reach said electron transit layer.
前記第2半導体領域は、前記活性領域からの距離が50μm以上の位置に設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said second semiconductor region is provided at a position with a distance of 50 [mu]m or more from said active region. 前記第2半導体領域は、前記第1半導体領域からの距離が500μm以内の位置に設けられることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置。 4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said second semiconductor region is provided at a position within 500 [mu]m from said first semiconductor region. 前記半導体層の前記第1面に対し、前記第1半導体領域の、前記半導体層の前記第1面側の第1端面は、前記第2半導体領域の、前記半導体層の前記第1面側の第2端面よりも、低い位置にあることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体装置。 With respect to the first surface of the semiconductor layer, the first end surface of the first semiconductor region on the first surface side of the semiconductor layer is the first surface of the second semiconductor region on the first surface side of the semiconductor layer. 5. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second end face is positioned lower than the second end face. 前記第1電極は、前記第1半導体領域及び前記第2半導体領域と接続されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の半導体装置。 6. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first electrode is connected to said first semiconductor region and said second semiconductor region. 半導体層に、活性領域と、前記活性領域に隣接する不活性領域とを形成する工程と、
前記活性領域における前記半導体層の第1面側に、第1半導体領域を形成する工程と、
前記不活性領域における前記半導体層の前記第1面側に、第2半導体領域を形成する工程と、
前記半導体層の前記第1面側に、前記第1半導体領域と接続される第1電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
forming an active region and an inactive region adjacent to the active region in a semiconductor layer;
forming a first semiconductor region on the first surface side of the semiconductor layer in the active region;
forming a second semiconductor region on the first surface side of the semiconductor layer in the inactive region;
and forming a first electrode connected to the first semiconductor region on the first surface side of the semiconductor layer.
前記第1半導体領域を形成する工程、及び前記第2半導体領域を形成する工程では、
前記半導体層の前記第1面側に、前記活性領域に通じる第1開口部と、前記不活性領域に通じる第2開口部とを有するマスクを形成し、
有機金属気相成長法を用いて、前記マスクの前記第1開口部及び前記第2開口部に、それぞれ前記第1半導体領域及び前記第2半導体領域を成長することを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
In the step of forming the first semiconductor region and the step of forming the second semiconductor region,
forming a mask having a first opening communicating with the active region and a second opening communicating with the inactive region on the first surface side of the semiconductor layer;
8. The method according to claim 7, wherein the first semiconductor region and the second semiconductor region are grown in the first opening and the second opening of the mask, respectively, using metalorganic vapor phase epitaxy. A method of manufacturing the semiconductor device described.
半導体層と、
前記半導体層に設けられる活性領域と、
前記半導体層に設けられ、前記活性領域に隣接する不活性領域と、
前記活性領域における前記半導体層の第1面側に設けられる第1半導体領域と、
前記不活性領域における前記半導体層の前記第1面側に設けられる第2半導体領域と、
前記半導体層の前記第1面側に設けられ、前記第1半導体領域と接続される第1電極と
を含む半導体装置を備えることを特徴とする電子装置。
a semiconductor layer;
an active region provided in the semiconductor layer;
an inactive region provided in the semiconductor layer and adjacent to the active region;
a first semiconductor region provided on the first surface side of the semiconductor layer in the active region;
a second semiconductor region provided on the first surface side of the semiconductor layer in the inactive region;
and a first electrode provided on the first surface side of the semiconductor layer and connected to the first semiconductor region.
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