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JP5636269B2 - Group III nitride semiconductor device - Google Patents

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JP5636269B2
JP5636269B2 JP2010263239A JP2010263239A JP5636269B2 JP 5636269 B2 JP5636269 B2 JP 5636269B2 JP 2010263239 A JP2010263239 A JP 2010263239A JP 2010263239 A JP2010263239 A JP 2010263239A JP 5636269 B2 JP5636269 B2 JP 5636269B2
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一義 冨田
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雅裕 杉本
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Description

本発明は、一般式がAlGaInN1−(x+y+z)(0≦x<1,0≦y<1,0≦z<1,x+y+z<1)で示されるIII族窒化物半導体で構成されている半導体装置に関する。 The present invention relates to a group III nitride semiconductor represented by the general formula: Al x Ga y In z N 1- (x + y + z) (0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 ≦ z <1, x + y + z <1) It is related with the semiconductor device comprised by these.

GaNで代表されるIII族窒化物半導体は、高耐圧低損失のパワー半導体装置を実現する有望な材料として大いに期待されている。III族窒化物半導体装置の実用化のためには、リーク電流が流れることを防止する技術が必要とされている。   A group III nitride semiconductor represented by GaN is highly expected as a promising material for realizing a power semiconductor device with high breakdown voltage and low loss. In order to put the group III nitride semiconductor device into practical use, a technique for preventing leakage current from flowing is required.

図1は、n型III族窒化物半導体4の上面にp型III族窒化物半導体2が積層されているウェハ10を利用して、複数個の縦型ダイオードを製造する過程を示している。(d)に示すように、(a)の状態から直接ダイシングして複数個のダイオードに分離することも可能であるが、そのようにすると、分離後に個々のダイオードを検査しなければならず、検査工程が煩雑化する。そこで通常は、(b)に示すように、p型III族窒化物半導体2の上面からn型III族窒化物半導体4に達する素子分離溝14a,14bを形成し、電気的には複数個のダイオードに分離する。この段階で検査すれば、アノード電極6a,6b,6cに対応するダイオード群がウェハ上で整列している状態で、アノード電極6a,6b,6cに対応するダイオード毎に検査することができる。(c)に示すように、その後にダイシングすれば、検査工程を効率化することができる。なお、12a、12bはダイシングラインであり、8a、8b、8cはカソード電極であり、2a、2b、2cは素子分離溝14a,14bで分離されたアノード領域である。   FIG. 1 shows a process of manufacturing a plurality of vertical diodes using a wafer 10 in which a p-type group III nitride semiconductor 2 is stacked on an upper surface of an n-type group III nitride semiconductor 4. As shown in (d), it is also possible to dice directly from the state of (a) and separate into a plurality of diodes, but in that case, each diode must be inspected after separation, The inspection process becomes complicated. Therefore, normally, as shown in (b), element isolation trenches 14a and 14b reaching the n-type group III nitride semiconductor 4 from the upper surface of the p-type group III nitride semiconductor 2 are formed, and a plurality of elements are electrically connected. Separate into diodes. By inspecting at this stage, it is possible to inspect each diode corresponding to the anode electrodes 6a, 6b, 6c in a state where the diode groups corresponding to the anode electrodes 6a, 6b, 6c are aligned on the wafer. As shown in (c), if dicing is performed thereafter, the inspection process can be made more efficient. In addition, 12a and 12b are dicing lines, 8a, 8b and 8c are cathode electrodes, and 2a, 2b and 2c are anode regions separated by element isolation grooves 14a and 14b.

素子分離溝14a,14bを形成するために、通常はp型III族窒化物半導体2の上面からドライエッチングする。この場合、素子分離溝14a,14bを画定する面、すなわち、p型III族窒化物半導体2をドライエッチングした結果生じた露出面(以下ではドライエッチング面と略称することがある)には、ドライエッチング用のイオンが衝撃を与えており、p型III族窒化物半導体2の露出面には多数の欠陥が生じている。特に、窒素が抜けてしまった欠陥が多く発生している。窒素が抜けてしまった欠陥は、ドナーの性質を示す。この結果、p型III族窒化物半導体2のドライエッチング面は、n型化しやすい。   In order to form the element isolation trenches 14a and 14b, dry etching is usually performed from the upper surface of the p-type group III nitride semiconductor 2. In this case, the surfaces defining the element isolation trenches 14a and 14b, that is, the exposed surfaces resulting from the dry etching of the p-type group III nitride semiconductor 2 (hereinafter sometimes abbreviated as dry etching surfaces) are dry. The ions for etching give an impact, and many defects are generated on the exposed surface of the p-type group III nitride semiconductor 2. In particular, many defects from which nitrogen has been released have occurred. Defects from which nitrogen has escaped indicate the nature of the donor. As a result, the dry etching surface of the p-type group III nitride semiconductor 2 is likely to be n-type.

ドライエッチングして形成した素子分離溝14a,14bを画定するp型III族窒化物半導体2の露出面がn型化すると、アノード電極6とカソード電極8の間が、n型化したIII族窒化物半導体2の表面とn型III族窒化物半導体4で接続されてしまい、図1(c)の矢印16に示すように、アノード電極6とカソード電極8の間をリーク電流が流れてしまう。ここで、a,b,c等の添え字を省略して説明する事項は、a,b,c等の添え字で示される部分に共通する事項であることを示す。III族窒化物半導体2の露出面を絶縁膜で被覆しても、III族窒化物半導体2の露出面がn型化してしまえば、リーク電流が流れることを防止することができない。p型III族窒化物半導体をドライエッチングした結果生じた露出面がn型化することを防止する技術が必要とされている。   When the exposed surface of the p-type group III nitride semiconductor 2 defining the element isolation trenches 14a and 14b formed by dry etching becomes n-type, the n-type group III nitride is formed between the anode electrode 6 and the cathode electrode 8. The surface of the physical semiconductor 2 is connected to the n-type group III nitride semiconductor 4, and a leak current flows between the anode electrode 6 and the cathode electrode 8 as indicated by an arrow 16 in FIG. Here, items that are described with the subscripts such as a, b, and c omitted are common items that are indicated by the subscripts such as a, b, and c. Even if the exposed surface of group III nitride semiconductor 2 is covered with an insulating film, if the exposed surface of group III nitride semiconductor 2 becomes n-type, it is not possible to prevent leakage current from flowing. There is a need for a technique for preventing an exposed surface resulting from dry etching of a p-type group III nitride semiconductor from becoming n-type.

図2は、III族窒化物半導体で構成した横型トランジスタの構造を立体視した模式的図であり、22はp型のGaN層を示し、24はn型のGaN層を示し、26は絶縁膜を示し、28はドレイン電極を示し、30はゲート電極を示し、32はソース電極を示し、34はアース電極を示している。n型のGaN層の上部に、図示しない横型のトランジスタ構造が作りこまれている。アース電極34は、正孔を引き抜く。
図2では、p型GaN層22とn型GaN層24がドライエッチングされ、p型GaN層22の側面とn型GaN層24の側面が素子分離溝に露出している様子を示している。実際には、p型GaN層22の側面とn型GaN層24の側面は絶縁膜で被覆されるが、図2ではその絶縁膜の図示が省略されている。p型GaN層22の側面とn型GaN層24の側面が絶縁膜で被覆されていても、ドライエッチングによって露出したp型GaN層22の側面がドライエッチングによってn型化すると、破線36で示すように、n型化したGaN層22の側面に沿ってリーク電流が流れ、ドレイン電極28とアース電極34の間にリーク電流が流れてしまう。この例の場合も、p型III族窒化物半導体のドライエッチング面がn型化することを防止する技術が必要とされている。
FIG. 2 is a schematic diagram in which the structure of a lateral transistor composed of a group III nitride semiconductor is stereoscopically viewed, 22 indicates a p-type GaN layer, 24 indicates an n-type GaN layer, and 26 indicates an insulating film. , 28 indicates a drain electrode, 30 indicates a gate electrode, 32 indicates a source electrode, and 34 indicates a ground electrode. A lateral transistor structure (not shown) is formed on the n-type GaN layer. The ground electrode 34 extracts holes.
FIG. 2 shows a state where the p-type GaN layer 22 and the n-type GaN layer 24 are dry-etched, and the side surfaces of the p-type GaN layer 22 and the n-type GaN layer 24 are exposed in the element isolation trench. Actually, the side surface of the p-type GaN layer 22 and the side surface of the n-type GaN layer 24 are covered with an insulating film, but the illustration of the insulating film is omitted in FIG. Even if the side surface of the p-type GaN layer 22 and the side surface of the n-type GaN layer 24 are covered with an insulating film, when the side surface of the p-type GaN layer 22 exposed by dry etching becomes n-type by dry etching, a broken line 36 indicates As described above, a leak current flows along the side surface of the n-type GaN layer 22, and a leak current flows between the drain electrode 28 and the ground electrode 34. Also in this example, a technique for preventing the dry etching surface of the p-type group III nitride semiconductor from becoming n-type is required.

図3は、III族窒化物半導体で構成した縦型トランジスタを断面視した模式的図であり、特許文献1に類似の構造が開示されている。図示48はドレイン電極、46はn型GaN領域、44はn型GaN領域、42aと42bはp型GaN領域、52はn型GaN領域、54はi型のAlGaN領域、58はゲート絶縁膜、60はゲート電極、50aと50bはアース電極、54aと54bはソース領域、56aと56bはソース電極を示している。
図3の場合、ゲート電極60にゲートオン電圧を印加しないと、p型GaN領域42aとn型GaN領域44の界面からn型GaN領域44内を伸びる空乏層と、p型GaN領域42bとn型GaN領域44の界面からn型GaN領域44内を伸びる空乏層が連続し、p型GaN領域42aとp型GaN領域42bの間に存在するn型GaN領域44を空乏化して耐圧を高めている。しかしながら、p型GaN領域42aとp型GaN領域42bをドライエッチングして素子分離溝を形成する際に、p型GaN領域42aの側面とp型GaN領域42bの側面がn型化してしまうと、アース電極50aとドレイン電極48の間ならびにアース電極50bとドレイン電極48の間をリーク電流が流れてしまう。p型III族窒化物半導体のドライエッチング面がn型化することを防止する技術がここでも必要とされている。
FIG. 3 is a schematic view of a vertical transistor made of a group III nitride semiconductor, and a similar structure is disclosed in Patent Document 1. In FIG. 48 is a drain electrode, 46 is an n-type GaN region, 44 is an n-type GaN region, 42a and 42b are p-type GaN regions, 52 is an n-type GaN region, 54 is an i-type AlGaN region, 58 is a gate insulating film, 60 is a gate electrode, 50a and 50b are ground electrodes, 54a and 54b are source regions, and 56a and 56b are source electrodes.
In the case of FIG. 3, if no gate-on voltage is applied to the gate electrode 60, a depletion layer extending from the interface between the p-type GaN region 42a and the n-type GaN region 44 into the n-type GaN region 44, and the p-type GaN region 42b and the n-type A depletion layer extending in the n-type GaN region 44 from the interface of the GaN region 44 continues, and the n-type GaN region 44 existing between the p-type GaN region 42a and the p-type GaN region 42b is depleted to increase the breakdown voltage. . However, when the p-type GaN region 42a and the p-type GaN region 42b are dry-etched to form the element isolation trench, if the side surface of the p-type GaN region 42a and the side surface of the p-type GaN region 42b become n-type, Leakage current flows between the ground electrode 50 a and the drain electrode 48 and between the ground electrode 50 b and the drain electrode 48. There is still a need for a technique that prevents the dry etching surface of a p-type group III nitride semiconductor from becoming n-type.

特開2004−260140号公報JP 2004-260140 A

上記したように、III族窒化物半導体で半導体装置を構成する場合、p型のIII族窒化物半導体のドライエッチング面がn型化することを防止する技術が必要とされている。   As described above, when a semiconductor device is formed of a group III nitride semiconductor, a technique for preventing the dry etching surface of the p-type group III nitride semiconductor from becoming n-type is required.

本発明では、p型III族窒化物半導体をドライエッチングした時点では、ドライエッチング面がn型化する現象を甘受する一方において、半導体装置が実際に作動する際には、p型III族窒化物半導体のドライエッチング面がn型化することを防止する技術を採用する。   In the present invention, when the p-type group III nitride semiconductor is dry-etched, the p-type group III-nitride is accepted when the semiconductor device actually operates while accepting the phenomenon that the dry-etched surface becomes n-type. A technique for preventing the dry etching surface of the semiconductor from becoming n-type is employed.

本発明のIII族窒化物半導体装置は、p型III族窒化物半導体とn型III族窒化物半導体をドライエッチングして素子分離溝を形成する。その結果、素子分離溝の壁面に、p型III族窒化物半導体とn型III族窒化物半導体が露出している。ここでいう「露出」とは、ドライエッチングして素子分離溝を形成したときに露出していることをいう。実際には、その後に露出面に絶縁膜を形成するので、絶縁膜形成後も露出しているわけでない。ドライエッチングして素子分離溝を形成したときには素子分離溝に露出していたp型III族窒化物半導体とn型III族窒化物半導体の表面は絶縁膜で被覆される。本発明のIII族窒化物半導体装置は、p型III族窒化物半導体中に存在する正孔を絶縁膜と接するp型III族窒化物半導体の表面に誘導する正孔誘導手段を備えている。その正孔誘導手段は、p型III族窒化物半導体のn型化したドライエッチング面に対面する位置に形成されており、少なくとも半導体装置が実際に作動する間は常に、n型化したドライエッチング面をp型化する正孔を誘導する。
正孔誘導手段を備えていれば、たとえ加工直後のp型III族窒化物半導体の表面がn型化していても、半導体装置が実際に作動する際には常に、p型III族窒化物半導体の表面に正孔が誘導されてp型化されており、n型化した表面に沿ってリーク電流が流れることを防止できる。
In the group III nitride semiconductor device of the present invention, the p-type group III nitride semiconductor and the n-type group III nitride semiconductor are dry-etched to form element isolation grooves. As a result, the p-type group III nitride semiconductor and the n-type group III nitride semiconductor are exposed on the wall surface of the element isolation trench. The term “exposed” as used herein refers to exposure when an element isolation trench is formed by dry etching. Actually, since the insulating film is formed on the exposed surface after that, it is not exposed even after the insulating film is formed. P-type group III nitride semiconductor and the n-type Group III nitride semiconductor surface which has been exposed in the isolation trench when forming an isolation trench by dry etching Ru covered with an insulating film. The group III nitride semiconductor device of the present invention includes hole inducing means for inducing holes existing in the p-type group III nitride semiconductor to the surface of the p-type group III nitride semiconductor in contact with the insulating film. The hole guiding means is formed at a position facing the n-type dry etching surface of the p-type group III nitride semiconductor, and at least during the actual operation of the semiconductor device, the n-type dry etching is always performed. It induces holes that make the surface p-type.
As long as the hole inducing means is provided, the p-type group III nitride semiconductor is always operated when the semiconductor device actually operates, even if the surface of the p-type group III nitride semiconductor immediately after processing is n-type. Holes are induced to the p-type by being induced on the surface, and leakage current can be prevented from flowing along the n-type surface.

例えば絶縁膜に負電荷が常に帯電していれば、負電荷が常に帯電している絶縁膜を正孔誘導手段とすることができる。
あるいは絶縁膜を介してp型III族窒化物半導体と対面するとともに負電位に常に接続する電極を付加すれば、負電位に常に接続され電極を正孔誘導手段とすることができる。
さらに絶縁膜を介してp型III族窒化物半導体と対面するともにp型III族窒化物半導体の仕事関数よりも大きな仕事関数をもつ金属膜を付加すれば、その金属膜を正孔誘導手段とすることができる。
いずれの構成によっても、少なくとも半導体装置が実際に作動する間は常に、p型III族窒化物半導体の表面に正孔が誘導されてp型化される。n型化した表面に沿ってリーク電流が流れることを防止できる。
For example if the negative charges in the insulating film is always charged, can be a hole leading means an insulating film negative charge is always charged.
Or may be a p-type group III if added always connected to the electrode to the negative potential while facing the nitride semiconductor, hole guide means always connected Ru electrode to a negative potential through the insulating film.
Furthermore, if a metal film facing the p-type group III nitride semiconductor and having a work function larger than the work function of the p-type group III nitride semiconductor is added via the insulating film, the metal film is used as the hole inducing means. can do.
In any configuration, at least during the actual operation of the semiconductor device , holes are induced on the surface of the p-type group III nitride semiconductor to be p-type. Leakage current can be prevented from flowing along the n-type surface.

本発明は、n型III族窒化物半導体の上面にp型III族窒化物半導体が積層されており、そのp型III族窒化物半導体の上面からドライエッチングしてn型III族窒化物半導体に到達する素子分離溝を形成する場合に特に有用である。素子分離溝の側面を提供するp型III族窒化物半導体の側面は絶縁膜で被覆されている。その絶縁膜に負電荷が常に帯電しているか、絶縁膜を介してp型III族窒化物半導体と対面するとともに負電位に常に接続する電極が付加されているか、あるいは、絶縁膜を介してp型III族窒化物半導体と対面するともにp型III族窒化物半導体の仕事関数よりも大きな仕事関数をもつ金属膜が付加されている。
上記構成を備えているIII族窒化物半導体装置は、p型III族窒化物半導体をドライエッチングして形成した素子分離溝を画定するp型III族窒化物半導体の側面がn型化していても、少なくとも半導体装置が実際に作動する間は常に、その側面に正孔が誘導されてp型化した状態で作動する。素子分離溝を画定する側面に沿ってリーク電流が流れるのを防止することができる。
The present invention, p-type group III nitride on the upper surface of the n-type Group III nitride semiconductor semiconductor is laminated, on its p-type group III dry etching to the n-type Group III nitride semiconductor of a nitride semiconductor of the upper surface This is particularly useful when forming a reaching element isolation trench. The side surface of the p-type group III nitride semiconductor that provides the side surface of the element isolation trench is covered with an insulating film. The negative charge is always charged on the insulating film, or an electrode that faces the p-type group III nitride semiconductor and is always connected to the negative potential is added via the insulating film, or p is connected through the insulating film. A metal film facing the type III nitride semiconductor and having a work function larger than that of the p type group III nitride semiconductor is added.
In the group III nitride semiconductor device having the above-described configuration, the side surface of the p-type group III nitride semiconductor defining the element isolation groove formed by dry etching of the p-type group III nitride semiconductor is n-type. At least during the actual operation of the semiconductor device , the semiconductor device operates in a p-type state with holes induced on its side surfaces. Leakage current can be prevented from flowing along the side surface that defines the element isolation trench.

本明細書に開示されている技術によると、p型III族窒化物半導体の表面がn型化しても、半導体装置が実際に作動する際には、p型III族窒化物半導体の表面に正孔が誘導されてp型化した状態で作動する。n型化した表面に沿ってリーク電流が流れることを防止することができる。p型III族窒化物半導体をドライエッチングして製造する半導体装置の特性が低下することを防止することができる。   According to the technology disclosed in this specification, even when the surface of the p-type group III nitride semiconductor is changed to n-type, the surface of the p-type group III nitride semiconductor is not positively aligned when the semiconductor device actually operates. It operates in a state where the holes are induced to become p-type. Leakage current can be prevented from flowing along the n-type surface. It is possible to prevent deterioration in characteristics of a semiconductor device manufactured by dry etching a p-type group III nitride semiconductor.

n型III族窒化物半導体の上面にp型III族窒化物半導体が積層されているウェハを利用して複数個の縦型ダイオードを製造する過程を示す図。The figure which shows the process in which several vertical type diodes are manufactured using the wafer by which the p-type group III nitride semiconductor is laminated | stacked on the upper surface of an n-type group III nitride semiconductor. III族窒化物半導体で製造した横型トランジスタを立体的・模式的に示す図。The figure which shows the horizontal transistor manufactured with the group III nitride semiconductor three-dimensionally and typically. III族窒化物半導体で製造した縦型トランジスタの断面を模式的に示す図。The figure which shows typically the cross section of the vertical transistor manufactured with the group III nitride semiconductor. 第1実施例のp型III族窒化物半導体に対面する部分の断面図。Sectional drawing of the part which faces the p-type group III nitride semiconductor of 1st Example. 第2実施例のp型III族窒化物半導体に対面する部分の断面図。Sectional drawing of the part which faces the p-type group III nitride semiconductor of 2nd Example. 第3実施例のp型III族窒化物半導体に対面する部分の断面図。Sectional drawing of the part which faces the p-type group III nitride semiconductor of 3rd Example. 第4実施例のp型III族窒化物半導体に対面する部分の断面図。Sectional drawing of the part which faces the p-type group III nitride semiconductor of 4th Example. 第5実施例のp型III族窒化物半導体に対面する部分の断面図。Sectional drawing of the part which faces the p-type group III nitride semiconductor of 5th Example.

下記で説明する実施例の主要な特長を以下に例示する。
(特長1)正孔誘導手段が、p型III族窒化物半導体のドライエッチング面の全域に向かい合っている。
(特長2)正孔誘導手段が、p型III族窒化物半導体のドライエッチング面よりも広範囲に拡がっている。
(特長3)正孔誘導手段が、p型III族窒化物半導体のドライエッチング面の一部に向かい合っている。
The main features of the embodiments described below are exemplified below.
(Feature 1) The hole guiding means faces the entire dry etching surface of the p-type group III nitride semiconductor.
(Feature 2) The hole inducing means extends over a wider range than the dry etching surface of the p-type group III nitride semiconductor.
(Feature 3) The hole inducing means faces a part of the dry etching surface of the p-type group III nitride semiconductor.

図4〜図8を参照して説明する実施例1〜実施例5に共通する事象を最初に説明する。図4〜図8に図示されているように、n型III族窒化物半導体(本実施例ではn型GaN)64の上面にp型III族窒化物半導体(本実施例ではp型GaN)62が積層されている積層構造を製造し、p型III族窒化物半導体62の上面からドライエッチングして素子分離溝を形成し、ドライエッチングすることで露出したp型III族窒化物半導体62の側面62aを被覆する絶縁膜を形成した。ドライエッチングすることで露出したときのp型III族窒化物半導体62の側面62aはn型化している。後記する各実施例では、p型III族窒化物半導体62の露出した側面62aに向かい合う層によって、半導体装置が実際に作動する際には、p型III族窒化物半導体62の側面62aに正孔が誘導されてp型化した状態で作動するようにしている。後記する各実施例によると、n型化した露出面に沿ってリーク電流が流れることを防止することができる。p型III族窒化物半導体62をドライエッチングして製造する半導体装置の特性が低下することを防止することができる。   First, events common to the first to fifth embodiments described with reference to FIGS. 4 to 8 will be described. As shown in FIGS. 4 to 8, a p-type group III nitride semiconductor (p-type GaN in this embodiment) 62 is formed on an upper surface of an n-type group III nitride semiconductor (n-type GaN in this embodiment) 64. Is manufactured, a p-type group III nitride semiconductor 62 is exposed by dry etching from the upper surface of the p-type group III nitride semiconductor 62, and an element isolation groove is formed. An insulating film covering 62a was formed. The side surface 62a of the p-type group III nitride semiconductor 62 when exposed by dry etching is n-type. In each example described later, when the semiconductor device is actually operated by the layer facing the exposed side surface 62 a of the p-type group III nitride semiconductor 62, holes are formed on the side surface 62 a of the p-type group III nitride semiconductor 62. Is operated in a p-type state. According to each example described later, it is possible to prevent leakage current from flowing along the n-type exposed surface. It is possible to prevent the characteristics of a semiconductor device manufactured by dry etching the p-type group III nitride semiconductor 62 from being deteriorated.

(実施例1) 図4に示すように、p型III族窒化物半導体62の側面62aを被覆する絶縁膜66(本実施例ではSiO2)内に、負に帯電した粒子を注入する。本実施例では、絶縁膜66のうち、膜厚の中央部分であり、側面62aの全体に向かい合う領域68に、負に帯電した粒子を注入している。負に帯電した粒子には、電子または負イオンを利用することができる。側面62aに向かい合う領域68が負に帯電してると、p型III族窒化物半導体62内に存在している多数キャリアである正孔が側面62aに沿った範囲に誘導され、側面62aに沿って正孔蓄積層が形成される。その正孔蓄積層が側面62aをp型化する。ドライエッチングした段階ではp型III族窒化物半導体62の側面62aはn型化しているものの、実際に作動する際には、側面62aに沿って正孔蓄積層が形成されて側面62aをp型化している状態で作動する。絶縁層66に負に帯電した粒子を注入することによって、n型化した側面に沿ってリーク電流が流れることを防止できる。 Example 1 As shown in FIG. 4, negatively charged particles are injected into an insulating film 66 (SiO 2 in this example) covering the side surface 62 a of the p-type group III nitride semiconductor 62. In this embodiment, negatively charged particles are injected into a region 68 of the insulating film 66 that is the central portion of the film thickness and faces the entire side surface 62a. Electrons or negative ions can be used for the negatively charged particles. When the region 68 facing the side surface 62a is negatively charged, holes that are majority carriers existing in the p-type group III nitride semiconductor 62 are induced in a range along the side surface 62a, and along the side surface 62a. A hole accumulation layer is formed. The hole accumulation layer makes the side surface 62a p-type. At the stage of dry etching, the side surface 62a of the p-type group III nitride semiconductor 62 is n-type. However, when actually operating, a hole accumulation layer is formed along the side surface 62a and the side surface 62a is formed as a p-type. It operates in the state that By injecting negatively charged particles into the insulating layer 66, leakage current can be prevented from flowing along the n-type side surface.

(実施例2) 図5に示すように、p型III族窒化物半導体62の側面62aを被覆する絶縁膜を、内側絶縁膜70と外側絶縁膜72で構成する。本実施例ではいずれもSiO2で形成する。外側絶縁膜72の外側から負に帯電した粒子を注入する。本実施例では、側面62aの全体に向かい合う領域74に、負に帯電した粒子を注入する。負に帯電した粒子には、電子または負イオンを利用することができる。内側絶縁膜70と外側絶縁膜72の界面には、多数のトラップが形成されている。注入された帯電粒子は、内側絶縁膜70と外側絶縁膜72の界面に沿って形成されているトラップに補足され、その位置が固定される。実施例2によると実施例1よりも、安定した負電荷帯電領域を形成することができる。 Example 2 As shown in FIG. 5, the insulating film covering the side surface 62 a of the p-type group III nitride semiconductor 62 is composed of an inner insulating film 70 and an outer insulating film 72. In this embodiment, all are made of SiO 2 . Negatively charged particles are injected from the outside of the outer insulating film 72. In this embodiment, negatively charged particles are injected into the region 74 facing the entire side surface 62a. Electrons or negative ions can be used for the negatively charged particles. A large number of traps are formed at the interface between the inner insulating film 70 and the outer insulating film 72. The injected charged particles are captured by traps formed along the interface between the inner insulating film 70 and the outer insulating film 72, and the position thereof is fixed. According to Example 2, a more stable negative charge charging region can be formed than in Example 1.

(実施例3) 図6に示すように、p型III族窒化物半導体62の側面62aを被覆する絶縁膜76内に、電極78を形成する。電極78は絶縁膜76で周囲から絶縁されており、フローティング電極となっている。フローティング電極78は、側面62aの全体に向かい合う範囲に形成されている。フローティング電極78には、負に帯電した粒子80が注入されている。負に帯電した粒子には、電子または負イオンを利用することができる。フローティング電極78を利用すると、実施例1と2よりも多量の負電荷を注入することができる。実施例3によると、安定した正孔蓄積層が形成される。   Example 3 As shown in FIG. 6, an electrode 78 is formed in an insulating film 76 that covers the side surface 62 a of the p-type group III nitride semiconductor 62. The electrode 78 is insulated from the surroundings by an insulating film 76 and is a floating electrode. The floating electrode 78 is formed in a range facing the entire side surface 62a. Negatively charged particles 80 are injected into the floating electrode 78. Electrons or negative ions can be used for the negatively charged particles. When the floating electrode 78 is used, a larger amount of negative charge than in the first and second embodiments can be injected. According to Example 3, a stable hole accumulation layer is formed.

(実施例4) 図7に示すように、p型III族窒化物半導体62の側面62aを被覆する絶縁膜82の外側表面に、電極84を形成する。電極84は、側面62aの全体に向かい合う範囲に形成されている。電極84は、直流電源86の負電位に接続して用いる。負に帯電した電極84によって、側面62aに沿って正孔蓄積層を設けることができる。実施例4によっても、安定した正孔蓄積層が形成される。   Example 4 As shown in FIG. 7, an electrode 84 is formed on the outer surface of the insulating film 82 that covers the side surface 62 a of the p-type group III nitride semiconductor 62. The electrode 84 is formed in a range facing the entire side surface 62a. The electrode 84 is used by being connected to the negative potential of the DC power source 86. The hole accumulation layer can be provided along the side surface 62a by the negatively charged electrode 84. Also in Example 4, a stable hole accumulation layer is formed.

(実施例5) 図8に示すように、p型III族窒化物半導体62の側面62aを被覆する絶縁膜88の外側表面に、金属膜90を形成する。金属膜90に用いる金属には、p型III族窒化物半導体62の仕事関数よりも大きな仕事関数をもつ金属を用いる。例えば、Au, Pt, Pd, Ni, Se, Co, Ir, Rh, Teまたはこれらの合金あるいはITOを利用することができる。側面62aに絶縁膜88を介して向かい合うとともに、p型III族窒化物半導体62の仕事関数よりも大きな仕事関数をもつ金属からなる金属膜90を設けると、側面62aに沿って正孔蓄積層を設けることができる。実施例5によっても、安定した正孔蓄積層が形成される。   Example 5 As shown in FIG. 8, a metal film 90 is formed on the outer surface of the insulating film 88 that covers the side surface 62 a of the p-type group III nitride semiconductor 62. As the metal used for the metal film 90, a metal having a work function larger than that of the p-type group III nitride semiconductor 62 is used. For example, Au, Pt, Pd, Ni, Se, Co, Ir, Rh, Te, alloys thereof, or ITO can be used. When the metal film 90 made of a metal having a work function larger than the work function of the p-type group III nitride semiconductor 62 is provided facing the side face 62a through the insulating film 88, a hole accumulation layer is formed along the side face 62a. Can be provided. Also in Example 5, a stable hole accumulation layer is formed.

上記では、p型III族窒化物半導体62を貫通する深さの溝を作成した場合の実施例を示した。この場合、正孔蓄積層を誘導する層を、n型III族窒化物半導体64の側面に向かい合う範囲にまで伸ばしてもよく、p型III族窒化物半導体62の上面に向かい合う範囲にまで伸ばしてもよい。また、p型III族窒化物半導体64の側面の一部に向かい範囲にだけ正孔蓄積層が形成されるようにしてもよい。例えば、p型III族窒化物半導体の側面のうちの一部の深さにだけ形成された正孔蓄積層でリーク電流を遮断することができる場合には、p型III族窒化物半導体64の露出面の一部に向かい合う範囲に正孔誘導手段を形成すればよい。また、p型III族窒化物半導体62の上面から形成した溝がp型III族窒化物半導体62の中間深さで終了している場合にも有効である。この場合、溝の底面がp型III族窒化物半導体62の上面で画定され、溝の側面がp型III族窒化物半導体62の側面で画定される。溝の底面と側面を画定するp型III族窒化物半導体62の露出面に向いあう範囲に、正孔蓄積層を誘導する層を設けることによって、III族窒化物半導体62の露出面に沿ってリーク電流が流れることを防止することができる。   In the above, the embodiment in the case where the groove having a depth penetrating the p-type group III nitride semiconductor 62 has been shown. In this case, the layer for inducing the hole accumulation layer may be extended to a range facing the side surface of the n-type group III nitride semiconductor 64 or extended to a range facing the upper surface of the p-type group III nitride semiconductor 62. Also good. Further, the hole accumulation layer may be formed only in a range facing a part of the side surface of the p-type group III nitride semiconductor 64. For example, when the leak current can be blocked by the hole accumulation layer formed only at a part of the depth of the side surface of the p-type group III nitride semiconductor, the p-type group III nitride semiconductor 64 Hole inducing means may be formed in a range facing a part of the exposed surface. This is also effective when the groove formed from the upper surface of the p-type group III nitride semiconductor 62 ends at an intermediate depth of the p-type group III nitride semiconductor 62. In this case, the bottom surface of the groove is defined by the upper surface of the p-type group III nitride semiconductor 62, and the side surface of the groove is defined by the side surface of the p-type group III nitride semiconductor 62. By providing a layer for inducing a hole accumulation layer in a range facing the exposed surface of the p-type group III nitride semiconductor 62 that defines the bottom and side surfaces of the groove, along the exposed surface of the group III nitride semiconductor 62 Leakage current can be prevented from flowing.

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
また下記に記載する特許請求の範囲の技術的範囲は、実施例に限定されない。実施例はあくまで例示である。
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
The technical scope of the claims described below is not limited to the examples. The examples are merely illustrative.

2:p型III族窒化物半導体
4:n型III族窒化物半導体
6:アノード電極
8:カソード電極
10:ウェハ
12:ダイシングライン
14:素子分離溝
22:p型III族窒化物半導体
24:n型III族窒化物半導体
26:絶縁膜
28:ドレイン電極
30:ゲート電極
32:ソース電極
34:アース電極
48:ドレイン電極
46:n型GaN領域
44:n型GaN領域、
42aと42b:p型GaN領域、
52:n型GaN領域
54:i型のAlGaN領域
58:ゲート絶縁膜
60:ゲート電極
50aと50b:アース電極
54aと54b:ソース領域
56aと56b:ソース電極
62:p型III族窒化物半導体
64:n型III族窒化物半導体
66:絶縁膜
68:負電荷蓄積領域
70:内側絶縁膜
72:外側絶縁膜
78:フローティング電極
80:負電荷帯電粒子
84:電極
90:金属膜
2: p-type group III nitride semiconductor 4: n-type group III nitride semiconductor 6: anode electrode 8: cathode electrode 10: wafer 12: dicing line 14: element isolation groove 22: p-type group III nitride semiconductor 24: n Type III nitride semiconductor 26: insulating film 28: drain electrode 30: gate electrode 32: source electrode 34: ground electrode 48: drain electrode 46: n-type GaN region 44: n-type GaN region,
42a and 42b: p-type GaN region,
52: n-type GaN region 54: i-type AlGaN region 58: gate insulating film 60: gate electrodes 50a and 50b: ground electrodes 54a and 54b: source regions 56a and 56b: source electrode 62: p-type group III nitride semiconductor 64 : N-type group III nitride semiconductor 66: insulating film 68: negative charge storage region 70: inner insulating film 72: outer insulating film 78: floating electrode 80: negative charge charged particles 84: electrode 90: metal film

Claims (5)

ドライエッチングして形成した素子分離溝の壁面にp型III族窒化物半導体とn型III族窒化物半導体が露出しており、
前記壁面に露出した前記p型III族窒化物半導体と前記n型III族窒化物半導体の表面が絶縁膜で被覆されており、
前記p型III族窒化物半導体中に存在する正孔を前記絶縁膜と接する前記p型III族窒化物半導体の表面に誘導する正孔誘導手段が付加されており、
前記正孔誘導手段は、前記p型III族窒化物半導体のn型化したドライエッチング面に対面する位置に形成されており、少なくとも半導体装置が実際に作動する間は常に、前記のn型化したドライエッチング面をp型化する正孔を誘導することを特徴とするIII族窒化物半導体装置。
The p-type group III nitride semiconductor and the n-type group III nitride semiconductor are exposed on the wall surface of the element isolation groove formed by dry etching,
The surfaces of the p-type group III nitride semiconductor and the n-type group III nitride semiconductor exposed on the wall surface are covered with an insulating film,
The p-type group III are added hole guide means for guiding the holes existing in the p-type group III nitride semiconductor of the surface in contact with the insulating film to the nitride in semiconductor,
The hole inducing means is formed at a position facing the n-type dry etching surface of the p-type group III nitride semiconductor, and is always at least during the actual operation of the semiconductor device. A III-nitride semiconductor device characterized by inducing holes that make the dry etching surface p-type .
前記絶縁膜に負電荷が常に帯電しており、その負電荷が常に帯電している前記絶縁膜が前記正孔誘導手段となる請求項1のIII族窒化物半導体装置。 Wherein the insulating film has negative charges are always charged, III-nitride semiconductor device of claim 1, wherein the insulating film whose negative charge is always charged is the hole inducing means. 前記絶縁膜を介して前記p型III族窒化物半導体と対面するとともに負電位に常に接続する電極が形成されており、負電位に常に接続される前記電極が前記正孔誘導手段となる請求項1のIII族窒化物半導体装置。 The always connected to the electrode to a negative potential with an insulating film over the face and the p-type group III nitride semiconductor is formed, claims wherein the electrode that will be constantly connected to the negative potential becomes positive hole guide means 1 Group III nitride semiconductor device. 前記絶縁膜を介して前記p型III族窒化物半導体と対面するともに前記p型III族窒化物半導体の仕事関数よりも大きな仕事関数をもつ金属膜が形成されており、その金属膜が前記正孔誘導手段となる請求項1のIII族窒化物半導体装置。 The insulating film being a metal film having a large work function than the both the work function of the p-type group III nitride semiconductor which faces the p-type group III nitride semiconductor through, the metal layer is the positive The group III nitride semiconductor device according to claim 1, which serves as a hole guiding means. 前記n型III族窒化物半導体の上面に前記p型III族窒化物半導体が積層されており、
前記p型III族窒化物半導体の上面から前記n型III族窒化物半導体に到達する素子分離溝が形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかの一項に記載III族窒化物半導体装置。
The p-type group III nitride semiconductor on the upper surface of the n-type Group III nitride semiconductor are stacked,
III according to one of any of the 4 claims 1, characterized in that the isolation trench reaching the n-type Group III nitride semiconductor from the top surface of the p-type group III nitride semiconductor is formed Group nitride semiconductor device.
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