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JP6769322B2 - Semiconductor devices, power supplies and amplifiers - Google Patents

Semiconductor devices, power supplies and amplifiers Download PDF

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JP6769322B2
JP6769322B2 JP2017019694A JP2017019694A JP6769322B2 JP 6769322 B2 JP6769322 B2 JP 6769322B2 JP 2017019694 A JP2017019694 A JP 2017019694A JP 2017019694 A JP2017019694 A JP 2017019694A JP 6769322 B2 JP6769322 B2 JP 6769322B2
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Description

本発明は、半導体装置、電源装置及び増幅器に関するものである。 The present invention relates to semiconductor devices, power supply devices and amplifiers.

窒化物半導体であるGaN、AlN、InNまたは、これらの混晶からなる材料等は、広いバンドギャップを有しており、高出力電子デバイスまたは短波長発光デバイス等として用いられている。例えば、窒化物半導体であるGaNは、バンドギャップが3.4eVであり、Siのバンドギャップ1.1eV、GaAsのバンドギャップ1.4eVよりも大きい。 Nitride semiconductors such as GaN, AlN, InN, and materials made of mixed crystals thereof have a wide bandgap and are used as high-power electronic devices, short-wavelength light emitting devices, and the like. For example, GaN, which is a nitride semiconductor, has a bandgap of 3.4 eV, which is larger than the bandgap of 1.1 eV for Si and 1.4 eV for GaAs.

このような高出力電子デバイスとしては、電界効果型トランジスタ(FET:Field effect transistor)、特に、高電子移動度トランジスタ(HEMT:High Electron Mobility Transistor)がある(例えば、特許文献1)。窒化物半導体を用いたHEMTは、高出力・高効率増幅器、大電力スイッチングデバイス等に用いられる。具体的には、AlGaNを電子供給層(障壁層、例えば電子走行層より電子親和力が小さく、バンドギャップが大きい材料より構成された層)、GaNを電子走行層に用いたHEMTでは、AlGaNとGaNとの格子定数差による歪みによりAlGaNにピエゾ分極等が生じ、高濃度の2DEG(Two-Dimensional Electron Gas:2次元電子ガス)が発生する。これらの材料系は、高電圧における動作が可能であり、高効率スイッチング素子、電気自動車用等における高耐圧電力デバイスに用いることができる。 Examples of such a high-power electronic device include a field effect transistor (FET), particularly a high electron mobility transistor (HEMT) (for example, Patent Document 1). HEMTs using nitride semiconductors are used in high-power, high-efficiency amplifiers, high-power switching devices, and the like. Specifically, in HEMTs in which AlGaN is used as an electron supply layer (barrier layer, for example, a layer made of a material having a smaller electron affinity and a larger bandgap than an electron traveling layer), and GaN is used as an electron traveling layer, AlGaN and GaN are used. Piezopolarization or the like occurs in AlGaN due to the strain due to the difference in lattice constants with, and high-concentration 2DEG (Two-Dimensional Electron Gas) is generated. These material systems can operate at high voltages and can be used for high-efficiency switching elements, high-voltage power devices for electric vehicles, and the like.

窒化物半導体を用いた超高周波用デバイスにおいては、デバイスの高出力化を実現するために、電子供給層をAlGaNに代えて、高い自発分極を有するInAlNやInAlGaNが用いられているものがある。電子供給層にInAlNやInAlGaNを用いた場合、薄くても高濃度の2次元電子ガスを誘起できることから高出力性と高周波性を併せ持つ材料として注目されている。 In ultra-high frequency devices using nitride semiconductors, in order to realize high output of the device, InAlN or InAlGaN having high spontaneous polarization is used instead of AlGaN as the electron supply layer. When InAlN or InAlGaN is used for the electron supply layer, it is attracting attention as a material having both high output and high frequency because it can induce a high concentration two-dimensional electron gas even if it is thin.

特開2002−359256号公報JP-A-2002-359256 特開2011−60950号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-60950 特開2010−192771号公報JP-A-2010-192771

ところで、InAlNやInAlGaNはバンドギャップが広いため、オーミックコンタクトがとりにくく、InAlNやInAlGaNの上に形成されたオーミック電極のオーミックコンタクト抵抗が高いため、電流を増やすことができない。このため、オーミック電極が形成される領域のInAlNやInAlGaNに、Si等の不純物元素をイオンを注入し、オーミック電極が形成される領域のオーミックコンタクト抵抗を低くする方法がある。しかしながら、この方法では、例えば、オーミック電極となるドレイン電極の端部等において、電流が集中するため、この部分でダメージが発生し、半導体装置の信頼性の低下を招く場合がある。 By the way, since InAlN and InAlGaN have a wide band gap, it is difficult to make ohmic contact, and since the ohmic contact resistance of the ohmic electrode formed on InAlN and InAlGaN is high, the current cannot be increased. Therefore, there is a method of injecting an impurity element such as Si into InAlN or InAlGaN in the region where the ohmic electrode is formed to lower the ohmic contact resistance in the region where the ohmic electrode is formed. However, in this method, for example, since the current is concentrated at the end of the drain electrode serving as the ohmic electrode, damage may occur in this portion, which may lead to a decrease in the reliability of the semiconductor device.

よって、窒化物半導体を用いた半導体装置において、電流を多く流すことができ、信頼性の高い半導体装置が求められている。 Therefore, in a semiconductor device using a nitride semiconductor, there is a demand for a highly reliable semiconductor device capable of passing a large amount of current.

本実施の形態の一観点によれば、基板の上に形成された第1の半導体層と、前記第1の半導体層の上に形成された第2の半導体層と、前記第2の半導体層の上に形成されたゲート電極と、前記第1の半導体層または前記第2の半導体層の上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記第2の半導体層において、ドレイン電極が形成される領域に形成されたドレイン側の第1のイオン注入領域と、前記第2の半導体層において、前記ドレイン側の第1のイオン注入領域よりも前記ゲート電極側に形成されたドレイン側の第2のイオン注入領域と、を有し、前記第1のイオン注入領域には、SiまたはSnがドープされており、前記第2のイオン注入領域には、TiまたはWがドープされており、前記ドレイン側の第1のイオン注入領域及び前記ドレイン側の第2のイオン注入領域の上には、前記ドレイン電極が形成されており、前記ドレイン側の第1のイオン注入領域におけるキャリア濃度は、前記ドレイン側の第2のイオン注入領域におけるキャリア濃度よりも高いことを特徴とする。
According to one aspect of the present embodiment, the first semiconductor layer formed on the substrate, the second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer, and the second semiconductor layer A drain electrode is formed in the gate electrode formed on the first semiconductor layer, the source electrode and the drain electrode formed on the first semiconductor layer or the second semiconductor layer, and the second semiconductor layer. In the first ion implantation region on the drain side formed in the region and the second on the drain side formed on the gate electrode side of the first ion implantation region on the drain side in the second semiconductor layer. It has an ion implantation region, and the first ion implantation region is doped with Si or Sn, and the second ion implantation region is doped with Ti or W, and the drain side. The drain electrode is formed on the first ion implantation region and the second ion implantation region on the drain side, and the carrier concentration in the first ion implantation region on the drain side is the drain side. It is characterized in that it is higher than the carrier concentration in the second ion implantation region of.

開示の半導体装置によれば、電流を多く流すことができ、信頼性の高い窒化物半導体を用いた半導体装置を得ることができる。 According to the disclosed semiconductor device, a large amount of current can flow, and a semiconductor device using a highly reliable nitride semiconductor can be obtained.

電子供給層にInAlGaNを用いた半導体装置の構造図(1)Structural diagram of a semiconductor device using InAlGaN for the electron supply layer (1) 電子供給層にInAlGaNを用いた半導体装置の構造図(2)Structural diagram of a semiconductor device using InAlGaN for the electron supply layer (2) 第1の実施の形態における半導体装置の構造図Structural diagram of the semiconductor device according to the first embodiment アニール温度とコンタクト抵抗との相関図Correlation diagram between annealing temperature and contact resistance イオン注入される不純物元素の濃度分布の説明図(1)Explanatory drawing of concentration distribution of impurity element to be ion-implanted (1) イオン注入される不純物元素の濃度分布の説明図(2)Explanatory drawing of concentration distribution of impurity elements to be ion-implanted (2) 第1の実施の形態における半導体装置のドレイン電圧とドレイン電流との相関図Correlation diagram of drain voltage and drain current of the semiconductor device according to the first embodiment 図1に示す半導体装置のドレイン電圧とドレイン電流との相関図Correlation diagram of drain voltage and drain current of the semiconductor device shown in FIG. 第1の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(1)Process diagram of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (1) 第1の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(2)Process diagram of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (2) 第1の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(3)Process diagram of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (3) 第1の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(4)Process diagram (4) of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 第1の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(5)Process diagram (5) of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 第1の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(6)Process diagram (6) of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 第1の実施の形態における変形例の半導体装置の構造図Structural drawing of the semiconductor device of the modified example in the first embodiment 第2の実施の形態における半導体装置の構造図Structural diagram of the semiconductor device according to the second embodiment 第2の実施の形態における他の半導体装置の構造図Structural drawing of another semiconductor device according to the second embodiment 第2の実施の形態における半導体装置のドレイン電圧とドレイン電流との相関図Correlation diagram of drain voltage and drain current of the semiconductor device in the second embodiment 第2の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(1)Process diagram of the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment (1) 第2の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(2)Process diagram of a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment (2) 第2の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(3)Process diagram of the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment (3) 第2の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(4)Process diagram (4) of the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. 第2の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(5)Process diagram (5) of the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. 第2の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(6)Process diagram (6) of the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. 第3の実施の形態における半導体装置の構造図Structural diagram of the semiconductor device according to the third embodiment 第3の実施の形態における半導体装置のドレイン電圧とドレイン電流との相関図Correlation diagram of drain voltage and drain current of the semiconductor device according to the third embodiment 第3の実施の形態における半導体装置の製造方法の説明図Explanatory drawing of manufacturing method of semiconductor device in 3rd Embodiment 第4の実施の形態における半導体装置の構造図Structural diagram of the semiconductor device according to the fourth embodiment 第5の実施の形態における半導体デバイスの説明図Explanatory drawing of semiconductor device in 5th Embodiment 第5の実施の形態におけるPFC回路の回路図Circuit diagram of the PFC circuit according to the fifth embodiment 第5の実施の形態における電源装置の回路図Circuit diagram of the power supply device according to the fifth embodiment 第5の実施の形態における高周波増幅器の構造図Structural diagram of the high frequency amplifier according to the fifth embodiment

実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。 The embodiment for carrying out will be described below. The same members and the like are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

〔第1の実施の形態〕
最初に、電子供給層にInAlGaNを用いた半導体装置について図1に基づき説明する。この半導体装置は、図1に示すように、基板910の上に、不図示のバッファ層、i−GaNにより形成された電子走行層921、AlNにより形成された中間層922、InAlGaNにより形成された電子供給層923が積層されている。電子供給層923の上には、ゲート電極931、ソース電極932、ドレイン電極933が形成されている。ゲート電極931、ソース電極932、ドレイン電極933が形成されている領域を除く電子供給層923の上には、SiN等により保護膜940が形成されている。尚、基板910は、半絶縁性のSiC基板により形成されており、電子走行層921において、電子走行層921と中間層922との界面近傍には、2DEG921aが生成される。図1に示す構造の半導体装置は、電子供給層923を形成しているInAlGaNのバンドギャップが広いため、電子供給層923の上に形成されるソース電極932及びドレイン電極933とのオーミックコンタクト抵抗が高くなる。
[First Embodiment]
First, a semiconductor device using InAlGaN for the electron supply layer will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, this semiconductor device is formed on a substrate 910 with a buffer layer (not shown), an electron traveling layer 921 formed of i-GaN, an intermediate layer 922 formed of AlN, and InAlGaN. The electron supply layer 923 is laminated. A gate electrode 931, a source electrode 932, and a drain electrode 933 are formed on the electron supply layer 923. A protective film 940 is formed by SiN or the like on the electron supply layer 923 excluding the region where the gate electrode 931, the source electrode 932, and the drain electrode 933 are formed. The substrate 910 is formed of a semi-insulating SiC substrate, and 2DEG921a is generated in the vicinity of the interface between the electronic traveling layer 921 and the intermediate layer 922 in the electronic traveling layer 921. In the semiconductor device having the structure shown in FIG. 1, since the band gap of InAlGaN forming the electron supply layer 923 is wide, the ohmic contact resistance between the source electrode 932 and the drain electrode 933 formed on the electron supply layer 923 is increased. It gets higher.

このため、図2に示すように、ソース電極932及びドレイン電極933が形成される領域の電子供給層923等にSi等の不純物元素をイオン注入し、イオン注入領域952、953を形成する方法が考えられる。この方法では、イオン注入領域952の上にソース電極932を形成し、イオン注入領域953の上にドレイン電極933を形成することにより、ソース電極932及びドレイン電極933におけるオーミックコンタクト抵抗を低くすることができる。 Therefore, as shown in FIG. 2, there is a method of ion-implanting an impurity element such as Si into the electron supply layer 923 or the like in the region where the source electrode 932 and the drain electrode 933 are formed to form the ion implantation regions 952 and 953. Conceivable. In this method, the source electrode 932 is formed on the ion implantation region 952 and the drain electrode 933 is formed on the ion implantation region 953, whereby the ohmic contact resistance in the source electrode 932 and the drain electrode 933 can be lowered. it can.

しかしながら、この場合、オン電流は、ドレイン電極933のゲート電極931側の端部933aや、ソース電極932のゲート電極931側の端部932aに集中して流れるため、これらの部分が破壊等されやすくなる。また、ソース電極932やドレイン電極933は、リフトオフ等の方法により形成されるため、形成されるソース電極932やドレイン電極933の周囲は滑らかではなくデコボコしている。このように、ソース電極932及びドレイン電極933の周囲がデコボコしていると、例えば、ドレイン電極933のゲート電極931側に近くなっている領域で電流が集中(電流集中)し、ダメージが発生しやすい。尚、ドレイン電極933の周囲がデコボコしているとは、ドレイン電極933のゲート電極931側の端部933aが、紙面垂直方向においてゲート電極931に近くなっている領域と遠ざかっている領域とが存在していることを意味している。この場合、ドレイン電極933のゲート電極931側の端部933aにおいて、ゲート電極931に近くなっている領域に、電流が集中し、ダメージが発生しやすい。 However, in this case, since the on-current concentrates on the end 933a on the gate electrode 931 side of the drain electrode 933 and the end 932a on the gate electrode 931 side of the source electrode 932, these portions are easily destroyed. Become. Further, since the source electrode 932 and the drain electrode 933 are formed by a method such as lift-off, the periphery of the formed source electrode 932 and the drain electrode 933 is not smooth and uneven. If the surroundings of the source electrode 932 and the drain electrode 933 are uneven in this way, for example, the current is concentrated (current concentration) in the region of the drain electrode 933 near the gate electrode 931 side, and damage occurs. Cheap. The fact that the circumference of the drain electrode 933 is uneven means that the end portion 933a of the drain electrode 933 on the gate electrode 931 side has a region close to the gate electrode 931 and a region away from the gate electrode 931 in the vertical direction of the paper surface. It means that you are doing it. In this case, at the end 933a of the drain electrode 933 on the gate electrode 931 side, the current is concentrated in the region close to the gate electrode 931 and damage is likely to occur.

このため、電流を多く流すことができ、上記のような電流集中がなく、信頼性の高い半導体装置が求められている。 Therefore, there is a demand for a highly reliable semiconductor device that can flow a large amount of current and does not have the above-mentioned current concentration.

(半導体装置)
次に、本実施の形態における半導体装置について図3に基づき説明する。本実施の形態における半導体装置は、図3に示すように、基板10の上に、不図示のバッファ層、i−GaNにより形成された電子走行層21、AlNにより形成された中間層22、InAlGaNにより形成された電子供給層23が積層されている。尚、電子走行層21は厚さが約1μmのi−GaNにより形成されており、中間層22は厚さが約1nmのi−AlNにより形成されており、電子供給層23は厚さが約10nmのInAlGaNにより形成されている。電子供給層23の上には、ゲート電極31、ソース電極32、ドレイン電極33が形成されている。ゲート電極31、ソース電極32、ドレイン電極33が形成されている領域を除く電子供給層23の上には、SiN等により保護膜40が形成されている。
(Semiconductor device)
Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the semiconductor device according to the present embodiment includes a buffer layer (not shown), an electron traveling layer 21 formed of i-GaN, an intermediate layer 22 formed of AlN, and InAlGaN on a substrate 10, as shown in FIG. The electron supply layer 23 formed by the above is laminated. The electron traveling layer 21 is formed of i-GaN having a thickness of about 1 μm, the intermediate layer 22 is formed of i-AlN having a thickness of about 1 nm, and the electron supply layer 23 has a thickness of about 1 nm. It is formed of 10 nm InAlGaN. A gate electrode 31, a source electrode 32, and a drain electrode 33 are formed on the electron supply layer 23. A protective film 40 is formed by SiN or the like on the electron supply layer 23 excluding the region where the gate electrode 31, the source electrode 32, and the drain electrode 33 are formed.

本実施の形態においては、基板10は、半絶縁性のSiC基板により形成されており、電子走行層21と中間層22との界面近傍における電子走行層21には、2DEG21aが生成される。また、電子供給層23は、i−In0.17Al0.83N等により形成してもよい。尚、本実施の形態においては、電子走行層21を第1の半導体層、電子供給層23を第2の半導体層、中間層22を第3の半導体層と記載する場合がある。 In the present embodiment, the substrate 10 is formed of a semi-insulating SiC substrate, and 2DEG21a is generated in the electron traveling layer 21 near the interface between the electron traveling layer 21 and the intermediate layer 22. Further, the electron supply layer 23 may be formed of i-In 0.17 Al 0.83 N or the like. In the present embodiment, the electron traveling layer 21 may be referred to as a first semiconductor layer, the electron supply layer 23 may be referred to as a second semiconductor layer, and the intermediate layer 22 may be referred to as a third semiconductor layer.

本実施の形態においては、ソース電極32の下の電子供給層23及び中間層22に、不純物元素をイオン注入することにより、第1のイオン注入領域52及び第2のイオン注入領域62が形成されている。即ち、第1のイオン注入領域52におけるオーミックコンタクト抵抗よりも、第2のイオン注入領域62におけるオーミックコンタクト抵抗が高くなるような不純物元素が各々イオン注入されている。具体的には、第1のイオン注入領域52には、Si(シリコン)等の不純物元素がイオン注入されており、第2のイオン注入領域62には、Ti(チタン)等の不純物元素がイオン注入されている。従って、第1のイオン注入領域52及び第2のイオン注入領域62には、ともにオーミックコンタクト抵抗が低くなる不純物元素がイオン注入されるが、イオン注入される不純物元素は、第1のイオン注入領域52と第2のイオン注入領域62とでは異なっている。 In the present embodiment, the first ion implantation region 52 and the second ion implantation region 62 are formed by ion-implanting an impurity element into the electron supply layer 23 and the intermediate layer 22 under the source electrode 32. ing. That is, each of the impurity elements is ion-implanted so that the ohmic contact resistance in the second ion implantation region 62 is higher than the ohmic contact resistance in the first ion implantation region 52. Specifically, an impurity element such as Si (silicon) is ion-implanted into the first ion implantation region 52, and an impurity element such as Ti (titanium) is ion-implanted into the second ion implantation region 62. It has been implanted. Therefore, an impurity element having a low ohmic contact resistance is ion-implanted into both the first ion implantation region 52 and the second ion implantation region 62, but the ion-implanted impurity element is the first ion implantation region. The 52 and the second ion implantation region 62 are different.

第2のイオン注入領域62は、第1のイオン注入領域52よりもゲート電極31側に形成されている。第2のイオン注入領域62は、ソース電極32のゲート電極31側の端部32aが、第2のイオン注入領域62の上の位置するように形成されている。従って、第1のイオン注入領域52は、ソース電極32が形成される領域であって、ソース電極32のゲート電極31側の端部32aよりも内側に形成されている。よって、ソース電極32の底面32bは、第1のイオン注入領域52と第2のイオン注入領域62の一部と接している。 The second ion implantation region 62 is formed closer to the gate electrode 31 than the first ion implantation region 52. The second ion implantation region 62 is formed so that the end portion 32a of the source electrode 32 on the gate electrode 31 side is located above the second ion implantation region 62. Therefore, the first ion implantation region 52 is a region in which the source electrode 32 is formed, and is formed inside the end portion 32a of the source electrode 32 on the gate electrode 31 side. Therefore, the bottom surface 32b of the source electrode 32 is in contact with a part of the first ion implantation region 52 and the second ion implantation region 62.

同様に、ドレイン電極33の下の電子供給層23及び中間層22には、不純物元素をイオン注入することにより、第1のイオン注入領域53及び第2のイオン注入領域63が形成されている。即ち、第1のイオン注入領域53におけるオーミックコンタクト抵抗よりも、第2のイオン注入領域63におけるオーミックコンタクト抵抗が高くなるような不純物元素が各々イオン注入されている。具体的には、第1のイオン注入領域53には、Si等の不純物元素がイオン注入されており、第2のイオン注入領域63には、Ti等の不純物元素がイオン注入されている。従って、第1のイオン注入領域53及び第2のイオン注入領域63には、オーミックコンタクト抵抗が低くなる不純物元素がイオン注入されるが、ともにイオン注入される不純物元素は、第1のイオン注入領域53と第2のイオン注入領域63とでは異なっている。 Similarly, a first ion implantation region 53 and a second ion implantation region 63 are formed in the electron supply layer 23 and the intermediate layer 22 under the drain electrode 33 by ion implantation of an impurity element. That is, each of the impurity elements is ion-implanted so that the ohmic contact resistance in the second ion implantation region 63 is higher than the ohmic contact resistance in the first ion implantation region 53. Specifically, an impurity element such as Si is ion-implanted into the first ion implantation region 53, and an impurity element such as Ti is ion-implanted into the second ion implantation region 63. Therefore, an impurity element having a low ohmic contact resistance is ion-implanted into the first ion implantation region 53 and the second ion implantation region 63, but the impurity element to be ion-implanted together is the first ion implantation region. The 53 and the second ion implantation region 63 are different.

第2のイオン注入領域63は、第1のイオン注入領域53よりもゲート電極31側に形成されている。第2のイオン注入領域63は、ドレイン電極33のゲート電極31側の端部33aが、第2のイオン注入領域63の上の位置するように形成されている。従って、第1のイオン注入領域53は、ドレイン電極33が形成される領域であって、ドレイン電極33のゲート電極31側の端部33aよりも内側に形成されている。よって、ドレイン電極33の底面33bは、第1のイオン注入領域53と第2のイオン注入領域63の一部と接している。 The second ion implantation region 63 is formed closer to the gate electrode 31 than the first ion implantation region 53. The second ion implantation region 63 is formed so that the end 33a of the drain electrode 33 on the gate electrode 31 side is located above the second ion implantation region 63. Therefore, the first ion implantation region 53 is a region in which the drain electrode 33 is formed, and is formed inside the end portion 33a of the drain electrode 33 on the gate electrode 31 side. Therefore, the bottom surface 33b of the drain electrode 33 is in contact with a part of the first ion implantation region 53 and the second ion implantation region 63.

このため、例えば、第1のイオン注入領域52、53におけるキャリア濃度は、第2のイオン注入領域62、63におけるキャリア濃度よりも高くなるように不純物元素が各々イオン注入されている。尚、本願においては、第1のイオン注入領域52をソース側の第1のイオン注入領域と、第2のイオン注入領域62をソース側の第2のイオン注入領域と記載する場合がある。また、第1のイオン注入領域53をドレイン側の第1のイオン注入領域と、第2のイオン注入領域63をドレイン側の第2のイオン注入領域と記載する場合がある。 Therefore, for example, the impurity elements are ion-implanted so that the carrier concentration in the first ion implantation regions 52 and 53 is higher than the carrier concentration in the second ion implantation regions 62 and 63. In the present application, the first ion implantation region 52 may be described as the first ion implantation region on the source side, and the second ion implantation region 62 may be described as the second ion implantation region on the source side. Further, the first ion implantation region 53 may be described as the first ion implantation region on the drain side, and the second ion implantation region 63 may be described as the second ion implantation region on the drain side.

従って、本実施の形態における半導体装置においては、ドレイン電極33から第1のイオン注入領域53に流れる電流は、ドレイン電極33から第2のイオン注入領域63に流れる電流よりも多い。第1のイオン注入領域53と第2のイオン注入領域63との間の境界は、略直線でありデコボコしておらず滑らかであるため、電流集中が緩和され、局所的に大電流が流れることを抑制することができる。このため、ダメージ等が発生しにくく、信頼性を高めることができる。 Therefore, in the semiconductor device of the present embodiment, the current flowing from the drain electrode 33 to the first ion implantation region 53 is larger than the current flowing from the drain electrode 33 to the second ion implantation region 63. The boundary between the first ion implantation region 53 and the second ion implantation region 63 is a substantially straight line, is not uneven and is smooth, so that the current concentration is relaxed and a large current flows locally. Can be suppressed. Therefore, damage and the like are less likely to occur, and reliability can be improved.

同様に、第1のイオン注入領域52からソース電極32に流れる電流は、第2のイオン注入領域62からソース電極32に流れる電流よりも多い。第1のイオン注入領域52と第2のイオン注入領域62との間の境界は、ソース電極32のゲート電極31側の端部32aのように出っ張ったり引っ込んだりしていないため、電流集中が緩和され、局所的に大電流が流れることを抑制することができる。このため、ダメージ等が発生しにくく、信頼性を高めることができる。ソース電極32側は、ドレイン電極33側より電界集中によりダメージは小さいが、本構成による効果が期待できる。 Similarly, the current flowing from the first ion implantation region 52 to the source electrode 32 is larger than the current flowing from the second ion implantation region 62 to the source electrode 32. The boundary between the first ion implantation region 52 and the second ion implantation region 62 does not protrude or retract like the end portion 32a of the source electrode 32 on the gate electrode 31 side, so that the current concentration is relaxed. Therefore, it is possible to suppress the local flow of a large current. Therefore, damage and the like are less likely to occur, and reliability can be improved. Although the source electrode 32 side is less damaged by the electric field concentration than the drain electrode 33 side, the effect of this configuration can be expected.

本実施の形態における半導体装置においては、第1のイオン注入領域52と第2のイオン注入領域62とは、異なる不純物元素がイオン注入されているため、第1のイオン注入領域52と第2のイオン注入領域62との境界は明確となっている。同様に、第1のイオン注入領域53と第2のイオン注入領域63とは、異なる不純物元素がイオン注入されているため、第1のイオン注入領域53と第2のイオン注入領域63との境界は明確となっている。尚、第1のイオン注入領域52及び53にイオン注入される不純物元素としては、Siの他、Sn(スズ)等が挙げられ、第2のイオン注入領域62及び63にイオン注入される不純物元素としては、Tiの他、W(タングステン)等が挙げられる。 In the semiconductor device of the present embodiment, since different impurity elements are implanted in the first ion implantation region 52 and the second ion implantation region 62, the first ion implantation region 52 and the second ion implantation region 52 and the second ion implantation region 52 are implanted. The boundary with the ion implantation region 62 is clear. Similarly, since different impurity elements are ion-implanted in the first ion implantation region 53 and the second ion implantation region 63, the boundary between the first ion implantation region 53 and the second ion implantation region 63. Is clear. Examples of the impurity element ion-implanted into the first ion-implanted regions 52 and 53 include Sn (tin) and the like, and the impurity element ion-implanted into the second ion-implanted regions 62 and 63. Examples thereof include W (tungsten) in addition to Ti.

図4は、窒化物半導体層に不純物元素をイオン注入することによりイオン注入領域を形成し、このイオン注入領域の上に電極を形成した試料について、イオン注入後のアニール温度とコンタクト抵抗Rとの関係を調べた結果を示す。具体的には、図4は、イオン注入領域にSiを注入した試料とTiを注入した試料を作製し、イオン注入後のアニール温度とコンタクト抵抗Rとの関係を調べた結果を示すものである。尚、注入される不純物元素がSiの場合では、Siのドーズ量を5×1014cm−2、1×1015cm−2、2×1015cm−2と変化させて試料を作製した。また、注入される不純物元素がTiの場合では、Tiのドーズ量を2×1015cm−2として試料を作製した。尚、コンタクト抵抗Rとは、例えば、図2や図3に示される半導体装置におけるソース電極またはドレイン電極と2DEGとの間の抵抗に相当する値である。 FIG. 4 shows the annealing temperature and contact resistance RC after ion implantation for a sample in which an ion implantation region was formed by ion implantation of an impurity element into the nitride semiconductor layer and an electrode was formed on the ion implantation region. The result of examining the relationship between is shown. Specifically, FIG. 4 shows the results of preparing a sample in which Si was implanted in the ion implantation region and a sample in which Ti was implanted, and examining the relationship between the annealing temperature after ion implantation and the contact resistance RC. is there. When the impurity element to be injected was Si, a sample was prepared by changing the dose amount of Si to 5 × 10 14 cm -2 , 1 × 10 15 cm -2 , and 2 × 10 15 cm -2 . When the impurity element to be injected was Ti, a sample was prepared with the dose amount of Ti set to 2 × 10 15 cm- 2 . The contact resistance RC is, for example, a value corresponding to the resistance between the source electrode or drain electrode and 2DEG in the semiconductor device shown in FIGS. 2 and 3.

この結果、アニール温度が約850℃の場合では、Siをイオン注入したイオン注入領域のコンタクト抵抗Rは、0.4〜0.5Ωmmであり、Tiをイオン注入したイオン注入領域のコンタクト抵抗Rは、約1.4Ωmmであった。よって、Tiをイオン注入したイオン注入領域のコンタクト抵抗Rは、Siをイオン注入したイオン注入領域のコンタクト抵抗Rの3〜4倍程度ある。 As a result, when the annealing temperature is about 850 ° C., the contact resistance RC of the ion-implanted region where Si is implanted is 0.4 to 0.5 Ωmm, and the contact resistance R of the ion-implanted region where Ti is ion-implanted. C was about 1.4 Ωmm. Therefore, the contact resistance RC of the ion-implanted region in which Ti is ion-implanted is about 3 to 4 times the contact resistance RC of the ion-implanted region in which Si is ion-implanted.

本実施の形態における半導体装置においては、第1のイオン注入領域52及び53にはSiをイオン注入し、第2のイオン注入領域62及び63にはTiをイオン注入している。これにより、第1のイオン注入領域52及び53よりも第2のイオン注入領域62及び63のコンタクト抵抗Rが高くなっている。尚、第1のイオン注入領域52及び53、第2のイオン注入領域62及び63は、各々不純物元素がイオン注入されているため、イオン注入されていない場合と比べてコンタクト抵抗は低い。 In the semiconductor device of the present embodiment, Si is ion-implanted into the first ion implantation regions 52 and 53, and Ti is ion-implanted into the second ion implantation regions 62 and 63. As a result, the contact resistance RC of the second ion implantation regions 62 and 63 is higher than that of the first ion implantation regions 52 and 53. Since the first ion-implanted regions 52 and 53 and the second ion-implanted regions 62 and 63 are ion-implanted with impurity elements, the contact resistance is lower than that in the case where the ions are not implanted.

図5は、窒化物半導体層にイオン注入された不純物元素の濃度分布を示す。図5(a)は、窒化物半導体層においてイオン注入されたSiの濃度分布を示し、図5(b)は、窒化物半導体層においてイオン注入されたTiの濃度分布を示す。本実施の形態における半導体装置は、電子供給層23の表面または内部において、不純物元素の濃度が最も高くなるように形成されている。また、ソース電極32及びドレイン電極33は、コンタクト抵抗を低くするため、不純物元素の濃度が最も高い領域と接するように形成されていることが好ましい。 FIG. 5 shows the concentration distribution of the impurity element ion-implanted into the nitride semiconductor layer. FIG. 5A shows the concentration distribution of ion-implanted Si in the nitride semiconductor layer, and FIG. 5B shows the concentration distribution of ion-implanted Ti in the nitride semiconductor layer. The semiconductor device according to this embodiment is formed so that the concentration of impurity elements is highest on the surface or inside of the electron supply layer 23. Further, the source electrode 32 and the drain electrode 33 are preferably formed so as to be in contact with the region having the highest concentration of impurity elements in order to reduce the contact resistance.

このように電子供給層23の表面または内部等の所望の深さの不純物元素の濃度が最も高くなるようにするためには、電子供給層23の上にSiN等により誘電体膜71を形成し、この誘電体膜71を通して不純物元素のイオン注入を行う。誘電体膜71は、イオン注入される不純物元素の濃度のピークとなる深さが、所望の深さとなるような膜厚で形成される。このような誘電体膜71を形成することにより、イオン注入される不純物元素の濃度分布は、図6に示されるような分布となる。尚、図6(a)は、加速電圧3KeV、ドーズ量2×1015cm−2の条件で、窒化物半導体層にSiをイオン注入した場合の濃度分布を示す。図6(b)は、加速電圧7KeV、ドーズ量2×1015cm−2の条件で、窒化物半導体層にTiをイオン注入した場合の濃度分布を示す。 In order to maximize the concentration of impurity elements at a desired depth on the surface or inside of the electron supply layer 23, a dielectric film 71 is formed on the electron supply layer 23 by SiN or the like. , Ion implantation of impurity elements is performed through this dielectric film 71. The dielectric film 71 is formed with a film thickness such that the peak depth of the concentration of the impurity element to be ion-implanted becomes a desired depth. By forming such a dielectric film 71, the concentration distribution of the impurity elements to be ion-implanted becomes the distribution as shown in FIG. FIG. 6A shows the concentration distribution when Si is ion-implanted into the nitride semiconductor layer under the conditions of an accelerating voltage of 3 KeV and a dose amount of 2 × 10 15 cm- 2 . FIG. 6B shows the concentration distribution when Ti is ion-implanted into the nitride semiconductor layer under the conditions of an accelerating voltage of 7 KeV and a dose amount of 2 × 10 15 cm- 2 .

次に、本実施の形態における半導体装置のドレイン電圧Vdsとドレイン電流Idsとの関係について説明する。図7は、本実施の形態における半導体装置のドレイン電圧Vdsとドレイン電流Idsとの関係を示し、図8は、図1に示す構造の半導体装置のドレイン電圧Vdsとドレイン電流Idsとの関係を示す。図7及び図8は、ゲート電圧Vgを−3V〜+2Vまで1Vずつ変化させた場合のドレイン電圧Vdsとドレイン電流Idsとの関係である。図7及び図8より、同じゲート電圧Vg、同じドレイン電圧Vdsを印加した場合では、本実施の形態における半導体装置は、図1に示す構造の半導体装置よりもドレイン電流Idsを多く流すことができる。 Next, the relationship between the drain voltage Vds and the drain current Ids of the semiconductor device in the present embodiment will be described. FIG. 7 shows the relationship between the drain voltage Vds and the drain current Ids of the semiconductor device according to the present embodiment, and FIG. 8 shows the relationship between the drain voltage Vds and the drain current Ids of the semiconductor device having the structure shown in FIG. .. 7 and 8 show the relationship between the drain voltage Vds and the drain current Ids when the gate voltage Vg is changed by 1 V from -3V to + 2V. From FIGS. 7 and 8, when the same gate voltage Vg and the same drain voltage Vds are applied, the semiconductor device according to the present embodiment can flow a larger drain current Ids than the semiconductor device having the structure shown in FIG. ..

(半導体装置の製造方法)
次に、本実施の形態における半導体装置の製造方法について、図9から図14に基づき説明する。尚、この説明の工程図では、便宜上、図3等に示されるものと、各々の層の厚さ等が異なって記載されているが、発明の内容に影響を与えるものではない。
(Manufacturing method of semiconductor device)
Next, the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 14. In the process diagram of this description, for convenience, the thickness and the like of each layer are described differently from those shown in FIG. 3 and the like, but they do not affect the content of the invention.

最初に、図9(a)に示すように、基板10の上に、MOVPE(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)によるエピタキシャル成長により、不図示のバッファ層、電子走行層21、中間層22、電子供給層23を順次積層して形成する。尚、本実施の形態においては、不図示のバッファ層、電子走行層21、中間層22、電子供給層23を窒化物半導体層と記載する場合がある。電子走行層21は厚さが約1μmのi−GaNにより形成されており、中間層22は厚さが約1nmのi−AlNにより形成されており、電子供給層23は厚さが約10nmのInAlGaNにより形成されている。これにより、電子走行層21と中間層22との界面近傍における電子走行層21には、2DEG21aが生成される。尚、基板10には、半絶縁性のSiC基板が用いられており、不図示のバッファ層は、GaNやAlGaN等により形成されている。 First, as shown in FIG. 9A, a buffer layer (not shown), an electron traveling layer 21, an intermediate layer 22, and an electron supply layer 23 are formed on a substrate 10 by epitaxial growth by MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy). Are sequentially laminated to form. In the present embodiment, the buffer layer (not shown), the electron traveling layer 21, the intermediate layer 22, and the electron supply layer 23 may be described as a nitride semiconductor layer. The electron traveling layer 21 is formed of i-GaN having a thickness of about 1 μm, the intermediate layer 22 is formed of i-AlN having a thickness of about 1 nm, and the electron supply layer 23 has a thickness of about 10 nm. It is formed of InAlGaN. As a result, 2DEG21a is generated in the electron traveling layer 21 near the interface between the electron traveling layer 21 and the intermediate layer 22. A semi-insulating SiC substrate is used for the substrate 10, and a buffer layer (not shown) is formed of GaN, AlGaN, or the like.

次に、図9(b)に示すように、基板10の上に形成された窒化物半導体層に素子分離領域70を形成する。具体的には、電子供給層23の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、素子分離領域70が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、Ar等のイオンをレジストパターンの開口部における窒化物半導体層にイオン注入することにより、素子分離領域70を形成する。尚、素子分離領域70を形成する際には、基板10の一部までAr等のイオンを注入してもよい。この後、不図示のレジストパターンは、有機溶剤等により除去する。 Next, as shown in FIG. 9B, the device separation region 70 is formed in the nitride semiconductor layer formed on the substrate 10. Specifically, by applying a photoresist on the electron supply layer 23 and performing exposure and development with an exposure apparatus, a resist pattern (not shown) having an opening in a region where the element separation region 70 is formed is formed. Form. After that, the device separation region 70 is formed by ion-implanting ions such as Ar into the nitride semiconductor layer at the opening of the resist pattern. When forming the element separation region 70, ions such as Ar may be injected into a part of the substrate 10. After that, the resist pattern (not shown) is removed with an organic solvent or the like.

次に、図9(c)に示すように、電子供給層23の上に、誘電体膜71を形成する。この誘電体膜71は、窒化物半導体層にイオン注入される不純物元素の濃度のピークが所望の深さとなるようにするために形成する。従って、誘電体膜71を形成しなくとも、イオン注入される不純物元素の濃度のピークが、窒化物半導体層の所望の深さになるのであれば、誘電体膜71を形成する必要はなく、この工程は不要である。本実施の形態においては、誘電体膜71は、シラン及びアンモニアまたは窒素を原料として、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)により、膜厚が約20nmのSiN膜を成膜することにより形成する。 Next, as shown in FIG. 9C, a dielectric film 71 is formed on the electron supply layer 23. The dielectric film 71 is formed so that the peak concentration of the impurity element ion-implanted into the nitride semiconductor layer has a desired depth. Therefore, even if the dielectric film 71 is not formed, it is not necessary to form the dielectric film 71 as long as the peak concentration of the impurity element to be ion-implanted reaches the desired depth of the nitride semiconductor layer. This step is unnecessary. In the present embodiment, the dielectric film 71 is formed by forming a SiN film having a film thickness of about 20 nm by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) using silane and ammonia or nitrogen as raw materials.

次に、図10(a)に示すように、誘電体膜71の上に、第1のイオン注入領域52及び53を形成するためのイオン注入マスクとなるレジストパターン72を形成する。具体的には、誘電体膜71の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、第1のイオン注入領域52及び53が形成される領域に開口部72a、72bを有するレジストパターン72を形成する。 Next, as shown in FIG. 10A, a resist pattern 72 serving as an ion implantation mask for forming the first ion implantation regions 52 and 53 is formed on the dielectric film 71. Specifically, by applying a photoresist on the dielectric film 71 and performing exposure and development with an exposure apparatus, the openings 72a and 72b are formed in the regions where the first ion implantation regions 52 and 53 are formed. The resist pattern 72 having the above is formed.

次に、図10(b)に示すように、加速電圧3KeV、ドーズ量2×1015cm−2の条件で、窒化物半導体層にSiをイオン注入することにより、第1のイオン注入領域52及び53を形成する。第1のイオン注入領域52及び53は、電子供給層23と誘電体膜71との界面が、Siの濃度のピークとなるようにイオン注入することにより形成する。 Next, as shown in FIG. 10B, the first ion implantation region 52 is formed by ion-implanting Si into the nitride semiconductor layer under the conditions of an acceleration voltage of 3 KeV and a dose amount of 2 × 10 15 cm- 2. And 53 are formed. The first ion implantation regions 52 and 53 are formed by ion implantation so that the interface between the electron supply layer 23 and the dielectric film 71 becomes the peak of the Si concentration.

次に、図10(c)に示すように、レジストパターン72を有機溶剤等により除去した後、誘電体膜71の上に、第2のイオン注入領域62及び63を形成するためのイオン注入マスクとなるレジストパターン73を形成する。具体的には、誘電体膜71の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、第2のイオン注入領域62及び63が形成される領域に開口部73a及び73bを有するレジストパターン73を形成する。このレジストパターン73の開口部73a及び73bの幅は、約0.5μmである。 Next, as shown in FIG. 10C, after removing the resist pattern 72 with an organic solvent or the like, an ion implantation mask for forming the second ion implantation regions 62 and 63 on the dielectric film 71. The resist pattern 73 is formed. Specifically, by applying a photoresist on the dielectric film 71 and performing exposure and development with an exposure apparatus, the openings 73a and 73b are formed in the regions where the second ion implantation regions 62 and 63 are formed. The resist pattern 73 having the above is formed. The width of the openings 73a and 73b of the resist pattern 73 is about 0.5 μm.

次に、図11(a)に示すように、加速電圧7KeV、ドーズ量2×1015cm−2の条件で、窒化物半導体層にTiをイオン注入することにより、第2のイオン注入領域62及び63を形成する。第2のイオン注入領域62及び63は、電子供給層23と誘電体膜71との界面において、Tiの濃度がピークとなるようにイオン注入することにより形成する。これにより、第2のイオン注入領域62は第1のイオン注入領域52と接して形成され、第2のイオン注入領域63は第1のイオン注入領域53と接して形成される。 Next, as shown in FIG. 11A, the second ion implantation region 62 is formed by ion-implanting Ti into the nitride semiconductor layer under the conditions of an accelerating voltage of 7 KeV and a dose amount of 2 × 10 15 cm- 2. And 63 are formed. The second ion implantation regions 62 and 63 are formed by ion implantation so that the concentration of Ti peaks at the interface between the electron supply layer 23 and the dielectric film 71. As a result, the second ion implantation region 62 is formed in contact with the first ion implantation region 52, and the second ion implantation region 63 is formed in contact with the first ion implantation region 53.

次に、図11(b)に示すように、レジストパターン73を有機溶剤等により除去した後、不活性ガス雰囲気中において、850℃の温度で1分間熱処理を行うことにより、注入された不純物元素のイオンを活性化させる。これにより、第1のイオン注入領域52及び53、第2のイオン注入領域62及び63においてドナーが形成され電子密度が上昇する。尚、ここでは、誘電体膜71を活性化アニールのための保護膜として用いた場合について説明したが、イオン注入をした後、誘電体膜71を除去し、再び、活性化アニールのための保護膜をSiN等により形成した後、活性化アニールを行ってもよい。 Next, as shown in FIG. 11B, the resist pattern 73 was removed with an organic solvent or the like, and then heat-treated at a temperature of 850 ° C. for 1 minute in an inert gas atmosphere to inject the impurity elements. Activates the ions of. As a result, donors are formed in the first ion implantation regions 52 and 53 and the second ion implantation regions 62 and 63, and the electron density increases. Although the case where the dielectric film 71 is used as a protective film for activation annealing has been described here, the dielectric film 71 is removed after ion implantation, and protection for activation annealing is performed again. After forming the film with SiN or the like, activation annealing may be performed.

次に、図11(c)に示すように、誘電体膜71を除去する。具体的には、SiN等により形成されている誘電体膜71をフッ酸等により除去し、電子供給層23等の表面を露出させる。 Next, as shown in FIG. 11C, the dielectric film 71 is removed. Specifically, the dielectric film 71 formed of SiN or the like is removed by hydrofluoric acid or the like to expose the surface of the electron supply layer 23 or the like.

次に、図12(a)に示すように、電子供給層23の上に、ソース電極32及びドレイン電極33が形成される領域に開口部74a及び74bを有するレジストパターン74を形成する。このレジストパターン74は、ソース電極32及びドレイン電極33が形成される領域が開口部74a及び74bとなるように形成する。即ち、このレジストパターン74は、ソース電極32が形成される第1のイオン注入領域52と第2のイオン注入領域62の一部が開口部74aとなるように形成する。また、ドレイン電極33が形成される第1のイオン注入領域53と第2のイオン注入領域63の一部が開口部74bとなるように形成する。 Next, as shown in FIG. 12A, a resist pattern 74 having openings 74a and 74b is formed on the electron supply layer 23 in the region where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed. The resist pattern 74 is formed so that the regions where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed are the openings 74a and 74b. That is, the resist pattern 74 is formed so that a part of the first ion implantation region 52 and the second ion implantation region 62 in which the source electrode 32 is formed becomes the opening 74a. Further, a part of the first ion implantation region 53 and the second ion implantation region 63 in which the drain electrode 33 is formed is formed so as to be an opening 74b.

次に、図12(b)に示すように、第1のイオン注入領域52と第2のイオン注入領域62の一部の上にソース電極32を形成し、第1のイオン注入領域53と第2のイオン注入領域63の一部の上にドレイン電極33を形成する。具体的には、レジストパターン74が形成されている面に、真空蒸着によりTi/Alからなる金属多層膜を成膜した後、有機溶剤等に浸漬させ、レジストパターン74の上に形成されている金属多層膜をレジストパターン74とともに、リフトオフにより除去する。これにより、レジストパターン74の開口部74a、74bが形成されていた領域に残存している金属多層膜により、ソース電極32及びドレイン電極33が形成される。この後、550℃の温度で熱処理を行うことにより、第1のイオン注入領域52及び53と第2のイオン注入領域62及び63の一部とソース電極32及びドレイン電極33との間におけるオーミックコンタクトを確立させる。この工程において形成される金属多層膜は、窒化物半導体層の上に、膜厚が約20nmのTi膜、膜厚が約200nmのAl膜の順に積層された膜である。 Next, as shown in FIG. 12B, a source electrode 32 is formed on a part of the first ion implantation region 52 and the second ion implantation region 62, and the first ion implantation region 53 and the first ion implantation region 53 and the second ion implantation region 53 are formed. The drain electrode 33 is formed on a part of the ion implantation region 63 of 2. Specifically, a metal multilayer film made of Ti / Al is formed on the surface on which the resist pattern 74 is formed by vacuum deposition, and then immersed in an organic solvent or the like to be formed on the resist pattern 74. The metal multilayer film is removed together with the resist pattern 74 by lift-off. As a result, the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed by the metal multilayer film remaining in the region where the openings 74a and 74b of the resist pattern 74 were formed. After that, by performing heat treatment at a temperature of 550 ° C., an ohmic contact between the first ion implantation regions 52 and 53, a part of the second ion implantation regions 62 and 63, and the source electrode 32 and the drain electrode 33 is performed. To establish. The metal multilayer film formed in this step is a film in which a Ti film having a film thickness of about 20 nm and an Al film having a film thickness of about 200 nm are laminated in this order on a nitride semiconductor layer.

次に、図12(c)に示すように、電子供給層23、ソース電極32及びドレイン電極33の上に、保護膜40を形成する。具体的には、プラズマCVDにより、シラン及びアンモニアまたは窒素を原料として、膜厚が約50nmのSiN膜を成膜することにより形成する。 Next, as shown in FIG. 12C, a protective film 40 is formed on the electron supply layer 23, the source electrode 32, and the drain electrode 33. Specifically, it is formed by forming a SiN film having a film thickness of about 50 nm using silane and ammonia or nitrogen as raw materials by plasma CVD.

次に、図13(a)に示すように、ゲート電極31が形成される領域に開口部75aを有するレジストパターン75を形成する。 Next, as shown in FIG. 13A, a resist pattern 75 having an opening 75a is formed in the region where the gate electrode 31 is formed.

次に、図13(b)に示すように、SFをエッチングガスとして用いたドライエッチングにより、レジストパターン75の開口部75aにおける保護膜40を除去することにより、開口部40aを形成し、電子供給層23を露出させる。この後、レジストパターン75は、有機溶剤等により除去する。 Next, as shown in FIG. 13B, the protective film 40 in the opening 75a of the resist pattern 75 is removed by dry etching using SF 6 as an etching gas to form the opening 40a, and electrons are formed. The supply layer 23 is exposed. After that, the resist pattern 75 is removed with an organic solvent or the like.

次に、図13(c)に示すように、保護膜40の上にゲート電極31を形成するためのレジストパターン76を形成する。このレジストパターン76は、積層された3層の電子線レジスト層により形成されており、ゲート電極31が形成される領域に開口部76aを有している。具体的には、保護膜40の上に、電子線レジストを塗布等を繰り返し行うことにより3層の電子線レジスト層を形成し、電子線描画装置による描画、現像を繰り返すことにより、3層の電子線レジスト層に開口部76aを形成する。これにより開口部76aを有するレジストパターン76を形成する。 Next, as shown in FIG. 13C, a resist pattern 76 for forming the gate electrode 31 is formed on the protective film 40. The resist pattern 76 is formed by three laminated electron beam resist layers, and has an opening 76a in a region where the gate electrode 31 is formed. Specifically, a three-layer electron beam resist layer is formed by repeatedly applying an electron beam resist or the like on the protective film 40, and drawing and development by an electron beam drawing apparatus are repeated to form the three layers. An opening 76a is formed in the electron beam resist layer. As a result, a resist pattern 76 having an opening 76a is formed.

次に、図14に示すように、保護膜40の開口部40aにおける電子供給層23の上に、ゲート電極31を形成する。具体的には、レジストパターン76が形成されている面に、真空蒸着によりNi/Auからなる金属多層膜を成膜した後、有機溶剤等に浸漬させ、レジストパターン76の上に形成されている金属多層膜をレジストパターン76とともに、リフトオフにより除去する。これにより、レジストパターン76の開口部76aが形成されていた領域に残存している金属多層膜により、ゲート電極31が形成される。この工程において形成される金属多層膜は、窒化物半導体層の上に、膜厚が約10nmのNi膜、膜厚が約300nmのAu膜の順に積層された膜である。 Next, as shown in FIG. 14, the gate electrode 31 is formed on the electron supply layer 23 in the opening 40a of the protective film 40. Specifically, a metal multilayer film made of Ni / Au is formed on the surface on which the resist pattern 76 is formed by vacuum deposition, and then immersed in an organic solvent or the like to be formed on the resist pattern 76. The metal multilayer film is removed together with the resist pattern 76 by lift-off. As a result, the gate electrode 31 is formed by the metal multilayer film remaining in the region where the opening 76a of the resist pattern 76 was formed. The metal multilayer film formed in this step is a film in which a Ni film having a film thickness of about 10 nm and an Au film having a film thickness of about 300 nm are laminated in this order on a nitride semiconductor layer.

以上の工程により、本実施の形態における半導体装置を製造することができる。 Through the above steps, the semiconductor device according to the present embodiment can be manufactured.

(変形例)
本実施の形態は、図15に示されるように、ドレイン電極33の下の窒化物半導体層には第2のイオン注入領域63が形成されているが、ソース電極32の下の窒化物半導体層には第2のイオン注入領域が形成されていない構造の半導体装置であってもよい。ドレイン電極33には、高電圧が印加されるため、ドレイン電極33のゲート電極31側の端部33aは、特に電界が集中しやすい。このため、ドレイン電極33のゲート電極31側の端部33aの下の窒化物半導体層に第2のイオン注入領域63が形成されていれば、電界集中を緩和することができる。しかしながら、電流集中についても考慮するならば、図3に示されるように、ソース電極32側にも第2のイオン注入領域62が設けられている構造の半導体装置の方が、信頼性の観点からは好ましい。
(Modification example)
In this embodiment, as shown in FIG. 15, a second ion implantation region 63 is formed in the nitride semiconductor layer under the drain electrode 33, but the nitride semiconductor layer under the source electrode 32 is formed. May be a semiconductor device having a structure in which a second ion implantation region is not formed. Since a high voltage is applied to the drain electrode 33, an electric field is particularly likely to be concentrated on the end 33a of the drain electrode 33 on the gate electrode 31 side. Therefore, if the second ion implantation region 63 is formed in the nitride semiconductor layer under the end 33a on the gate electrode 31 side of the drain electrode 33, the electric field concentration can be relaxed. However, if current concentration is also taken into consideration, as shown in FIG. 3, a semiconductor device having a structure in which the second ion implantation region 62 is also provided on the source electrode 32 side is more reliable from the viewpoint of reliability. Is preferable.

〔第2の実施の形態〕
次に、第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図16に示すように、ソース電極32及びドレイン電極33が形成される領域の電子供給層23を一部除去し、凹部を形成することによりリセスを形成した構造のものである。このように、リセスを形成し、ソース電極32及びドレイン電極33を形成することにより、ソース電極32及びドレイン電極33におけるコンタクト抵抗を低くすることができる。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. As shown in FIG. 16, the present embodiment has a structure in which a recess is formed by partially removing the electron supply layer 23 in the region where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed and forming a recess. is there. By forming the recess and forming the source electrode 32 and the drain electrode 33 in this way, the contact resistance in the source electrode 32 and the drain electrode 33 can be lowered.

尚、電子供給層23にInAlGaNを用いた窒化物半導体装置では、DEG21aはピエゾ分極および自発分極により生成されるため、電子供給層23を薄くしても、電子走行層21に生成される2DEG21aは、一定量維持できる。 In a nitride semiconductor device using InAlGaN for the electron supply layer 23, the DEG 21a is generated by piezo polarization and spontaneous polarization. Therefore, even if the electron supply layer 23 is thinned, the 2DEG 21a generated in the electron traveling layer 21 is generated. , Can be maintained in a certain amount.

また、電子供給層23を厚くすることにより、電子走行層21に生成される2DEG21aを増やすことができる。従って、図17に示すように、厚さが約15nmのInAlGaNにより電子供給層23を形成し、電子供給層23のソース電極32及びドレイン電極33が形成される領域に深さが約5nmのリセスを形成してもよい。尚、本実施の形態においても、第1のイオン注入領域52及び53における不純物元素の濃度は、ソース電極32及びドレイン電極33と接する部分がピークとなるように、イオン注入されている。 Further, by making the electron supply layer 23 thicker, it is possible to increase the amount of 2DEG21a generated in the electron traveling layer 21. Therefore, as shown in FIG. 17, the electron supply layer 23 is formed of InAlGaN having a thickness of about 15 nm, and the recess of the electron supply layer 23 where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed has a depth of about 5 nm. May be formed. Also in this embodiment, the concentration of the impurity element in the first ion implantation regions 52 and 53 is ion-implanted so that the portion in contact with the source electrode 32 and the drain electrode 33 peaks.

本実施の形態においては、ソース電極32の底面32bのゲート電極31側の端部32aの近傍及びソース電極32の側面32cは、第2のイオン注入領域62と接している。また、ドレイン電極33の底面33bのゲート電極31側の端部33aの近傍の底面及びドレイン電極33の側面33cは、第2のイオン注入領域63と接している。このためソース電極32及びドレイン電極33が形成される領域にリセスが形成されていても、ソース電極32のゲート電極31側の端部32a及びドレイン電極33のゲート電極31側の端部33aにおける電界集中や電流集中を抑制することができる。 In the present embodiment, the vicinity of the end 32a of the bottom surface 32b of the source electrode 32 on the gate electrode 31 side and the side surface 32c of the source electrode 32 are in contact with the second ion implantation region 62. Further, the bottom surface of the bottom surface 33b of the drain electrode 33 near the end 33a on the gate electrode 31 side and the side surface 33c of the drain electrode 33 are in contact with the second ion implantation region 63. Therefore, even if a recess is formed in the region where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed, the electric field at the end 32a of the source electrode 32 on the gate electrode 31 side and the end 33a of the drain electrode 33 on the gate electrode 31 side. Concentration and current concentration can be suppressed.

次に、本実施の形態における半導体装置のドレイン電圧Vdsとドレイン電流Idsとの関係について説明する。図18は、本実施の形態における半導体装置のドレイン電圧Vdsとドレイン電流Idsとの関係を示す。図18は、ゲート電圧Vgを−3V〜+2Vまで1Vずつ変化させた場合のドレイン電圧Vdsとドレイン電流Idsとの関係を示す。図18に示されるように、同じゲート電圧Vg、同じドレイン電圧Vdsを印加した場合では、本実施の形態における半導体装置は、図1に示す構造の半導体装置よりもドレイン電流Idsを多く流すことができる。また、図7に示される第1の実施の形態における半導体装置と比較しても、同じゲート電圧Vg、同じドレイン電圧Vdsを印加した場合では、本実施の形態における半導体装置は、ドレイン電流Idsを多く流すことができる。 Next, the relationship between the drain voltage Vds and the drain current Ids of the semiconductor device in the present embodiment will be described. FIG. 18 shows the relationship between the drain voltage Vds and the drain current Ids of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 18 shows the relationship between the drain voltage Vds and the drain current Ids when the gate voltage Vg is changed by 1 V from -3V to + 2V. As shown in FIG. 18, when the same gate voltage Vg and the same drain voltage Vds are applied, the semiconductor device according to the present embodiment may have a larger drain current Ids than the semiconductor device having the structure shown in FIG. it can. Further, as compared with the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 7, when the same gate voltage Vg and the same drain voltage Vds are applied, the semiconductor device according to the present embodiment has a drain current Ids. You can shed a lot.

(半導体装置の製造方法)
次に、本実施の形態における半導体装置の製造方法について、図19から図24に基づき説明する。尚、この説明の工程図では、便宜上、図16及び図17等に示されるものと、各々の層の厚さ等が異なって記載されているが、発明の内容に影響を与えるものではない。
(Manufacturing method of semiconductor device)
Next, the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 19 to 24. In the process diagram of this description, for convenience, the thickness and the like of each layer are described differently from those shown in FIGS. 16 and 17, but the contents of the invention are not affected.

最初に、図19(a)に示すように、基板10の上に、MOVPEによるエピタキシャル成長により、不図示のバッファ層、電子走行層21、中間層22、電子供給層23を順次積層して形成する。 First, as shown in FIG. 19A, a buffer layer (not shown), an electron traveling layer 21, an intermediate layer 22, and an electron supply layer 23 are sequentially laminated on the substrate 10 by epitaxial growth by MOVPE. ..

次に、図19(b)に示すように、基板10の上に形成された窒化物半導体層に素子分離領域70を形成する。 Next, as shown in FIG. 19B, the element separation region 70 is formed in the nitride semiconductor layer formed on the substrate 10.

次に、図19(c)に示すように、電子供給層23の上に、誘電体膜71を形成する。この誘電体膜71は、窒化物半導体層にイオン注入される不純物元素の濃度のピークが所望の深さとなるようにするために形成する。 Next, as shown in FIG. 19C, a dielectric film 71 is formed on the electron supply layer 23. The dielectric film 71 is formed so that the peak concentration of the impurity element ion-implanted into the nitride semiconductor layer has a desired depth.

次に、図20(a)に示すように、誘電体膜71の上に、第1のイオン注入領域52及び53を形成するためのイオン注入マスクとなるレジストパターン72を形成する。 Next, as shown in FIG. 20A, a resist pattern 72 serving as an ion implantation mask for forming the first ion implantation regions 52 and 53 is formed on the dielectric film 71.

次に、図20(b)に示すように、加速電圧3KeV、ドーズ量2×1015cm−2の条件で、窒化物半導体層にSiをイオン注入することにより、第1のイオン注入領域52及び53を形成する。 Next, as shown in FIG. 20B, the first ion implantation region 52 is formed by ion-implanting Si into the nitride semiconductor layer under the conditions of an acceleration voltage of 3 KeV and a dose amount of 2 × 10 15 cm- 2. And 53 are formed.

次に、図20(c)に示すように、レジストパターン72を有機溶剤等により除去した後、誘電体膜71の上に、第2のイオン注入領域62及び63を形成するためのイオン注入マスクとなるレジストパターン73を形成する。 Next, as shown in FIG. 20C, after removing the resist pattern 72 with an organic solvent or the like, an ion implantation mask for forming the second ion implantation regions 62 and 63 on the dielectric film 71. The resist pattern 73 is formed.

次に、図21(a)に示すように、加速電圧7KeV、ドーズ量2×1015cm−2の条件で、窒化物半導体層にTiをイオン注入することにより、第2のイオン注入領域62及び63を形成する。 Next, as shown in FIG. 21 (a), the second ion implantation region 62 is formed by ion-implanting Ti into the nitride semiconductor layer under the conditions of an acceleration voltage of 7 KeV and a dose amount of 2 × 10 15 cm- 2. And 63 are formed.

次に、図21(b)に示すように、レジストパターン73を有機溶剤等により除去した後、不活性ガス雰囲気中において、850℃の温度で1分間熱処理を行うことにより、注入された不純物元素のイオンを活性化させる。 Next, as shown in FIG. 21B, the resist pattern 73 was removed with an organic solvent or the like, and then heat-treated at a temperature of 850 ° C. for 1 minute in an inert gas atmosphere to inject the impurity elements. Activates the ions of.

次に、図21(c)に示すように、誘電体膜71を除去する。具体的には、SiN等により形成されている誘電体膜71をフッ酸等により除去し、電子供給層23等の表面を露出させる。 Next, as shown in FIG. 21 (c), the dielectric film 71 is removed. Specifically, the dielectric film 71 formed of SiN or the like is removed by hydrofluoric acid or the like to expose the surface of the electron supply layer 23 or the like.

次に、図22(a)に示すように、電子供給層23の上に、ソース電極32及びドレイン電極33が形成される領域に開口部74a及び74bを有するレジストパターン74を形成し、リセス132、133を形成する。レジストパターン74は、ソース電極32及びドレイン電極33が形成される領域、即ち、第1のイオン注入領域52及び53と、第2のイオン注入領域62及び63の一部が、開口部74a及び74bとなるように形成する。リセス132、133は、レジストパターン74の開口部74a及び74bにおける電子供給層23をRIE等により、例えば、深さ約5nmとなるように除去することにより形成する。リセス132はソース電極32が形成される第1のイオン注入領域52と第2のイオン注入領域62の一部に形成され、リセス133はドレイン電極33が形成される第1のイオン注入領域53と第2のイオン注入領域63の一部に形成される。 Next, as shown in FIG. 22A, a resist pattern 74 having openings 74a and 74b is formed on the electron supply layer 23 in the region where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed, and the recess 132 is formed. 133 is formed. In the resist pattern 74, the regions where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed, that is, the first ion implantation regions 52 and 53 and a part of the second ion implantation regions 62 and 63 are the openings 74a and 74b. It is formed so as to be. The recesses 132 and 133 are formed by removing the electron supply layer 23 in the openings 74a and 74b of the resist pattern 74 by RIE or the like so as to have a depth of, for example, about 5 nm. The recess 132 is formed in a part of the first ion implantation region 52 and the second ion implantation region 62 in which the source electrode 32 is formed, and the recess 133 is formed in the first ion implantation region 53 in which the drain electrode 33 is formed. It is formed in a part of the second ion implantation region 63.

次に、図22(b)に示すように、リフトオフにより、ソース電極32及びドレイン電極33を形成する。これにより、リセス132が形成されている第1のイオン注入領域52と第2のイオン注入領域62の一部の上にソース電極32を形成する。同様に、リセス133が形成されている第1のイオン注入領域53と第2のイオン注入領域63の一部の上にドレイン電極33を形成する。 Next, as shown in FIG. 22B, the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed by lift-off. As a result, the source electrode 32 is formed on a part of the first ion implantation region 52 and the second ion implantation region 62 in which the recess 132 is formed. Similarly, the drain electrode 33 is formed on a part of the first ion implantation region 53 and the second ion implantation region 63 in which the recess 133 is formed.

次に、図22(c)に示すように、電子供給層23、ソース電極32及びドレイン電極33の上に、保護膜40を形成する。 Next, as shown in FIG. 22C, a protective film 40 is formed on the electron supply layer 23, the source electrode 32, and the drain electrode 33.

次に、図23(a)に示すように、ゲート電極31が形成される領域に開口部75aを有するレジストパターン75を形成する。 Next, as shown in FIG. 23A, a resist pattern 75 having an opening 75a is formed in the region where the gate electrode 31 is formed.

次に、図23(b)に示すように、SFをエッチングガスとして用いたドライエッチングにより、レジストパターン75の開口部75aにおける保護膜40を除去することにより、開口部40aを形成し、電子供給層23を露出させる。 Next, as shown in FIG. 23 (b), the opening 40a is formed by removing the protective film 40 in the opening 75a of the resist pattern 75 by dry etching using SF 6 as an etching gas, and electrons are formed. The supply layer 23 is exposed.

次に、図23(c)に示すように、保護膜40の上にゲート電極31を形成するためのレジストパターン76を形成する。 Next, as shown in FIG. 23C, a resist pattern 76 for forming the gate electrode 31 is formed on the protective film 40.

次に、図24に示すように、保護膜40の開口部40aにおける電子供給層23の上に、リフトオフにより、ゲート電極31を形成する。 Next, as shown in FIG. 24, the gate electrode 31 is formed by lift-off on the electron supply layer 23 in the opening 40a of the protective film 40.

以上の工程により、本実施の形態における半導体装置を製造することができる。 Through the above steps, the semiconductor device according to the present embodiment can be manufactured.

尚、上記以外の内容については、第1の実施の形態と同様である。 The contents other than the above are the same as those in the first embodiment.

〔第3の実施の形態〕
次に、第3の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図25に示すように、ゲート電極31が形成される領域に凹部を形成することによりゲートリセスを形成し、ゲート電極31を形成した構造の半導体装置である。このように、ゲート電極31が形成される領域にゲートリセスを形成し、ゲートリセスが形成された領域にゲート電極31を形成することにより、2DEG21aの密度を高くするために、電子供給層23の厚さを厚くしても、周波数特性が低下することを抑制することができる。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. As shown in FIG. 25, the present embodiment is a semiconductor device having a structure in which a gate recess is formed by forming a recess in a region where the gate electrode 31 is formed, and the gate electrode 31 is formed. In this way, the thickness of the electron supply layer 23 is increased in order to increase the density of 2DEG21a by forming the gate recess in the region where the gate electrode 31 is formed and forming the gate electrode 31 in the region where the gate recess is formed. Even if the thickness is increased, it is possible to suppress the deterioration of the frequency characteristics.

次に、本実施の形態における半導体装置のドレイン電圧Vdsとドレイン電流Idsとの関係について説明する。図26は、本実施の形態における半導体装置のドレイン電圧Vdsとドレイン電流Idsとの関係を示す。図26は、ゲート電圧Vgを−3V〜+2Vまで1Vずつ変化させた場合のドレイン電圧Vdsとドレイン電流Idsとの関係を示す。図26に示されるように、同じゲート電圧Vg、同じドレイン電圧Vdsを印加した場合では、本実施の形態における半導体装置は、図1に示す構造の半導体装置よりもドレイン電流Idsを多く流すことができる。 Next, the relationship between the drain voltage Vds and the drain current Ids of the semiconductor device in the present embodiment will be described. FIG. 26 shows the relationship between the drain voltage Vds and the drain current Ids of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 26 shows the relationship between the drain voltage Vds and the drain current Ids when the gate voltage Vg is changed by 1 V from -3V to + 2V. As shown in FIG. 26, when the same gate voltage Vg and the same drain voltage Vds are applied, the semiconductor device according to the present embodiment may have a larger drain current Ids than the semiconductor device having the structure shown in FIG. it can.

(半導体装置の製造方法)
次に、本実施の形態における半導体装置の製造方法について説明する。本実施の形態における半導体装置の製造方法は、第2の実施の形態の半導体装置の製造方法の図19(a)から図23(a)までに示す工程は同じであるため説明を省略し、図23(a)以降の工程について説明する。尚、この説明の工程図では、便宜上、図25等に示されるものと、各々の層の厚さ等が異なって記載されているが、発明の内容に影響を与えるものではない。
(Manufacturing method of semiconductor device)
Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described. Since the steps shown in FIGS. 19 (a) to 23 (a) of the method of manufacturing the semiconductor device of the second embodiment are the same as the method of manufacturing the semiconductor device in the present embodiment, the description thereof will be omitted. The steps after FIG. 23A will be described. In the process diagram of this description, for convenience, the thickness and the like of each layer are described differently from those shown in FIG. 25 and the like, but they do not affect the content of the invention.

図23(a)に示す工程の後、図27(a)に示すように、レジストパターン75の開口部75aにおける保護膜40を除去することにより開口部40aを形成し、更に、電子供給層23の一部を除去することによりゲートリセス131を形成する。この後、レジストパターン75は、有機溶剤等により除去する。 After the step shown in FIG. 23 (a), as shown in FIG. 27 (a), the protective film 40 in the opening 75a of the resist pattern 75 is removed to form the opening 40a, and further, the electron supply layer 23 is formed. The gate recess 131 is formed by removing a part of the above. After that, the resist pattern 75 is removed with an organic solvent or the like.

次に、図27(b)に示すように、保護膜40の上にゲート電極31を形成するためのレジストパターン76を形成する。 Next, as shown in FIG. 27 (b), a resist pattern 76 for forming the gate electrode 31 is formed on the protective film 40.

次に、図27(c)に示すように、保護膜40の開口部40aにおけるゲートリセス131が形成されている電子供給層23の上に、リフトオフにより、ゲート電極31を形成する。 Next, as shown in FIG. 27 (c), the gate electrode 31 is formed by lift-off on the electron supply layer 23 on which the gate recess 131 is formed in the opening 40a of the protective film 40.

以上の工程により、本実施の形態における半導体装置を製造することができる。 Through the above steps, the semiconductor device according to the present embodiment can be manufactured.

尚、上記以外の内容については、第2の実施の形態と同様である。 The contents other than the above are the same as those in the second embodiment.

〔第4の実施の形態〕
次に、第4の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図28に示されるように、第1のイオン注入領域152及び153と第2のイオン注入領域162及び163にイオン注入される不純物元素は同じであって濃度が異なるものである。イオン注入されるイオンの濃度を変えるとコンタクト抵抗も変わる。よって、第1のイオン注入領域152及び153には、加速電圧7KeV、ドーズ量5×1015cm−2の条件で、Tiをイオン注入する。また、第2のイオン注入領域162及び163には、加速電圧7KeV、ドーズ量2×1015cm−2の条件で、Tiをイオン注入する。一般的には、窒化物半導体層における不純物濃度が高い方が、コンタクト抵抗が低くなる。このため、不純物元素となるTiの不純物濃度が、第1のイオン注入領域152及び153よりも、第2のイオン注入領域162及び163の方が低くなるようにイオン注入する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 28, the impurity elements ion-implanted into the first ion-implanted regions 152 and 153 and the second ion-implanted regions 162 and 163 are the same but have different concentrations. is there. When the concentration of ions to be implanted is changed, the contact resistance also changes. Therefore, Ti is ion-implanted into the first ion implantation regions 152 and 153 under the conditions of an accelerating voltage of 7 KeV and a dose amount of 5 × 10 15 cm- 2 . Further, Ti is ion-implanted into the second ion implantation regions 162 and 163 under the conditions of an acceleration voltage of 7 KeV and a dose amount of 2 × 10 15 cm- 2 . In general, the higher the impurity concentration in the nitride semiconductor layer, the lower the contact resistance. Therefore, the ions are implanted so that the impurity concentration of Ti, which is an impurity element, is lower in the second ion implantation regions 162 and 163 than in the first ion implantation regions 152 and 153.

尚、上記以外の内容については、第1の実施の形態と同様である。 The contents other than the above are the same as those in the first embodiment.

〔第5の実施の形態〕
次に、第5の実施の形態について説明する。本実施の形態は、半導体デバイス、電源装置及び高周波増幅器である。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described. The present embodiment is a semiconductor device, a power supply device, and a high frequency amplifier.

(半導体デバイス)
本実施の形態における半導体デバイスは、第1から第4の実施の形態における半導体装置をディスクリートパッケージしたものであり、このようにディスクリートパッケージされた半導体デバイスについて、図29に基づき説明する。尚、図29は、ディスクリートパッケージされた半導体装置の内部を模式的に示すものであり、電極の配置等については、第1から第4の実施の形態に示されているものとは、異なっている。
(Semiconductor device)
The semiconductor device according to the present embodiment is a discrete package of the semiconductor devices according to the first to fourth embodiments, and the semiconductor device discretely packaged in this way will be described with reference to FIG. 29. Note that FIG. 29 schematically shows the inside of the discretely packaged semiconductor device, and the arrangement of the electrodes and the like are different from those shown in the first to fourth embodiments. There is.

最初に、第1から第4の実施の形態において製造された半導体装置をダイシング等により切断することにより、GaN系の半導体材料のHEMTの半導体チップ410を形成する。この半導体チップ410をリードフレーム420上に、ハンダ等のダイアタッチ剤430により固定する。尚、この半導体チップ410は、第1から第4の実施の形態における半導体装置に相当するものである。 First, a HEMT semiconductor chip 410 made of a GaN-based semiconductor material is formed by cutting the semiconductor device manufactured in the first to fourth embodiments by dicing or the like. The semiconductor chip 410 is fixed on the lead frame 420 with a die-attaching agent 430 such as solder. The semiconductor chip 410 corresponds to the semiconductor device according to the first to fourth embodiments.

次に、ゲート電極411をゲートリード421にボンディングワイヤ431により接続し、ソース電極412をソースリード422にボンディングワイヤ432により接続し、ドレイン電極413をドレインリード423にボンディングワイヤ433により接続する。尚、ボンディングワイヤ431、432、433は、Al等の金属材料により形成されている。また、本実施の形態においては、ゲート電極411はゲート電極パッドの一種であり第1から第4の実施の形態における半導体装置のゲート電極31と接続されている。また、ソース電極412はソース電極パッドの一種であり、第1から第4の実施の形態における半導体装置のソース電極32と接続されている。また、ドレイン電極413はドレイン電極パッドの一種であり、第1から第4の実施の形態における半導体装置のドレイン電極33と接続されている。 Next, the gate electrode 411 is connected to the gate lead 421 by the bonding wire 431, the source electrode 421 is connected to the source lead 422 by the bonding wire 432, and the drain electrode 413 is connected to the drain lead 423 by the bonding wire 433. The bonding wires 431, 432, and 433 are made of a metal material such as Al. Further, in the present embodiment, the gate electrode 411 is a kind of gate electrode pad and is connected to the gate electrode 31 of the semiconductor device according to the first to fourth embodiments. Further, the source electrode 412 is a kind of source electrode pad, and is connected to the source electrode 32 of the semiconductor device according to the first to fourth embodiments. Further, the drain electrode 413 is a kind of drain electrode pad, and is connected to the drain electrode 33 of the semiconductor device according to the first to fourth embodiments.

次に、トランスファーモールド法によりモールド樹脂440による樹脂封止を行なう。このようにして、GaN系の半導体材料を用いたHEMTのディスクリートパッケージされている半導体デバイスを作製することができる。 Next, the resin is sealed with the mold resin 440 by the transfer molding method. In this way, a discretely packaged semiconductor device of HEMT using a GaN-based semiconductor material can be manufactured.

(PFC回路、電源装置及び高周波増幅器)
次に、本実施の形態におけるPFC回路、電源装置及び高周波増幅器について説明する。本実施の形態におけるPFC回路、電源装置及び高周波増幅器は、第1から第4の実施の形態におけるいずれかの半導体装置を用いた電源装置及び高周波増幅器である。
(PFC circuit, power supply and high frequency amplifier)
Next, the PFC circuit, the power supply device, and the high frequency amplifier in the present embodiment will be described. The PFC circuit, power supply device, and high-frequency amplifier in the present embodiment are a power supply device and a high-frequency amplifier using any of the semiconductor devices in the first to fourth embodiments.

(PFC回路)
次に、本実施の形態におけるPFC(Power Factor Correction)回路について説明する。本実施の形態におけるPFC回路は、第1から第4の実施の形態における半導体装置を有するものである。
(PFC circuit)
Next, the PFC (Power Factor Correction) circuit in the present embodiment will be described. The PFC circuit according to the present embodiment includes the semiconductor device according to the first to fourth embodiments.

図30に基づき、本実施の形態におけるPFC回路について説明する。本実施の形態におけるPFC回路450は、スイッチ素子(トランジスタ)451と、ダイオード452と、チョークコイル453と、コンデンサ454、455と、ダイオードブリッジ456と、不図示の交流電源とを有している。スイッチ素子451には、第1から第4の実施の形態における半導体装置であるHEMTが用いられている。 The PFC circuit according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The PFC circuit 450 in this embodiment includes a switch element (transistor) 451, a diode 452, a choke coil 453, capacitors 454 and 455, a diode bridge 456, and an AC power supply (not shown). As the switch element 451, HEMT, which is a semiconductor device according to the first to fourth embodiments, is used.

PFC回路450では、スイッチ素子451のドレイン電極とダイオード452のアノード端子及びチョークコイル453の一方の端子とが接続されている。また、スイッチ素子451のソース電極とコンデンサ454の一方の端子及びコンデンサ455の一方の端子とが接続されおり、コンデンサ454の他方の端子とチョークコイル453の他方の端子とが接続されている。コンデンサ455の他方の端子とダイオード452のカソード端子とが接続されており、コンデンサ454の双方の端子間にはダイオードブリッジ456を介して不図示の交流電源が接続されている。このようなPFC回路450においては、コンデンサ455の双方端子間より、直流(DC)が出力される。 In the PFC circuit 450, the drain electrode of the switch element 451, the anode terminal of the diode 452, and one terminal of the choke coil 453 are connected. Further, the source electrode of the switch element 451 and one terminal of the capacitor 454 and one terminal of the capacitor 455 are connected, and the other terminal of the capacitor 454 and the other terminal of the choke coil 453 are connected. The other terminal of the capacitor 455 and the cathode terminal of the diode 452 are connected, and an AC power supply (not shown) is connected between both terminals of the capacitor 454 via a diode bridge 456. In such a PFC circuit 450, direct current (DC) is output from both terminals of the capacitor 455.

(電源装置)
次に、本実施の形態における電源装置について説明する。本実施の形態における電源装置は、第1から第4の実施の形態における半導体装置であるHEMTを有する電源装置である。
(Power supply)
Next, the power supply device according to the present embodiment will be described. The power supply device according to the present embodiment is a power supply device having a HEMT which is a semiconductor device according to the first to fourth embodiments.

図31に基づき本実施の形態における電源装置について説明する。本実施の形態における電源装置は、前述した本実施の形態におけるPFC回路450を含んだ構造のものである。 The power supply device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 31. The power supply device according to the present embodiment has a structure including the PFC circuit 450 according to the above-described embodiment.

本実施の形態における電源装置は、高圧の一次側回路461及び低圧の二次側回路462と、一次側回路461と二次側回路462との間に配設されるトランス463とを有している。 The power supply device according to the present embodiment has a high-voltage primary side circuit 461 and a low-voltage secondary side circuit 462, and a transformer 463 arranged between the primary side circuit 461 and the secondary side circuit 462. There is.

一次側回路461は、前述した本実施の形態におけるPFC回路450と、PFC回路450のコンデンサ455の双方の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460とを有している。フルブリッジインバータ回路460は、複数(ここでは4つ)のスイッチ素子464a、464b、464c、464dを有している。また、二次側回路462は、複数(ここでは3つ)のスイッチ素子465a、465b、465cを有している。尚、ダイオードブリッジ456には、交流電源457が接続されている。 The primary side circuit 461 has an inverter circuit connected between the terminals of both the PFC circuit 450 and the capacitor 455 of the PFC circuit 450 according to the present embodiment described above, for example, the full bridge inverter circuit 460. The full-bridge inverter circuit 460 has a plurality of (four in this case) switch elements 464a, 464b, 464c, and 464d. Further, the secondary side circuit 462 has a plurality of (three in this case) switch elements 465a, 465b, and 465c. An AC power supply 457 is connected to the diode bridge 456.

本実施の形態においては、一次側回路461におけるPFC回路450のスイッチ素子451において、第1から第4の実施の形態における半導体装置であるHEMTが用いられている。更に、フルブリッジインバータ回路460におけるスイッチ素子464a、464b、464c、464dにおいて、第1から第4の実施の形態における半導体装置であるHEMTが用いられている。一方、二次側回路462のスイッチ素子465a、465b、465cは、シリコンを用いた通常のMIS構造のFET等が用いられている。 In the present embodiment, in the switch element 451 of the PFC circuit 450 in the primary side circuit 461, the HEMT which is the semiconductor device in the first to fourth embodiments is used. Further, in the switch elements 464a, 464b, 464c, and 464d in the full bridge inverter circuit 460, HEMT, which is a semiconductor device according to the first to fourth embodiments, is used. On the other hand, as the switch elements 465a, 465b, and 465c of the secondary side circuit 462, FETs having a normal MIS structure using silicon or the like are used.

(高周波増幅器)
次に、本実施の形態における高周波増幅器について説明する。本実施の形態における高周波増幅器は、第1から第4の実施の形態における半導体装置であるHEMTが用いられている構造のものである。
(High frequency amplifier)
Next, the high frequency amplifier in this embodiment will be described. The high-frequency amplifier in the present embodiment has a structure in which HEMT, which is a semiconductor device in the first to fourth embodiments, is used.

図32に基づき、本実施の形態における高周波増幅器について説明する。本実施の形態における高周波増幅器470は、ディジタル・プレディストーション回路471、ミキサー472a、472b、パワーアンプ473及び方向性結合器474を備えている。 A high frequency amplifier according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 32. The high frequency amplifier 470 in this embodiment includes a digital predistortion circuit 471, mixers 472a and 472b, a power amplifier 473, and a directional coupler 474.

ディジタル・プレディストーション回路471は、入力信号の非線形歪みを補償するものである。ミキサー472aは、非線形歪みが補償された入力信号と交流信号をミキシングするものである。パワーアンプ473は、交流信号とミキシングされた入力信号を増幅するものであり、第1から第4の実施の形態における半導体装置であるHEMTを有している。方向性結合器474は、入力信号や出力信号のモニタリング等を行なう。尚、図32では、例えばスイッチの切り替えにより、出力側の信号をミキサー472bで交流信号とミキシングしてディジタル・プレディストーション回路471に送出することができる。 The digital pre-distortion circuit 471 compensates for the non-linear distortion of the input signal. The mixer 472a mixes the input signal and the AC signal in which the non-linear distortion is compensated. The power amplifier 473 amplifies the input signal mixed with the AC signal, and has HEMT which is a semiconductor device according to the first to fourth embodiments. The directional coupler 474 monitors the input signal and the output signal. In FIG. 32, for example, by switching the switch, the output side signal can be mixed with the AC signal by the mixer 472b and transmitted to the digital predistortion circuit 471.

以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。 Although the embodiments have been described in detail above, the embodiments are not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims.

上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
基板の上に形成された第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上に形成された第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上に形成されたゲート電極と、
前記第1の半導体層または前記第2の半導体層の上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記第2の半導体層において、ドレイン電極が形成される領域に形成されたドレイン側の第1のイオン注入領域と、
前記第2の半導体層において、前記ドレイン側の第1のイオン注入領域よりも前記ゲート電極側に形成されたドレイン側の第2のイオン注入領域と、
を有し、
前記ドレイン側の第1のイオン注入領域及び前記ドレイン側の第2のイオン注入領域の上には、前記ドレイン電極が形成されており、
前記ドレイン側の第1のイオン注入領域におけるキャリア濃度は、前記ドレイン側の第2のイオン注入領域におけるキャリア濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置。
(付記2)
前記ドレイン電極のゲート電極側の端部は、前記ドレイン側の第2のイオン注入領域の上に位置していることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
(付記3)
前記ドレイン電極が形成される領域の前記第2の半導体層には、凹部が形成されており、
前記ドレイン電極のゲート電極側の側面は、前記ドレイン側の第2のイオン注入領域と接していることを特徴とする付記1または2に記載の半導体装置。
(付記4)
前記第2の半導体層において、ソース電極が形成される領域に形成されたソース側の第1のイオン注入領域と、
前記第2の半導体層において、前記ソース側の第1のイオン注入領域よりも前記ゲート電極側に形成されたソース側の第2のイオン注入領域と、
を有し、
前記ソース側の第1のイオン注入領域及び前記ソース側の第2のイオン注入領域の上には、前記ソース電極が形成されており、
前記ソース側の第1のイオン注入領域におけるキャリア濃度は、前記ソース側の第2のイオン注入領域におけるキャリア濃度よりも高いことを特徴とする付記1から3のいずれかに記載の半導体装置。
(付記5)
前記ソース電極のゲート電極側の端部は、前記ソース側の第2のイオン注入領域の上に位置していることを特徴とする付記4に記載の半導体装置。
(付記6)
前記ソース電極が形成される領域の前記第2の半導体層には、凹部が形成されており、
前記ソース電極のゲート電極側の側面は、前記ソース側の第2のイオン注入領域と接していることを特徴とする付記4または5に記載の半導体装置。
(付記7)
前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層は、窒化物半導体により形成されていることを特徴とする付記1から6のいずれかに記載の半導体装置。
(付記8)
前記第1の半導体層は、InAlNまたはInAlGaNを含む材料により形成されており、
前記第2の半導体層は、GaNを含む材料により形成されていることを特徴とする付記1から6のいずれかに記載の半導体装置。
(付記9)
前記第1のイオン注入領域には、SiまたはSnがドープされており、
前記第2のイオン注入領域には、TiまたはWがドープされていることを特徴とする付記1から8のいずれかに記載の半導体装置。
(付記10)
前記第2の半導体層の前記ゲート電極が形成される領域には、前記第2の半導体層の一部を除去することによりゲートリセスが形成されており、
前記ゲート電極は、前記ゲートリセスの前記第2の半導体層の上に形成されていることを特徴とする付記1から9のいずれかに記載の半導体装置。
(付記11)
付記1から10のいずれかに記載の半導体装置を有することを特徴とする電源装置。
(付記12)
付記1から10のいずれかに記載の半導体装置を有することを特徴とする増幅器。
Regarding the above explanation, the following additional notes are further disclosed.
(Appendix 1)
The first semiconductor layer formed on the substrate and
A second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer and
The gate electrode formed on the second semiconductor layer and
A source electrode and a drain electrode formed on the first semiconductor layer or the second semiconductor layer,
In the second semiconductor layer, a first ion implantation region on the drain side formed in a region where a drain electrode is formed, and a first ion implantation region on the drain side.
In the second semiconductor layer, a second ion implantation region on the drain side formed on the gate electrode side of the first ion implantation region on the drain side, and
Have,
The drain electrode is formed on the first ion implantation region on the drain side and the second ion implantation region on the drain side.
A semiconductor device characterized in that the carrier concentration in the first ion implantation region on the drain side is higher than the carrier concentration in the second ion implantation region on the drain side.
(Appendix 2)
The semiconductor device according to Appendix 1, wherein the end of the drain electrode on the gate electrode side is located above the second ion implantation region on the drain side.
(Appendix 3)
A recess is formed in the second semiconductor layer in the region where the drain electrode is formed.
The semiconductor device according to Appendix 1 or 2, wherein the side surface of the drain electrode on the gate electrode side is in contact with the second ion implantation region on the drain side.
(Appendix 4)
In the second semiconductor layer, the first ion implantation region on the source side formed in the region where the source electrode is formed, and
In the second semiconductor layer, a second ion implantation region on the source side formed on the gate electrode side of the first ion implantation region on the source side, and
Have,
The source electrode is formed on the first ion implantation region on the source side and the second ion implantation region on the source side.
The semiconductor device according to any one of Supplementary note 1 to 3, wherein the carrier concentration in the first ion implantation region on the source side is higher than the carrier concentration in the second ion implantation region on the source side.
(Appendix 5)
The semiconductor device according to Appendix 4, wherein the end of the source electrode on the gate electrode side is located above the second ion implantation region on the source side.
(Appendix 6)
A recess is formed in the second semiconductor layer in the region where the source electrode is formed.
The semiconductor device according to Appendix 4 or 5, wherein the side surface of the source electrode on the gate electrode side is in contact with the second ion implantation region on the source side.
(Appendix 7)
The semiconductor device according to any one of Supplementary note 1 to 6, wherein the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are formed of a nitride semiconductor.
(Appendix 8)
The first semiconductor layer is formed of a material containing InAlN or InAlGaN.
The semiconductor device according to any one of Appendix 1 to 6, wherein the second semiconductor layer is formed of a material containing GaN.
(Appendix 9)
The first ion implantation region is doped with Si or Sn.
The semiconductor device according to any one of Supplementary note 1 to 8, wherein the second ion implantation region is doped with Ti or W.
(Appendix 10)
A gate recess is formed in the region of the second semiconductor layer where the gate electrode is formed by removing a part of the second semiconductor layer.
The semiconductor device according to any one of Appendix 1 to 9, wherein the gate electrode is formed on the second semiconductor layer of the gate recess.
(Appendix 11)
A power supply device comprising the semiconductor device according to any one of Appendix 1 to 10.
(Appendix 12)
An amplifier comprising the semiconductor device according to any one of Appendix 1 to 10.

10 基板
21 電子走行層(第1の半導体層)
21a 2DEG
22 中間層(第3の半導体層)
23 電子供給層(第2の半導体層)
31 ゲート電極
32 ソース電極
32a ゲート電極側の端部
32b 底面
32c 側面
33 ドレイン電極
33a ゲート電極側の端部
33b 底面
33c 側面
40 保護膜
52 第1のイオン注入領域(ソース側の第1のイオン注入領域)
53 第1のイオン注入領域(ドレイン側の第1のイオン注入領域)
62 第2のイオン注入領域(ソース側の第2のイオン注入領域)
63 第2のイオン注入領域(ドレイン側の第2のイオン注入領域)
10 Substrate 21 Electronic traveling layer (first semiconductor layer)
21a 2DEG
22 Intermediate layer (third semiconductor layer)
23 Electronic supply layer (second semiconductor layer)
31 Gate electrode 32 Source electrode 32a Gate electrode side end 32b Bottom surface 32c Side surface 33 Drain electrode 33a Gate electrode side end 33b Bottom surface 33c Side surface 40 Protective film 52 First ion implantation region (first ion implantation on the source side) region)
53 First ion implantation region (first ion implantation region on the drain side)
62 Second ion implantation region (second ion implantation region on the source side)
63 Second ion implantation region (second ion implantation region on the drain side)

Claims (9)

基板の上に形成された第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上に形成された第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上に形成されたゲート電極と、
前記第1の半導体層または前記第2の半導体層の上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記第2の半導体層において、ドレイン電極が形成される領域に形成されたドレイン側の第1のイオン注入領域と、
前記第2の半導体層において、前記ドレイン側の第1のイオン注入領域よりも前記ゲート電極側に形成されたドレイン側の第2のイオン注入領域と、
を有し、
前記第1のイオン注入領域には、SiまたはSnがドープされており、
前記第2のイオン注入領域には、TiまたはWがドープされており、
前記ドレイン側の第1のイオン注入領域及び前記ドレイン側の第2のイオン注入領域の上には、前記ドレイン電極が形成されており、
前記ドレイン側の第1のイオン注入領域におけるキャリア濃度は、前記ドレイン側の第2のイオン注入領域におけるキャリア濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置。
The first semiconductor layer formed on the substrate and
A second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer and
The gate electrode formed on the second semiconductor layer and
A source electrode and a drain electrode formed on the first semiconductor layer or the second semiconductor layer,
In the second semiconductor layer, the first ion implantation region on the drain side formed in the region where the drain electrode is formed, and the first ion implantation region on the drain side.
In the second semiconductor layer, a second ion implantation region on the drain side formed on the gate electrode side of the first ion implantation region on the drain side, and
Have,
The first ion implantation region is doped with Si or Sn.
The second ion implantation region is doped with Ti or W.
The drain electrode is formed on the first ion implantation region on the drain side and the second ion implantation region on the drain side.
A semiconductor device characterized in that the carrier concentration in the first ion implantation region on the drain side is higher than the carrier concentration in the second ion implantation region on the drain side.
前記ドレイン電極のゲート電極側の端部は、前記ドレイン側の第2のイオン注入領域の上に位置していることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the end of the drain electrode on the gate electrode side is located above the second ion implantation region on the drain side. 前記ドレイン電極が形成される領域の前記第2の半導体層には、凹部が形成されており、
前記ドレイン電極のゲート電極側の側面は、前記ドレイン側の第2のイオン注入領域と接していることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
A recess is formed in the second semiconductor layer in the region where the drain electrode is formed.
The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the side surface of the drain electrode on the gate electrode side is in contact with the second ion implantation region on the drain side.
前記第2の半導体層において、ソース電極が形成される領域に形成されたソース側の第1のイオン注入領域と、
前記第2の半導体層において、前記ソース側の第1のイオン注入領域よりも前記ゲート電極側に形成されたソース側の第2のイオン注入領域と、
を有し、
前記ソース側の第1のイオン注入領域及び前記ソース側の第2のイオン注入領域の上には、前記ソース電極が形成されており、
前記ソース側の第1のイオン注入領域におけるキャリア濃度は、前記ソース側の第2のイオン注入領域におけるキャリア濃度よりも高いことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置。
In the second semiconductor layer, the first ion implantation region on the source side formed in the region where the source electrode is formed, and
In the second semiconductor layer, a second ion implantation region on the source side formed on the gate electrode side of the first ion implantation region on the source side, and
Have,
The source electrode is formed on the first ion implantation region on the source side and the second ion implantation region on the source side.
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the carrier concentration in the first ion implantation region on the source side is higher than the carrier concentration in the second ion implantation region on the source side.
前記ソース電極のゲート電極側の端部は、前記ソース側の第2のイオン注入領域の上に位置していることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 4, wherein the end of the source electrode on the gate electrode side is located above the second ion implantation region on the source side. 前記ソース電極が形成される領域の前記第2の半導体層には、凹部が形成されており、
前記ソース電極のゲート電極側の側面は、前記ソース側の第2のイオン注入領域と接していることを特徴とする請求項4または5に記載の半導体装置。
A recess is formed in the second semiconductor layer in the region where the source electrode is formed.
The semiconductor device according to claim 4 or 5, wherein the side surface of the source electrode on the gate electrode side is in contact with the second ion implantation region on the source side.
前記第の半導体層は、InAlNまたはInAlGaNを含む材料により形成されており、
前記第の半導体層は、GaNを含む材料により形成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の半導体装置。
The second semiconductor layer is formed of a material containing InAlN or InAlGaN.
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, wherein the first semiconductor layer is formed of a material containing GaN.
請求項1からのいずれかに記載の半導体装置を有することを特徴とする電源装置。 A power supply device comprising the semiconductor device according to any one of claims 1 to 7 . 請求項1からのいずれかに記載の半導体装置を有することを特徴とする増幅器。 An amplifier comprising the semiconductor device according to any one of claims 1 to 7 .
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