形成在氮化物半导体基板上的肖特基势垒二极管的制作方法
【技术领域】
[0001]在本说明书中公开了一种对利用氮化物半导体的层叠基板而形成的肖特基势皇二极管(Schottky Barrie D1de，在本说明书中称为SBD)的特性进行改善的技术。
【背景技术】
[0002]已知一种在氮化物半导体基板的表面上形成阳极电极与阴极电极从而获得SBD的技术。还提出了一种对该SBD的特性进行改善的技术。
[0003]在非专利文献1中公开了一种利用氮化物半导体的异质结而使二极管的正向的电压降降低的结构。如图4所示，当在带隙较小的氮化物半导体层6上层叠带隙较大的氮化物半导体层8而形成异质结界面时，二维电子气将沿着异质结界面而扩展。在由与氮化物半导体层8欧姆接触的材质形成电极20，且由与氮化物半导体层8肖特基接触的材质形成电极22时，电极20将成为阴极电极，而电极22将成为阳极电极，从而获得SBD。由于该SBD利用被形成在电子的迀移率较高的氮化物半导体层6上的二维电子气，因而正向的电压降被抑制为较低。另外，参照符号2为基板，参照符号4为缓冲层，参照符号28为钝化膜。
[0004]SBD中，漏电流(反向电流)易于流通，从而容易造成耐压不充分。在非专利文献2中公开了一种利用p型的氮化物半导体区域来抑制漏电流，从而提高耐压的技术。在非专利文献2的技术中，如图5所示，在n+型的GaN层6a上层叠η型的GaN层8a，并在其上，用与η型的GaN层8a肖特基接触的材质来形成阳极电极22。在图5的结构中，η型的GaN层8a与n+型的GaN层6a的带隙相等，从而并非为沿着异质结界面而生成二维电子气从而将正向的电压降抑制为较低的结构。在非专利文献2的技术中，在阳极电极22的形成范围的一部分上设置P型的GaN区域10。如果局部地设置p型的GaN区域10，则在SBD上作用有反向的电压时，耗尽层将从P型的GaN区域10向η型的GaN层8a内延伸，通过该耗尽层而抑制了漏电流，从而电场集中被缓和，由此耐压提高。另外，参照符号2为基板，参照符号4为缓冲层，参照符号20为阴极电极，参照符号30、30为S1j莫。在俯视观察图5的SBD时，阳极电极22为圆形，p型的GaN区域10为沿着阳极电极22的外周而延伸的环状，阴极电极20围绕阳极电极22的周围一周。
[0005]在先技术文献
[0006]非专利文献
[0007]非专利文献1:1EEE, ELECTRON DEVICE LETTERS, VOL.34，N0.8，AUGUST, 2013
[0008]非专利文献2:微波电力整流用GaN肖特基势皇二极管的高耐压化的研究，泽田刚一，2009年3月，德导大学硕士论文
【发明内容】
[0009]发明所要解决的课题
[0010]当合并使用利用图4所示的异质结的技术和利用图5所示的p型的氮化物半导体区域的技术时，能够获得通态电阻较低，漏电功率被抑制，且耐压较高的SBD。但是，存留有使正向电流流通的正向电压的最低值较高的问题。在本说明书中公开了一种使正向电流开始流通时的正向电压降低的技术。
[0011]在本说明书中公开的SBD中，在氮化物半导体基板的表面上形成有阳极电极与阴极电极。
[0012]氮化物半导体基板具备从背面侧朝向表面侧而依次层叠有第一氮化物半导体层、第二氮化物半导体层、第三氮化物半导体层和第四氮化物半导体层的层叠结构。为了获得第一氮化物半导体层，也可以在基板上使缓冲层生长，并且在缓冲层上使第一氮化物半导体层生长。在该情况下，具备从氮化物半导体基板的背面朝向表面而依次层叠有基板、缓冲层、第一氮化物半导体层、第二氮化物半导体层、第三氮化物半导体层、第四氮化物半导体层的层叠结构。
[0013]在俯视观察氮化物半导体基板时，在一部分的区域中，第三氮化物半导体层与第四氮化物半导体层被去除，并且在被进行了去除的区域中，第二氮化物半导体层露出。
[0014]阳极电极被形成在横跨不存在第四氮化物半导体层的区域与存在第四氮化物半导体层的区域的范围内。因此，在剖视观察阳极电极的形成范围时，第一氮化物半导体层、第二氮化物半导体层、第三氮化物半导体层、第四氮化物半导体层和阳极电极的层叠结构所存在的区域，与第一氮化物半导体层、第二氮化物半导体层、阳极电极的层叠结构所存在的区域混合存在。
[0015]在上述中，具有第一氮化物半导体层的带隙小于第二氮化物半导体层的带隙，并且第二氮化物半导体层的带隙小于第三氮化物半导体层的带隙的关系。此外，第一氮化物半导体层、第二氮化物半导体层和第三氮化物半导体层的导电型不是P型，而第四氮化物半导体层的导电型为P型。
[0016]在上述的SBD中，由于具有第一氮化物半导体层的带隙小于第二氮化物半导体层的带隙关系的第一氮化物半导体层与第二氮化物半导体层被层叠，因此沿着接触界面而产生二维电子气，从而能够将二极管的正向的电压降抑制为较低。
[0017]此外，耗尽层从p型的第四氮化物半导体区域起扩展，从而漏电流被抑制，电场集中被缓和，由此耐压提高。
[0018]而且，在上述的SBD中，还具有第二氮化物半导体层的带隙小于第三氮化物半导体层的带隙的关系，因此在第三氮化物半导体区域的形成范围内，被形成在第一氮化物半导体层中的二维电子气的电子密度增大。由于第三氮化物半导体区域介于P型的第四氮化物半导体区域与第二氮化物半导体层之间，从第四氮化物半导体区域向第一氮化物半导体层内延伸的耗尽层的距離变短，从而能够降低正向电流开始流通时的正向电压。
[0019]优选为，与阳极电极直接相接的区域中的第二氮化物半导体层的厚度小于不与阳极电极直接相接的区域中的第二氮化物半导体层的厚度。
[0020]当使与阳极电极直接相接的区域中的第二氮化物半导体层的厚度较薄时，能够进一步降低正向电流开始流通时的正向电压。
[0021]虽然在第二氮化物半导体层与阳极电直接相接的区域中，不能存在第三氮化物半导体层，但第三氮化物半导体层可以延伸至阳极电极的形成范围之外。在第三氮化物半导体层所延伸的范围内，二维电子气的浓度较高，从而正向的电压降降低。
[0022]优选为，与阳极电极直接相接的区域中的第二氮化物半导体层的表面被A10覆至
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[0023]在上述的SBD中，对第三氮化物半导体层与第四氮化物半导体层进行蚀刻而使第二氮化物半导体层的表面露出，并在该露出面上形成阳极电极。在该情况下，有可能在所露出的第二氮化物半导体层的表面上产生损伤从而使阳极电极无法与第二氮化物半导体肖特基接触。当通过对第四氮化物半导体层与第三氮化物半导体层进行蚀刻而使第二氮化物半导体层的表面露出时，如果以第二氮化物半导体层的表面被A10覆盖的条件进行蚀刻，则能够获得阳极电极与第二氮化物半导体稳定地进行肖特基接触的结果。
[0024]根据本说明书中记载的技术，使用与Si相比特性较为优异的氮化物半导体，从而能够获得正向的电压降较低，漏电流较低且耐压较高，而且正向电流开始流通时的正向电压较低的SBD。并且能够获得损耗较少的SBD。
【附图说明】
[0025]图1为第一实施例的半导体装置的剖视图。
[0026]图2为第二实施例的半导体装置的剖视图。
[0027]图3为第三实施例的半导体装置的剖视图。
[0028]图4为现有的半导体装置的剖视图。
[0029]图5为另外的现有的半导体装置的剖视图。
【具体实施方式】
[0030]下面，对在本说明书中所公开的技术的特征进行整理。另外，以下所记录的事项分别单独地具有技术上的有用性。
[0031](第一特征