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JP6235510B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description

本発明の実施形態は、半導体装置及びその製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

窒化ガリウム(GaN)などの窒化物系化合物半導体は、広いバンドギャップと、高い絶縁破壊電界強度と、を有することから、高出力あるいは高電圧動作が要求されるパワーデバイスの材料として利用されている。例えば、窒化ガリウム層の上に窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)層が積層された構造を有する高電子移動度トランジスタ(High Electron Mobility Transistor:HEMT)等の半導体装置においては、窒化ガリウム層と窒化アルミニウムガリウム層との界面に高濃度の二次元電子ガスが生じるためオン抵抗が小さく、低損失で高い出力を得ることができる。   Nitride-based compound semiconductors such as gallium nitride (GaN) have a wide band gap and high breakdown field strength, and are therefore used as power device materials that require high output or high voltage operation. . For example, in a semiconductor device such as a high electron mobility transistor (HEMT) having a structure in which an aluminum gallium nitride (AlGaN) layer is stacked on a gallium nitride layer, the gallium nitride layer and the aluminum gallium nitride layer Since a high-concentration two-dimensional electron gas is generated at the interface, the on-resistance is small, and a high output can be obtained with low loss.

一方で、このような半導体装置において、高電圧を印加したときにオン抵抗が増大し、ドレイン電流が減少する電流コラプスという現象が発生する場合がある。電流コラプスは、半導体装置の特性に影響を及ぼすので、電流コラプスを抑制することが望まれている。   On the other hand, in such a semiconductor device, a phenomenon called current collapse in which the on-resistance increases and the drain current decreases when a high voltage is applied may occur. Since current collapse affects the characteristics of a semiconductor device, it is desired to suppress current collapse.

特開2008−210934号公報JP 2008-210934 A

本発明の実施形態は、電流コラプスを抑制した半導体装置及びその製造方法を提供する。   Embodiments of the present invention provide a semiconductor device in which current collapse is suppressed and a method for manufacturing the same.

本発明の実施形態によれば、半導体層と、ソース電極及びドレイン電極と、ゲート電極と、保護層と、を備える半導体装置が提供される。前記半導体層は、窒化物半導体を含む。前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、前記半導体層の上に設けられ、前記半導体層と電気的に接続される。前記ゲート電極は、前記半導体層の上であって、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられる。前記保護層は、前記ゲート電極の上であって、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられる。前記保護層は、絶縁材料を含む。前記保護層の電荷密度の極性は正である。前記保護層は、第1領域と、第2領域と、を有する。前記第1領域は、前記ゲート電極と比べて前記ドレイン電極の近くに位置する。前記第2領域は、前記第1領域の電荷密度より低い電荷密度を有する。
According to the embodiment of the present invention, a semiconductor device including a semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode, a gate electrode, and a protective layer is provided. The semiconductor layer includes a nitride semiconductor. The source electrode and the drain electrode are provided on the semiconductor layer and are electrically connected to the semiconductor layer. The gate electrode is provided on the semiconductor layer and between the source electrode and the drain electrode. The protective layer is provided on the gate electrode and between the source electrode and the drain electrode. The protective layer includes an insulating material. The polarity of the charge density of the protective layer is positive. The protective layer has a first region and a second region. The first region is located closer to the drain electrode than the gate electrode. The second region has a charge density lower than that of the first region.

第1実施形態に係る半導体装置を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a semiconductor device according to a first embodiment. 図2(a)〜図2(c)は、第1実施形態に係る別の半導体装置の一部を示す模式図である。FIG. 2A to FIG. 2C are schematic views illustrating a part of another semiconductor device according to the first embodiment. 半導体装置の特性を示す参考図である。FIG. 6 is a reference diagram illustrating characteristics of a semiconductor device. 第1実施形態に係る半導体装置の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置に印加する電圧を示す図である。It is a figure which shows the voltage applied to the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の特性を示す図である。It is a figure showing the characteristic of the semiconductor device concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 図9(a)〜図9(d)は、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 9A to FIG. 9D are schematic views illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 図11(a)〜図11(c)は、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 11A to FIG. 11C are schematic views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment.

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.

本願明細書において、「窒化物半導体」とは、BInAlGa1−x−y−zN(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦z≦1,x+y+z≦1)なる化学式において組成比x、y及びzをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、N(窒素)以外のV族元素もさらに含むもの、導電型などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。 In the present specification, “nitride semiconductor” means B x In y Al z Ga 1-xyz N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z ≦ 1). ) Semiconductors having all compositions in which the composition ratios x, y, and z are changed within the respective ranges. Furthermore, in the above chemical formula, those further containing a group V element other than N (nitrogen), those further containing various elements added for controlling various physical properties such as conductivity type, and unintentionally Those further including various elements included are also included in the “nitride semiconductor”.

本願明細書において、「上に設けられる」とは、直接接して設けられる場合の他に、間に他の層又は膜が挿入されて設けられる場合も含む。また、「対向して設けられる」とは、上または下に直接接して設けられる場合の他に、間に他の層又は膜が挿入されて設けられる場合も含む。   In this specification, “provided on” includes not only the case of being provided in direct contact but also the case of being provided with another layer or film interposed therebetween. In addition to the case of being “provided facing”, the case of being provided in direct contact with the top or bottom includes the case of being provided with another layer or film interposed therebetween.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る半導体装置を示す模式図である。
図2(a)〜図2(c)は、第1実施形態に係る別の半導体装置の一部を示す模式図である。
図3は、半導体装置の特性を示す参考図である。
図4は、第1実施形態に係る半導体装置の特性を示す図である。
図1は、半導体装置100の断面図を示している。図2(a)〜図2(c)は、ゲート電極30の近傍の拡大断面図を示している。図3及び図4は、ドレイン電極50の近傍の拡大断面を示している。また、図3において、比較例の半導体装置の特性が示されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the semiconductor device according to the first embodiment.
FIG. 2A to FIG. 2C are schematic views illustrating a part of another semiconductor device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a reference diagram illustrating characteristics of the semiconductor device.
FIG. 4 is a diagram illustrating characteristics of the semiconductor device according to the first embodiment.
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the semiconductor device 100. 2A to 2C are enlarged cross-sectional views in the vicinity of the gate electrode 30. FIG. 3 and 4 show enlarged cross sections in the vicinity of the drain electrode 50. FIG. 3 shows the characteristics of the semiconductor device of the comparative example.

図1に表すように、半導体装置100には、半導体層10と、第1絶縁層20と、ゲート電極30と、ソース電極40と、ドレイン電極50と、第2絶縁層60と、保護層70と、第3絶縁層80と、が設けられている。半導体装置100は、例えば、窒化ガリウム(GaN)層の上に窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)層が積層された構造を有する高電子移動度トランジスタである。なお、半導体層10から第1絶縁層20に向かう方向が積層方向(第1方向)である。   As shown in FIG. 1, the semiconductor device 100 includes a semiconductor layer 10, a first insulating layer 20, a gate electrode 30, a source electrode 40, a drain electrode 50, a second insulating layer 60, and a protective layer 70. And a third insulating layer 80 are provided. The semiconductor device 100 is, for example, a high electron mobility transistor having a structure in which an aluminum gallium nitride (AlGaN) layer is stacked on a gallium nitride (GaN) layer. A direction from the semiconductor layer 10 toward the first insulating layer 20 is a stacking direction (first direction).

半導体層10は、例えば、窒化物半導体層である。半導体層10は、電子走行層10aと、電子供給層10bと、を有する。半導体層10には、シリコン(Si)等の基板上にMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法等のエピタキシャル成長法によって形成されたバッファ層が設けられても良い。バッファ層によって、基板と、半導体層10との間の格子不整合を緩和することができる。例えば、バッファ層は、窒化アルミニウムガリウムを含む多層構造で形成される。   The semiconductor layer 10 is, for example, a nitride semiconductor layer. The semiconductor layer 10 includes an electron transit layer 10a and an electron supply layer 10b. The semiconductor layer 10 may be provided with a buffer layer formed on a substrate such as silicon (Si) by an epitaxial growth method such as a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method. The buffer layer can alleviate lattice mismatch between the substrate and the semiconductor layer 10. For example, the buffer layer is formed with a multilayer structure containing aluminum gallium nitride.

電子走行層10aは、チャネル層である。電子走行層10aは、例えば、窒化ガリウムを含む層である。電子走行層10aの膜厚は、例えば、0.1マイクロメートル以上10マイクロメートル以下である。   The electron transit layer 10a is a channel layer. The electron transit layer 10a is a layer containing, for example, gallium nitride. The film thickness of the electron transit layer 10a is, for example, not less than 0.1 micrometers and not more than 10 micrometers.

電子供給層10bは、障壁層である。電子供給層10bは、電子走行層10aに設けられている。電子供給層10bは、例えば、窒化アルミニウムガリウムを含む層である。電子供給層10bは、例えば、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム(AlGa1−xN(0<x<1))、窒化インジウム(InN)、窒化インジウムアルミニウム(InAl1−yN(0<y<1))、窒化インジウムガリウム(InGa1−zN(0<z<1))等の少なくともいずれかを含む層でも良い。電子供給層10bの膜厚は、例えば、10ナノメートル以上50ナノメートル以下である。 The electron supply layer 10b is a barrier layer. The electron supply layer 10b is provided on the electron transit layer 10a. The electron supply layer 10b is a layer containing, for example, aluminum gallium nitride. The electron supply layer 10b is, for example, gallium nitride, aluminum gallium nitride (Al x Ga 1-x N (0 <x <1)), there are indium nitride (InN), indium aluminum nitride (In y Al 1-y N (0 <y <1)), indium gallium nitride (in z Ga 1-z N (0 <z <1)) may be a layer containing at least one such. The film thickness of the electron supply layer 10b is, for example, not less than 10 nanometers and not more than 50 nanometers.

電子走行層10aは、電子供給層10bに含まれる化合物と異なる化合物によって形成される。電子走行層10aと、電子供給層10bと、の間にヘテロ接合が形成され、ヘテロ接合によってピエゾ分極、もしくは、ピエゾ分極及び自発分極が電子供給層10bに発生する。このような分極に基づく電界によって電子走行層10aのヘテロ接合の近傍に二次元電子ガス(2DEG)が発生する。例えば、半導体装置100において、電子走行層10aと電子供給層10bとの界面に発生する二次元電子ガスをゲートで制御することでスイッチング動作を行うことができる。また、半導体層10は、電子走行層10a及び電子供給層10bの2層構造に限らず、3層以上の層構造を有しても良い。   The electron transit layer 10a is formed of a compound different from the compound contained in the electron supply layer 10b. A heterojunction is formed between the electron transit layer 10a and the electron supply layer 10b, and piezo polarization, or piezo polarization and spontaneous polarization are generated in the electron supply layer 10b by the hetero junction. By the electric field based on such polarization, a two-dimensional electron gas (2DEG) is generated in the vicinity of the heterojunction of the electron transit layer 10a. For example, in the semiconductor device 100, the switching operation can be performed by controlling the two-dimensional electron gas generated at the interface between the electron transit layer 10a and the electron supply layer 10b with a gate. The semiconductor layer 10 is not limited to the two-layer structure of the electron transit layer 10a and the electron supply layer 10b, and may have a layer structure of three or more layers.

第1絶縁層20は、半導体層10(電子供給層10b)とゲート電極30との間に設けられている。第1絶縁層20は、ゲート絶縁層である。第1絶縁層20は、例えば、窒化シリコン(SiN)等の窒化物を含む層である。また、第1絶縁層20は、例えば、酸化シリコン(SiO)や酸化アルミニウム(Al)等の酸化物を含む膜でも良い。 The first insulating layer 20 is provided between the semiconductor layer 10 (electron supply layer 10 b) and the gate electrode 30. The first insulating layer 20 is a gate insulating layer. The first insulating layer 20 is a layer containing a nitride such as silicon nitride (SiN), for example. The first insulating layer 20 may be a film containing an oxide such as silicon oxide (SiO 2 ) or aluminum oxide (Al 2 O 3 ).

第1絶縁層20は、例えば、第1層20aと、第1層20aに設けられた第2層20bと、を有する。第1絶縁層20は、単層構造や3層以上の層構造を有しても良い。第1絶縁層20が複数の層構造を有する場合、異なる化合物によって各層を形成することができる。   The first insulating layer 20 includes, for example, a first layer 20a and a second layer 20b provided on the first layer 20a. The first insulating layer 20 may have a single layer structure or a layer structure of three or more layers. When the 1st insulating layer 20 has a several layer structure, each layer can be formed with a different compound.

ゲート電極30は、例えば、金属等を含む。例えば、ゲート電極30には、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、Ta(タンタル)、又はAl(アルミニウム)を含む金属膜が用いられる。ゲート電極30として、窒化チタン(TiN)又は窒化タンタル(TaN)が用いられても良い。ゲート電極30には、アルミニウム合金を用いても良い。アルミニウム合金は、アルミニウムを主成分とし、ヒロック対策が施される。   The gate electrode 30 includes, for example, a metal. For example, a metal film containing tungsten (W), molybdenum (Mo), copper (Cu), Ta (tantalum), or Al (aluminum) is used for the gate electrode 30. As the gate electrode 30, titanium nitride (TiN) or tantalum nitride (TaN) may be used. An aluminum alloy may be used for the gate electrode 30. The aluminum alloy has aluminum as a main component and hillock countermeasures are taken.

ゲート電極30は、例えば、第1絶縁層20の第1層20aに設けられた第1部分30aと、第1絶縁層20の第2層20bに設けられた第2部分30bと、を有する。第2部分30bは、ドレイン電極50側に向かって第1絶縁層20上にせり出すように設けられている。つまり、本実施形態のゲート電極30は、GFP(Gate Field Plate)構造を有している。   For example, the gate electrode 30 includes a first portion 30 a provided in the first layer 20 a of the first insulating layer 20 and a second portion 30 b provided in the second layer 20 b of the first insulating layer 20. The second portion 30b is provided so as to protrude onto the first insulating layer 20 toward the drain electrode 50 side. That is, the gate electrode 30 of this embodiment has a GFP (Gate Field Plate) structure.

また、ゲート電極30の側面は、積層方向に対して傾斜していても良い。つまり、ゲート電極30の側面は、テーパ状でも良い。ゲート電極30の側面をテーパ状にすることで、ゲート電極30の上に形成される第2絶縁層60による被覆性が高まる。被覆性が高まることで、リーク電流を抑制できる。   Further, the side surface of the gate electrode 30 may be inclined with respect to the stacking direction. That is, the side surface of the gate electrode 30 may be tapered. By covering the side surface of the gate electrode 30 with a tapered shape, the coverage with the second insulating layer 60 formed on the gate electrode 30 is enhanced. Leakage current can be suppressed by increasing the coverage.

ソース電極40及びドレイン電極50は、半導体層10の電子供給層10bの上に設けられている。ソース電極40及びドレイン電極50は、半導体層10と電気的に接続される。ソース電極40及びドレイン電極50に、モリブデン、チタン(Ti)、タンタル、タングステン、又はアルミニウムを含む金属膜が用いられる。ソース電極40及びドレイン電極50に、窒化モリブデン(MoN)、窒化チタン又は窒化タンタルが用いられても良い。ソース電極40及びドレイン電極50に、これら導電性材料の2つ以上の膜の積層膜を用いても良い。ソース電極40及びドレイン電極50にITO(Indium Tin Oxide)を含む膜を用いても良い。   The source electrode 40 and the drain electrode 50 are provided on the electron supply layer 10 b of the semiconductor layer 10. The source electrode 40 and the drain electrode 50 are electrically connected to the semiconductor layer 10. A metal film containing molybdenum, titanium (Ti), tantalum, tungsten, or aluminum is used for the source electrode 40 and the drain electrode 50. For the source electrode 40 and the drain electrode 50, molybdenum nitride (MoN), titanium nitride, or tantalum nitride may be used. A stacked film of two or more films of these conductive materials may be used for the source electrode 40 and the drain electrode 50. A film containing ITO (Indium Tin Oxide) may be used for the source electrode 40 and the drain electrode 50.

第2絶縁層60は、第1絶縁層20及びゲート電極30の上に設けられている。第2絶縁層60は、例えば、ゲート電極30を覆うように設けられている。第2絶縁層60は、ゲート電極30と、ソース電極40及びドレイン電極50と、を電気的に絶縁する層である。第2絶縁層60は、例えば、酸化シリコンや酸化アルミニウム等の酸化物を含む層である。また、第2絶縁層60は、窒化シリコン等の窒化物を含む膜でも良い。   The second insulating layer 60 is provided on the first insulating layer 20 and the gate electrode 30. For example, the second insulating layer 60 is provided so as to cover the gate electrode 30. The second insulating layer 60 is a layer that electrically insulates the gate electrode 30 from the source electrode 40 and the drain electrode 50. The second insulating layer 60 is a layer containing an oxide such as silicon oxide or aluminum oxide, for example. The second insulating layer 60 may be a film containing a nitride such as silicon nitride.

第3絶縁層80は、ソース電極40、ドレイン電極50及び保護層70の上に設けられている。例えば、第3絶縁層80は、酸化シリコン等の酸化物を含む層である。第3絶縁層80は、例えば、オーバーコート層である。第3絶縁層80は、第2絶縁層60と同じ材料を含む層が用いられても良い。   The third insulating layer 80 is provided on the source electrode 40, the drain electrode 50, and the protective layer 70. For example, the third insulating layer 80 is a layer containing an oxide such as silicon oxide. The third insulating layer 80 is, for example, an overcoat layer. The third insulating layer 80 may be a layer containing the same material as the second insulating layer 60.

保護層70は、第2絶縁層60の上に設けられる。例えば、保護層70は、窒化シリコンや窒化アルミニウム(AlN)等の窒化物を含む層である。また、保護層70は、酸化シリコン、テオス(Tetra Ethyl Ortho Silicate:TEOS)又は酸化アルミニウムを含む層でも良い。また、保護層70は、高抵抗のポリシリコン等の多結晶シリコンを含む層でも良い。また、保護層70には、窒化シリコン、酸化シリコン、テオス、酸化アルミニウム及び多結晶シリコンの2つ以上の層を積層しても良い。   The protective layer 70 is provided on the second insulating layer 60. For example, the protective layer 70 is a layer containing a nitride such as silicon nitride or aluminum nitride (AlN). The protective layer 70 may be a layer containing silicon oxide, Teos (Tetra Ethyl Ortho Silicate: TEOS), or aluminum oxide. The protective layer 70 may be a layer containing polycrystalline silicon such as high-resistance polysilicon. Further, two or more layers of silicon nitride, silicon oxide, theos, aluminum oxide, and polycrystalline silicon may be stacked on the protective layer 70.

保護層70が第2絶縁層60と第3絶縁層80との間に設けられている場合、保護層70は、第2絶縁層60の材料のバンドギャップ値より小さいバンドギャップ値を有する材料によって形成することができる。また、保護層70は、第3絶縁層80の材料のバンドギャップ値より小さいバンドギャップ値を有する材料によって形成することができる。   When the protective layer 70 is provided between the second insulating layer 60 and the third insulating layer 80, the protective layer 70 is made of a material having a band gap value smaller than that of the material of the second insulating layer 60. Can be formed. Further, the protective layer 70 can be formed of a material having a band gap value smaller than that of the material of the third insulating layer 80.

第2絶縁層60及び第3絶縁層80が酸化シリコンを含む層である場合、保護層70は、窒化シリコンを含む層である。酸化シリコンのバンドギャップ値は、9.0eVであって、窒化シリコンのバンドギャップ値は、5.0eVである。   When the second insulating layer 60 and the third insulating layer 80 are layers containing silicon oxide, the protective layer 70 is a layer containing silicon nitride. The band gap value of silicon oxide is 9.0 eV, and the band gap value of silicon nitride is 5.0 eV.

第2絶縁層60及び第3絶縁層80が酸化シリコンを含む層である場合、保護層70は、窒化アルミニウムを含む層である。酸化シリコンのバンドギャップ値は、9.0eVであって、窒化アルミニウムのバンドギャップ値は、6.0eVである。   When the second insulating layer 60 and the third insulating layer 80 are layers containing silicon oxide, the protective layer 70 is a layer containing aluminum nitride. The band gap value of silicon oxide is 9.0 eV, and the band gap value of aluminum nitride is 6.0 eV.

第2絶縁層60及び第3絶縁層80が酸化アルミニウムを含む層である場合、保護層70は、窒化シリコンを含む層である。酸化アルミニウムのバンドギャップ値は、7.0eVであって、窒化シリコンのバンドギャップ値は、5.0eVである。   When the second insulating layer 60 and the third insulating layer 80 are layers containing aluminum oxide, the protective layer 70 is a layer containing silicon nitride. The band gap value of aluminum oxide is 7.0 eV, and the band gap value of silicon nitride is 5.0 eV.

第2絶縁層60及び第3絶縁層80が酸化シリコンを含む層である場合、保護層70は、高抵抗のポリシリコンを含む層である。酸化シリコンのバンドギャップ値は、9.0eVであって、高抵抗のポリシリコンのバンドギャップ値は、1.1eVである。   When the second insulating layer 60 and the third insulating layer 80 are layers containing silicon oxide, the protective layer 70 is a layer containing high-resistance polysilicon. The band gap value of silicon oxide is 9.0 eV, and the band gap value of high resistance polysilicon is 1.1 eV.

第2絶縁層60及び第3絶縁層80が窒化シリコンを含む層である場合、保護層70は、高抵抗のポリシリコンを含む層である。窒化シリコンのバンドギャップ値は、5.0eVであって、高抵抗のポリシリコンのバンドギャップ値は、1.1eVである。   When the second insulating layer 60 and the third insulating layer 80 are layers including silicon nitride, the protective layer 70 is a layer including high-resistance polysilicon. The band gap value of silicon nitride is 5.0 eV, and the band gap value of high resistance polysilicon is 1.1 eV.

保護層70が、第2絶縁層60及び第3絶縁層80の材料のバンドギャップ値より小さいバンドギャップ値を有する材料によって形成する場合、前述した例に限らず、種々の材料の組み合わせによって、保護層70と、第2絶縁層60及び第3絶縁層80と、を形成することができる。前述した例では、第2絶縁層60の材料と、第3絶縁層80の材料と、は同一であるが、異なっていても良い。   When the protective layer 70 is formed of a material having a band gap value smaller than that of the material of the second insulating layer 60 and the third insulating layer 80, the protection layer 70 is not limited to the above-described example, and the protective layer 70 is protected by a combination of various materials. The layer 70, the second insulating layer 60, and the third insulating layer 80 can be formed. In the example described above, the material of the second insulating layer 60 and the material of the third insulating layer 80 are the same, but they may be different.

前述したように、GFP構造を有する半導体装置100において、保護層70が第2絶縁層60と第3絶縁層80との間に設けられる場合、保護層70のバンドギャップ値と、第2絶縁層60及び第3絶縁層80のバンドギャップ値と間の大小関係が示されている。しかし、バンドギャップ値の大小関係は、このような半導体装置100の構造に限定されるものではない。   As described above, in the semiconductor device 100 having the GFP structure, when the protective layer 70 is provided between the second insulating layer 60 and the third insulating layer 80, the band gap value of the protective layer 70 and the second insulating layer 60 and the band gap value of the third insulating layer 80 are shown. However, the magnitude relationship between the band gap values is not limited to such a structure of the semiconductor device 100.

図2(a)に表すように、ゲート電極30が第1絶縁層20と第2絶縁層60との間に設けられ、保護層70が第2絶縁層60と第3絶縁層80との間に設けられている場合、保護層70が、第2絶縁層60及び第3絶縁層80の材料のバンドギャップ値より小さいバンドギャップ値を有する材料によって形成されても良い。   As illustrated in FIG. 2A, the gate electrode 30 is provided between the first insulating layer 20 and the second insulating layer 60, and the protective layer 70 is provided between the second insulating layer 60 and the third insulating layer 80. The protective layer 70 may be formed of a material having a band gap value smaller than the band gap values of the materials of the second insulating layer 60 and the third insulating layer 80.

図2(b)に表すように、ゲート電極30が第1絶縁層20と保護層70との間に設けられ、保護層70が第1絶縁層20と第3絶縁層80との間に設けられる場合、保護層70が、第1絶縁層20及び第3絶縁層80の材料のバンドギャップ値より小さいバンドギャップ値を有する材料によって形成されても良い。   As shown in FIG. 2B, the gate electrode 30 is provided between the first insulating layer 20 and the protective layer 70, and the protective layer 70 is provided between the first insulating layer 20 and the third insulating layer 80. In this case, the protective layer 70 may be formed of a material having a band gap value smaller than that of the material of the first insulating layer 20 and the third insulating layer 80.

例えば、図2(c)に表すように、ゲート電極30が第1絶縁層20と第2絶縁層60との間に設けられ、層間絶縁層65が第2絶縁層60と保護層70との間に設けられ、保護層70が層間絶縁層65と第3絶縁層80との間に設けられている。このような場合、保護層70が、層間絶縁層65及び第3絶縁層80の材料のバンドギャップ値より小さいバンドギャップ値を有する材料によって形成されても良い。   For example, as shown in FIG. 2C, the gate electrode 30 is provided between the first insulating layer 20 and the second insulating layer 60, and the interlayer insulating layer 65 is formed between the second insulating layer 60 and the protective layer 70. A protective layer 70 is provided between the interlayer insulating layer 65 and the third insulating layer 80. In such a case, the protective layer 70 may be formed of a material having a band gap value smaller than that of the material of the interlayer insulating layer 65 and the third insulating layer 80.

また、保護層70は、第1領域70aと、第2領域70bと、を有する。例えば、第2領域70bは、第1領域70aの周囲に設けられた領域である。第1領域70aは、例えば、正電荷が蓄積した領域である。例えば、第1領域70aは、シリコン化合物等の正の固定電荷層を設けることで形成される。また、第1領域は、例えば、コロナ放電等のプラズマ処理によって正電荷が保護層70に供給されて形成される。   The protective layer 70 has a first region 70a and a second region 70b. For example, the second region 70b is a region provided around the first region 70a. The first region 70a is, for example, a region where positive charges are accumulated. For example, the first region 70a is formed by providing a positive fixed charge layer such as a silicon compound. Further, the first region is formed by supplying positive charges to the protective layer 70 by plasma processing such as corona discharge, for example.

例えば、正電荷が蓄積する第1領域70aは、ソース電極40とドレイン電極50との間に設けられている。電子トラップは、半導体層10と第1絶縁層20との界面や第1絶縁層20内に存在し、第1領域70aの正電荷によって発生する電界は、電子トラップが捕獲した電子(トラップ電荷)によって発生する電界を打ち消すことができる。これにより、電流コラプスによる二次元電子ガスの濃度の減少が抑制される。
また、例えば、第1領域70aは、積層方向においてゲート電極30と重畳しない領域である。これにより、第1領域70aの正電荷によって発生する電界が、ゲート電極30の制御に影響を及ぼすことを抑制する。
For example, the first region 70 a in which positive charges are accumulated is provided between the source electrode 40 and the drain electrode 50. The electron trap exists in the interface between the semiconductor layer 10 and the first insulating layer 20 or in the first insulating layer 20, and the electric field generated by the positive charge in the first region 70a is an electron (trap charge) captured by the electron trap. The electric field generated by can be canceled out. Thereby, the decrease in the concentration of the two-dimensional electron gas due to current collapse is suppressed.
For example, the first region 70a is a region that does not overlap with the gate electrode 30 in the stacking direction. As a result, the electric field generated by the positive charges in the first region 70 a is suppressed from affecting the control of the gate electrode 30.

第1領域70aは、第1領域70aの電荷密度が第2領域70bの電荷密度より高くなるように設けられている。また、第1領域70aの電荷密度は、電流コラプスによる二次元電子ガスの濃度の減少量を補償するように設定することができる。例えば、電流コラプスによる二次元電子ガスの濃度の減少量をΔNs(cm−2)、第1領域70の厚みをW1(cm)とすると、第1領域70aの電荷密度Nfix(cm−3)は、以下の式(1)によって表される。 The first region 70a is provided so that the charge density of the first region 70a is higher than the charge density of the second region 70b. The charge density of the first region 70a can be set so as to compensate for the decrease in the concentration of the two-dimensional electron gas due to current collapse. For example, assuming that the decrease in the concentration of the two-dimensional electron gas due to current collapse is ΔNs (cm −2 ) and the thickness of the first region 70 is W1 (cm), the charge density N fix (cm −3 ) of the first region 70 a. Is represented by the following formula (1).

fix=ΔNs/W1・・・(1) N fix = ΔNs / W1 (1)

例えば、第1領域70aの電荷密度の値は、1.0×1016cm−3以上になるように設定することができる。 For example, the charge density value of the first region 70a can be set to be 1.0 × 10 16 cm −3 or more.

ここで、窒化物半導体を用いた半導体装置においては、ソース電極とドレイン電極間に高電圧を印加する等のストレス印加時に、ドレイン電流が減少する電流コラプスという現象が生じることが知られている。半導体層10と第1絶縁層20との界面や第1絶縁層20内に高密度で存在する電子トラップによって、高電圧動作中の電子が捕獲され、捕獲された電子(トラップ電荷)によって発生する電界が電子走行層10aと電子供給層10bとの界面に発生する二次元電子ガスを減少させ空乏化させる。二次元電子ガスの空乏化は、オン抵抗を増加させる。これにより、ドレイン電流が減少する。   Here, in a semiconductor device using a nitride semiconductor, it is known that a phenomenon called current collapse in which the drain current decreases when a stress such as a high voltage is applied between the source electrode and the drain electrode occurs. Electrons during high-voltage operation are captured by an electron trap that exists at a high density in the interface between the semiconductor layer 10 and the first insulating layer 20 or in the first insulating layer 20, and are generated by the trapped electrons (trap charges). The electric field reduces and depletes the two-dimensional electron gas generated at the interface between the electron transit layer 10a and the electron supply layer 10b. Depletion of the two-dimensional electron gas increases the on-resistance. This reduces the drain current.

図3に表すように、半導体装置において、第1領域70aが保護層70に設けられていない場合、半導体層10の電子供給層10bと第1絶縁層20の第1層20aとの界面b1に存在する電子トラップが捕獲した電子e1によって第1電界E1が発生する。第1電界E1は、電子走行層10aと電子供給層10bとの界面b2に発生する二次元電子ガスを減少させ空乏化させる。二次元電子ガスの空乏化は、オン抵抗を増加させ、ドレイン電流を減少させる。   As shown in FIG. 3, in the semiconductor device, when the first region 70 a is not provided in the protective layer 70, the interface b <b> 1 between the electron supply layer 10 b of the semiconductor layer 10 and the first layer 20 a of the first insulating layer 20 is formed. The first electric field E1 is generated by the electrons e1 captured by the existing electron trap. The first electric field E1 reduces and depletes the two-dimensional electron gas generated at the interface b2 between the electron transit layer 10a and the electron supply layer 10b. Depletion of the two-dimensional electron gas increases the on-resistance and decreases the drain current.

本実施形態の半導体装置100において、第2領域70bの電荷密度より高い電荷密度を有する第1領域70aが保護層70に設けられている。このような第1領域70aを設けると、第1領域70aの正電荷によって発生する電界が、電子トラップが捕獲した電子によって発生する電界を打ち消すことができる。これにより、電流コラプスによる二次元電子ガスの濃度の減少が抑制される。   In the semiconductor device 100 of the present embodiment, the first region 70 a having a charge density higher than that of the second region 70 b is provided in the protective layer 70. When such a first region 70a is provided, the electric field generated by the positive charges in the first region 70a can cancel the electric field generated by the electrons captured by the electron trap. Thereby, the decrease in the concentration of the two-dimensional electron gas due to current collapse is suppressed.

例えば、図4に表すように、半導体装置100において、半導体層10の電子供給層10bと第1絶縁層20の第1層20aとの界面b1に存在する電子トラップが捕獲した電子e1によって第1電界E1が発生する。一方、第1領域70aの正電荷によって第2電界E2が発生する。第1電界E1は、第1電界E1と反対方向の第2電界E2によって打ち消されるので、第1電界E1が電子走行層10aと電子供給層10bとの界面b2に影響を及ぼすことを抑制する。これにより、界面b2に発生する二次元電子ガスの減少を抑制し、オン抵抗の増加によるドレイン電流の減少を抑制することができる。   For example, as illustrated in FIG. 4, in the semiconductor device 100, the first is generated by the electrons e <b> 1 captured by the electron traps present at the interface b <b> 1 between the electron supply layer 10 b of the semiconductor layer 10 and the first layer 20 a of the first insulating layer 20. An electric field E1 is generated. On the other hand, the second electric field E2 is generated by the positive charge of the first region 70a. Since the first electric field E1 is canceled by the second electric field E2 in the direction opposite to the first electric field E1, the first electric field E1 is suppressed from affecting the interface b2 between the electron transit layer 10a and the electron supply layer 10b. Thereby, it is possible to suppress the decrease of the two-dimensional electron gas generated at the interface b2, and to suppress the decrease of the drain current due to the increase of the on-resistance.

以下、上記のような効果を見出す基となった検討結果について説明する。   In the following, the results of the study on which the above effects are found will be described.

図5は、第1実施形態に係る半導体装置の特性を示す図である。
図6は、第1実施形態に係る半導体装置に印加する電圧を示す図である。
図7は、第1実施形態に係る半導体装置の特性を示す図である。
図8は、第1実施形態に係る半導体装置の特性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating characteristics of the semiconductor device according to the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a voltage applied to the semiconductor device according to the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating characteristics of the semiconductor device according to the first embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating characteristics of the semiconductor device according to the first embodiment.

図5、図7及び図8のいずれにおいても、半導体装置100の特性が示されている。半導体装置100において、保護層70は、酸化シリコン(SiO)層である。また、第1領域70aが保護層70に設けられ、第1領域70aの電荷密度は、2.0×1017cm−3である。図6は、半導体装置100に印加するストレスの波形を示している。図7及び図8のいずれにおいても、図6のようにストレスが印加された場合の半導体装置100の特性が示されている。このような特性がシミュレーションにより評価される。 5, 7, and 8, the characteristics of the semiconductor device 100 are shown. In the semiconductor device 100, the protective layer 70 is a silicon oxide (SiO 2 ) layer. The first region 70a is provided in the protective layer 70, and the charge density of the first region 70a is 2.0 × 10 17 cm −3 . FIG. 6 shows a waveform of stress applied to the semiconductor device 100. 7 and 8, the characteristics of the semiconductor device 100 when stress is applied as shown in FIG. 6 are shown. Such characteristics are evaluated by simulation.

図5は、ドレイン電圧Vd及びドレイン電流Idの関係を示すグラフである。図5の縦軸は、ドレイン電流Id(A)を示している。図5の横軸は、ドレイン電圧Vd(V)を示している。曲線CL1は、半導体装置100に印加されるドレイン電圧Vdと、半導体装置100に流れるドレイン電流Idと、の関係を示す曲線である。曲線CL2は、参考例の曲線であって、保護層70に第1領域70aを設けていない半導体装置におけるドレイン電圧Vd及びドレイン電流Idの関係を示す曲線である。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the drain voltage Vd and the drain current Id. The vertical axis in FIG. 5 represents the drain current Id (A). The horizontal axis in FIG. 5 represents the drain voltage Vd (V). A curve CL1 is a curve showing the relationship between the drain voltage Vd applied to the semiconductor device 100 and the drain current Id flowing through the semiconductor device 100. A curve CL2 is a curve of the reference example, and is a curve showing a relationship between the drain voltage Vd and the drain current Id in a semiconductor device in which the first region 70a is not provided in the protective layer 70.

図5に表すように、曲線CL1及び曲線CL2を比較すると、第1領域70aが保護層70に設けられている場合、ドレイン電流Idが増加することが分かった。   As shown in FIG. 5, when the curve CL1 and the curve CL2 are compared, it is found that the drain current Id increases when the first region 70a is provided in the protective layer 70.

図6は、パルス時間を1s、ゲート電圧を−15V、ドレイン電圧を500Vとして半導体装置100にストレスを印加した場合、ゲート電圧Vg及びドレイン電圧Vdの波形を示している。図6の縦軸は、電圧V(V)をそれぞれ示している。図6の横軸は、時間t(s)をそれぞれ示している。   FIG. 6 shows waveforms of the gate voltage Vg and the drain voltage Vd when a stress is applied to the semiconductor device 100 with a pulse time of 1 s, a gate voltage of −15 V, and a drain voltage of 500 V. The vertical axis | shaft of FIG. 6 has each shown voltage V (V). The horizontal axis in FIG. 6 indicates time t (s).

図7は、ドレイン電圧Vd及びドレイン電流Idの関係を示すグラフである。図7の縦軸は、ドレイン電流Id(A)を示している。図7の横軸は、ドレイン電圧Vd(V)を示している。曲線CL3は、ストレス印加後、半導体装置100に印加されるドレイン電圧Vdと、半導体装置100に流れるドレイン電流Idと、の関係を示す曲線である。曲線CL4は、参考例の曲線であって、ストレス印加後、保護層70に第1領域70aを設けていない半導体装置におけるドレイン電圧Vd及びドレイン電流Idの関係を示す曲線である。なお、曲線CL1及び曲線CL2は、図5の曲線CL1及び曲線CL2であって、ストレス印加前のドレイン電圧Vd及びドレイン電流Idの関係を示す曲線である。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the drain voltage Vd and the drain current Id. The vertical axis in FIG. 7 indicates the drain current Id (A). The horizontal axis in FIG. 7 indicates the drain voltage Vd (V). A curve CL3 is a curve showing the relationship between the drain voltage Vd applied to the semiconductor device 100 after the stress is applied and the drain current Id flowing through the semiconductor device 100. A curve CL4 is a curve of the reference example, and is a curve showing a relationship between the drain voltage Vd and the drain current Id in a semiconductor device in which the first region 70a is not provided in the protective layer 70 after stress is applied. The curves CL1 and CL2 are the curves CL1 and CL2 in FIG. 5 and show the relationship between the drain voltage Vd and the drain current Id before stress application.

図7に表すように、曲線CL1から曲線CL4を比較すると、第1領域70aが保護層70に設けられている場合、ドレイン電流Idの減少を抑制させることが分かった。電子トラップが捕獲した電子によって発生する電界が電子走行層10aと電子供給層10bとの界面に影響を及ぼして二次元電子ガスを減少させることを抑制できることが分かった。   As shown in FIG. 7, when the curve CL1 is compared with the curve CL4, it is found that when the first region 70a is provided in the protective layer 70, the decrease in the drain current Id is suppressed. It has been found that the electric field generated by the electrons captured by the electron trap can suppress the reduction of the two-dimensional electron gas by affecting the interface between the electron transit layer 10a and the electron supply layer 10b.

図8は、半導体層10の近傍における電子の状態変化を示している。図8の縦軸は、電子走行層10aと電子供給層10bとの界面、つまり、チャネルの断面による電荷密度D(cm−2)を示している。図8の横軸は、積層方向と垂直方向(X方向)を示している。つまり、図8は、半導体層10の近傍のX方向において、チャネルの断面の電荷密度の変化を示している。 FIG. 8 shows a change in the state of electrons in the vicinity of the semiconductor layer 10. The vertical axis in FIG. 8 indicates the charge density D (cm −2 ) at the interface between the electron transit layer 10 a and the electron supply layer 10 b, that is, the channel cross section. The horizontal axis in FIG. 8 indicates the stacking direction and the vertical direction (X direction). That is, FIG. 8 shows a change in the charge density of the cross section of the channel in the X direction near the semiconductor layer 10.

曲線CL5は、ストレス印加前のX方向の電荷密度を示している。曲線CL6は、ストレスを印加する直前のX方向の電荷密度を示している。曲線CL7は、ストレス印加後のX方向の電荷密度を示している。   A curve CL5 indicates the charge density in the X direction before the stress is applied. A curve CL6 indicates the charge density in the X direction immediately before the stress is applied. A curve CL7 indicates the charge density in the X direction after the stress is applied.

図8に表すように、曲線CL5〜曲線CL7を比較すると、ストレス印加前とストレス印加後では、曲線の波形に大きな違いがないことが分かった。これは、ストレス印加前から第1領域70aの正電荷による電界が半導体層10の近傍に影響していることを意味する。また、ストレス印加前及びストレス印加後のいずれにおいても、電荷密度が高くなる凸部Pが存在することが分かった。凸部Pによって、電子が注入され易くなる領域が存在することが分かった。   As shown in FIG. 8, when the curves CL5 to CL7 were compared, it was found that there was no significant difference in the waveform of the curve before and after stress application. This means that the electric field due to the positive charge in the first region 70a affects the vicinity of the semiconductor layer 10 before the stress is applied. Further, it was found that there is a convex portion P in which the charge density increases before and after stress application. It has been found that there is a region where electrons are easily injected by the convex portion P.

図5から図8に表すように、第2領域70bの電荷密度より高い電荷密度を有する第1領域70aを保護層70に設けると、電子走行層10aと電子供給層10bとの界面に発生する二次元電子ガスの減少を抑制し、オン抵抗の増加によるドレイン電流の減少を抑制できることが分かった。   As shown in FIGS. 5 to 8, when the first region 70a having a charge density higher than that of the second region 70b is provided in the protective layer 70, it is generated at the interface between the electron transit layer 10a and the electron supply layer 10b. It was found that the decrease in the two-dimensional electron gas can be suppressed and the decrease in the drain current due to the increase in the on-resistance can be suppressed.

本実施形態によれば、電流コラプスを抑制した半導体装置を提供する。   According to the present embodiment, a semiconductor device in which current collapse is suppressed is provided.

図9(a)〜図9(d)は、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す模式図である。
図9(a)に表すように、半導体層10と、第1絶縁層20と、ゲート電極30と、ソース電極40と、ドレイン電極50と、第2絶縁層60を有する積層体90を形成する。
FIG. 9A to FIG. 9D are schematic views illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
As illustrated in FIG. 9A, a stacked body 90 including the semiconductor layer 10, the first insulating layer 20, the gate electrode 30, the source electrode 40, the drain electrode 50, and the second insulating layer 60 is formed. .

半導体層10は、電子走行層10aと、電子供給層10bと、を有する。例えば、シリコン等の基板上に電子走行層10a及び電子供給層10bを形成する。半導体層10は、例えば、MOCVD法等のエピタキシャル成長法を用いて形成される。その後、半導体層10に第1絶縁層20を形成する。第1絶縁層20は、窒化シリコン等を含む層であって、例えば、第1層20aと、第1層20aに形成された第2層20bと、を有する。   The semiconductor layer 10 includes an electron transit layer 10a and an electron supply layer 10b. For example, the electron transit layer 10a and the electron supply layer 10b are formed on a substrate such as silicon. The semiconductor layer 10 is formed using, for example, an epitaxial growth method such as an MOCVD method. Thereafter, the first insulating layer 20 is formed on the semiconductor layer 10. The first insulating layer 20 is a layer containing silicon nitride or the like, and includes, for example, a first layer 20a and a second layer 20b formed on the first layer 20a.

ゲート電極30が第1絶縁層20の上に形成され、ソース電極40及びドレイン電極50が半導体層10の上に形成される。例えば、蒸着法やスパッタリング法によって金属膜を成膜した後、金属膜をエッチングして各電極を形成する。金属膜の成膜後にマスク蒸着法やリフトオフ法を用いて各電極を形成しても良い。ゲート電極30は、例えば、第1絶縁層20の第1層20aの上に形成された第1部分30aと、第1絶縁層20の第2層20bの上に形成された第2部分30bと、を有する。   A gate electrode 30 is formed on the first insulating layer 20, and a source electrode 40 and a drain electrode 50 are formed on the semiconductor layer 10. For example, after forming a metal film by vapor deposition or sputtering, the metal film is etched to form each electrode. Each electrode may be formed using a mask vapor deposition method or a lift-off method after the metal film is formed. The gate electrode 30 includes, for example, a first portion 30a formed on the first layer 20a of the first insulating layer 20, and a second portion 30b formed on the second layer 20b of the first insulating layer 20. Have.

第2絶縁層60が、ゲート電極30を覆うように第1絶縁層20及びゲート電極30の上に形成される。第2絶縁層60は、酸化シリコン等を含む層である。第2絶縁層60は、例えば、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて形成される。   A second insulating layer 60 is formed on the first insulating layer 20 and the gate electrode 30 so as to cover the gate electrode 30. The second insulating layer 60 is a layer containing silicon oxide or the like. The second insulating layer 60 is formed using, for example, a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

図9(b)に表すように、第2絶縁層60の上に保護層70を形成した後、レジストマスク91を保護層70の上に形成する。保護層70は、窒化シリコン等を含む層である。保護層70は、例えば、プラズマCVD法を用いて形成される。   As shown in FIG. 9B, after forming the protective layer 70 on the second insulating layer 60, a resist mask 91 is formed on the protective layer 70. The protective layer 70 is a layer containing silicon nitride or the like. The protective layer 70 is formed using, for example, a plasma CVD method.

図9(c)に表すように、レジストマスク91上からコロナ放電処理を行って正電荷を保護層70に供給し、保護層70に第1領域70aを形成する。例えば、高周波電源を用いた電極間の放電によって正コロナ照射を行い、正電荷を保護層70に供給する。これにより、第2領域70bの電荷密度より高い電荷密度を有する第1領域70aが保護層70に形成される。正コロナ照射後、レジストマスク91を剥離する。なお、シリコン化合物等の正の固定電荷層によって保護層70に第1領域70aを形成しても良い。   As shown in FIG. 9C, corona discharge treatment is performed on the resist mask 91 to supply positive charges to the protective layer 70, thereby forming the first region 70 a in the protective layer 70. For example, positive corona irradiation is performed by discharge between electrodes using a high-frequency power source, and positive charges are supplied to the protective layer 70. As a result, a first region 70 a having a charge density higher than that of the second region 70 b is formed in the protective layer 70. After the normal corona irradiation, the resist mask 91 is peeled off. Note that the first region 70a may be formed in the protective layer 70 by a positive fixed charge layer such as a silicon compound.

例えば、第1領域70aは、ソース電極40とドレイン電極50との間であって、積層方向においてゲート電極30と重畳しないように形成される。また、第1領域70aの電荷密度は、電流コラプスによる二次元電子ガスの濃度の減少量を補償するように設定することができる。例えば、第1領域70aの電荷密度は、1.0×1016cm−3以上になるように設定することができる。 For example, the first region 70a is formed between the source electrode 40 and the drain electrode 50 so as not to overlap the gate electrode 30 in the stacking direction. The charge density of the first region 70a can be set so as to compensate for the decrease in the concentration of the two-dimensional electron gas due to current collapse. For example, the charge density of the first region 70a can be set to be 1.0 × 10 16 cm −3 or more.

図9(d)に表すように、ソース電極40、ドレイン電極50及び保護層70の上に第3絶縁層80を形成する。第3絶縁層80は、酸化シリコン等を含む層である。第3絶縁層80は、例えば、プラズマCVD法を用いて形成される。   As illustrated in FIG. 9D, the third insulating layer 80 is formed on the source electrode 40, the drain electrode 50, and the protective layer 70. The third insulating layer 80 is a layer containing silicon oxide or the like. The third insulating layer 80 is formed using, for example, a plasma CVD method.

本実施形態によれば、電流コラプスを抑制した半導体装置の製造方法を提供する。   According to the present embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device in which current collapse is suppressed is provided.

(第2実施形態)
図10は、第2実施形態に係る半導体装置を示す模式図である。
図10は、半導体装置110の断面図を示している。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a schematic view showing a semiconductor device according to the second embodiment.
FIG. 10 shows a cross-sectional view of the semiconductor device 110.

図10に表すように、半導体装置110には、半導体層10と、第1絶縁層20と、ゲート電極30と、ソース電極40と、ドレイン電極50と、第2絶縁層60と、保護層71と、が設けられている。なお、半導体層10から第1絶縁層20に向かう方向が積層方向である。   As shown in FIG. 10, the semiconductor device 110 includes a semiconductor layer 10, a first insulating layer 20, a gate electrode 30, a source electrode 40, a drain electrode 50, a second insulating layer 60, and a protective layer 71. And are provided. The direction from the semiconductor layer 10 toward the first insulating layer 20 is the stacking direction.

第1絶縁層20は、半導体層10(電子供給層10b)とゲート電極30との間に設けられている。第1絶縁層20は、ゲート絶縁層である。   The first insulating layer 20 is provided between the semiconductor layer 10 (electron supply layer 10 b) and the gate electrode 30. The first insulating layer 20 is a gate insulating layer.

ゲート電極30は、例えば、第1絶縁層20の第1層20aの上に設けられた第1部分30aと、第1絶縁層20の第2層20bの上に設けられた第2部分30bと、を有する。   The gate electrode 30 includes, for example, a first portion 30a provided on the first layer 20a of the first insulating layer 20, and a second portion 30b provided on the second layer 20b of the first insulating layer 20. Have.

ソース電極40及びドレイン電極50は、半導体層10の電子供給層10bの上に設けられている。ソース電極40及びドレイン電極50は、半導体層10と電気的に接続される。また、ソース電極40は、第2絶縁層60の一部を覆うように設けられている。これにより、ソース電極40は、積層方向においてゲート電極30と重畳する。   The source electrode 40 and the drain electrode 50 are provided on the electron supply layer 10 b of the semiconductor layer 10. The source electrode 40 and the drain electrode 50 are electrically connected to the semiconductor layer 10. The source electrode 40 is provided so as to cover a part of the second insulating layer 60. Thereby, the source electrode 40 overlaps with the gate electrode 30 in the stacking direction.

第2絶縁層60は、第1絶縁層20及びゲート電極30の上に設けられている。第2絶縁層60は、例えば、ゲート電極30を覆うように設けられている。   The second insulating layer 60 is provided on the first insulating layer 20 and the gate electrode 30. For example, the second insulating layer 60 is provided so as to cover the gate electrode 30.

保護層71は、ソース電極40、ドレイン電極50及び第2絶縁層60の上に設けられる。保護層71は、ソース電極40、ドレイン電極50及び第2絶縁層60を覆うように設けられている。保護層71を覆うように、酸化シリコン等の酸化物を含む第3絶縁層80を設けても良い。   The protective layer 71 is provided on the source electrode 40, the drain electrode 50, and the second insulating layer 60. The protective layer 71 is provided so as to cover the source electrode 40, the drain electrode 50, and the second insulating layer 60. A third insulating layer 80 containing an oxide such as silicon oxide may be provided so as to cover the protective layer 71.

保護層71は、積層方向において第2絶縁層60と重畳する第1領域71aと、積層方向においてソース電極40と重畳する第2領域71bと、積層方向においてドレイン電極50と重畳する第3領域71cと、を有する。第1領域71aは、積層方向と垂直方向において、第2領域71bと第3領域71cとの間に設けられている。   The protective layer 71 includes a first region 71a overlapping with the second insulating layer 60 in the stacking direction, a second region 71b overlapping with the source electrode 40 in the stacking direction, and a third region 71c overlapping with the drain electrode 50 in the stacking direction. And having. The first region 71a is provided between the second region 71b and the third region 71c in the direction perpendicular to the stacking direction.

例えば、保護層71は、窒化シリコンや窒化アルミニウム(AlN)等の窒化物を含む層である。また、保護層71は、酸化シリコン、テオス(Tetra Ethyl Ortho Silicate:TEOS)又は酸化アルミニウムを含む層でも良い。また、保護層71は、高抵抗のポリシリコン等の多結晶シリコンを含む層でも良い。また、保護層71には、窒化シリコン、酸化シリコン、テオス、酸化アルミニウム及び多結晶シリコンの2つ以上の層を積層しても良い。   For example, the protective layer 71 is a layer containing a nitride such as silicon nitride or aluminum nitride (AlN). The protective layer 71 may be a layer containing silicon oxide, Teos (Tetra Ethyl Ortho Silicate: TEOS), or aluminum oxide. The protective layer 71 may be a layer containing polycrystalline silicon such as high-resistance polysilicon. Further, two or more layers of silicon nitride, silicon oxide, theos, aluminum oxide, and polycrystalline silicon may be stacked on the protective layer 71.

また、保護層71(第1領域71aから第3領域71c)内の電荷密度は、電流コラプスによる二次元電子ガスの濃度の減少量を補償するように設定することができる。電流コラプスによる二次元電子ガスの濃度の減少量をΔNs(cm−2)、保護層71の厚みをW2(cm)とすると、保護層71内の電荷密度Nfix(cm−3)は、以下の式(2)によって表される。 Further, the charge density in the protective layer 71 (the first region 71a to the third region 71c) can be set so as to compensate for the decrease in the concentration of the two-dimensional electron gas due to current collapse. When the amount of decrease in the concentration of the two-dimensional electron gas due to current collapse is ΔNs (cm −2 ) and the thickness of the protective layer 71 is W2 (cm), the charge density N fix (cm −3 ) in the protective layer 71 is as follows: (2)

fix=ΔNs/W2・・・(2) N fix = ΔNs / W2 (2)

例えば、保護層71内の電荷密度の値は、1.0×1016cm−3以上になるように設定することができる。つまり、保護層71は、正電荷が蓄積した層に相当する。 For example, the value of the charge density in the protective layer 71 can be set to be 1.0 × 10 16 cm −3 or more. That is, the protective layer 71 corresponds to a layer in which positive charges are accumulated.

例えば、保護層71の第1領域71aは、ソース電極40とドレイン電極50との間に設けられている。電子トラップは、半導体層10と第1絶縁層20との界面や第1絶縁層20内に存在し、第1領域71aの正電荷によって発生する電界は、電子トラップが捕獲した電子(トラップ電荷)によって発生する電界を打ち消すことができる。これにより、電流コラプスによる二次元電子ガスの濃度の減少が抑制される。
また、例えば、ソース電極40は、積層方向においてゲート電極30と保護層71との間に設けられている。これにより、保護層71の第2領域71bの正電荷によって発生する電界は、ソース電極40によって遮蔽されるので、ゲート電極30の制御に影響を及ぼすことを抑制する。
For example, the first region 71 a of the protective layer 71 is provided between the source electrode 40 and the drain electrode 50. The electron trap exists in the interface between the semiconductor layer 10 and the first insulating layer 20 or in the first insulating layer 20, and the electric field generated by the positive charge in the first region 71a is an electron (trap charge) captured by the electron trap. The electric field generated by can be canceled out. Thereby, the decrease in the concentration of the two-dimensional electron gas due to current collapse is suppressed.
For example, the source electrode 40 is provided between the gate electrode 30 and the protective layer 71 in the stacking direction. As a result, the electric field generated by the positive charges in the second region 71 b of the protective layer 71 is shielded by the source electrode 40, so that the control of the gate electrode 30 is suppressed.

本実施形態の半導体装置110には、正電荷が蓄積した保護層71が設けられている。このような保護層71を設けると、保護層71の第1領域71aの正電荷によって発生する電界が、電子トラップが捕獲した電子によって発生する電界を打ち消すことができる。これにより、電流コラプスによる二次元電子ガスの濃度の減少が抑制される。   The semiconductor device 110 of the present embodiment is provided with a protective layer 71 in which positive charges are accumulated. When such a protective layer 71 is provided, the electric field generated by the positive charges in the first region 71a of the protective layer 71 can cancel the electric field generated by the electrons captured by the electron trap. Thereby, the decrease in the concentration of the two-dimensional electron gas due to current collapse is suppressed.

本実施形態によれば、電流コラプスを抑制した半導体装置を提供する。   According to the present embodiment, a semiconductor device in which current collapse is suppressed is provided.

図11(a)〜図11(c)は、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す模式図である。
図11(a)に表すように、半導体層10と、第1絶縁層20と、ゲート電極30と、第2絶縁層60と、を有する積層体92を形成した後、積層体92に導電膜93を形成する。
FIG. 11A to FIG. 11C are schematic views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment.
As illustrated in FIG. 11A, after a stacked body 92 including the semiconductor layer 10, the first insulating layer 20, the gate electrode 30, and the second insulating layer 60 is formed, a conductive film is formed on the stacked body 92. 93 is formed.

積層体92は、以下のように形成される。
半導体層10は、電子走行層10aと、電子供給層10bと、を有する。例えば、シリコン等の基板上に電子走行層10a及び電子供給層10bを形成する。半導体層10は、例えば、MOCVD法等のエピタキシャル成長法を用いて形成される。その後、第1絶縁層20は、半導体層10に形成される。第1絶縁層20は、窒化シリコン等を含む層であって、例えば、第1層20aと、第1層20aに形成された第2層20bと、を有する。
The laminated body 92 is formed as follows.
The semiconductor layer 10 includes an electron transit layer 10a and an electron supply layer 10b. For example, the electron transit layer 10a and the electron supply layer 10b are formed on a substrate such as silicon. The semiconductor layer 10 is formed using, for example, an epitaxial growth method such as an MOCVD method. Thereafter, the first insulating layer 20 is formed on the semiconductor layer 10. The first insulating layer 20 is a layer containing silicon nitride or the like, and includes, for example, a first layer 20a and a second layer 20b formed on the first layer 20a.

ゲート電極30が第1絶縁層20の上に形成される。ゲート電極30は、例えば、蒸着法やスパッタリング法によって金属膜を成膜した後、金属膜をエッチングして形成する。金属膜の成膜後にマスク蒸着法やリフトオフ法を用いてゲート電極30を形成しても良い。ゲート電極30は、例えば、第1絶縁層20の第1層20aに形成された第1部分30aと、第1絶縁層20の第2層20bに形成された第2部分30bと、を有する。   A gate electrode 30 is formed on the first insulating layer 20. The gate electrode 30 is formed by, for example, forming a metal film by vapor deposition or sputtering and then etching the metal film. The gate electrode 30 may be formed using a mask vapor deposition method or a lift-off method after the metal film is formed. For example, the gate electrode 30 includes a first portion 30 a formed in the first layer 20 a of the first insulating layer 20 and a second portion 30 b formed in the second layer 20 b of the first insulating layer 20.

第2絶縁層60が、ゲート電極30を覆うように第1絶縁層20及びゲート電極30の上に形成される。第2絶縁層60は、酸化シリコン等を含む層である。第2絶縁層60は、例えば、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて形成される。   A second insulating layer 60 is formed on the first insulating layer 20 and the gate electrode 30 so as to cover the gate electrode 30. The second insulating layer 60 is a layer containing silicon oxide or the like. The second insulating layer 60 is formed using, for example, a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

積層体92の形成後、積層体92の上に導電膜93を形成する。導電膜93は、半導体層10(電子供給層10b)に電気的に接続して第1絶縁層20及び第2絶縁層60を覆うように形成される。導電膜93は、例えば、金属膜であって、蒸着法やスパッタリング法によって形成される。   After the stacked body 92 is formed, a conductive film 93 is formed on the stacked body 92. The conductive film 93 is formed to be electrically connected to the semiconductor layer 10 (electron supply layer 10b) and cover the first insulating layer 20 and the second insulating layer 60. The conductive film 93 is a metal film, for example, and is formed by a vapor deposition method or a sputtering method.

図11(b)に表すように、導電膜93の一部をエッチングしてソース電極40及びドレイン電極50を形成する。導電膜93が金属膜である場合、金属膜の成膜後にマスク蒸着法やリフトオフ法を用いてソース電極40及びドレイン電極50を形成しても良い。   As shown in FIG. 11B, a part of the conductive film 93 is etched to form the source electrode 40 and the drain electrode 50. When the conductive film 93 is a metal film, the source electrode 40 and the drain electrode 50 may be formed using a mask vapor deposition method or a lift-off method after the metal film is formed.

図11(c)に表すように、ソース電極40、ドレイン電極50及び第2絶縁層60の上に保護層71を形成する。保護層71は、ソース電極40、ドレイン電極50及び第2絶縁層60を覆うように形成される。保護層71は、窒化シリコン等を含む層である。保護層71は、例えば、プラズマCVD法を用いて形成される。   As shown in FIG. 11C, a protective layer 71 is formed on the source electrode 40, the drain electrode 50, and the second insulating layer 60. The protective layer 71 is formed so as to cover the source electrode 40, the drain electrode 50, and the second insulating layer 60. The protective layer 71 is a layer containing silicon nitride or the like. The protective layer 71 is formed using, for example, a plasma CVD method.

プラズマCVD法を用いて窒化シリコン等の保護層71を形成する場合、成膜温度を400℃、原料ガスをSi−NHの混合ガスとして保護層71を形成することができる。保護層71内の電荷密度は、NHの流量や成膜装置の出力によって制御される。これにより、保護層71内の電荷密度は、電流コラプスによる二次元電子ガスの濃度の減少量を補償するように設定される。例えば、保護層71内の電荷密度は、1.0×1016cm−3以上になるように設定することができる。 In the case where the protective layer 71 such as silicon nitride is formed using the plasma CVD method, the protective layer 71 can be formed using a film formation temperature of 400 ° C. and a source gas as a mixed gas of Si 4 —NH 3 . The charge density in the protective layer 71 is controlled by the flow rate of NH 3 and the output of the film forming apparatus. Thereby, the charge density in the protective layer 71 is set so as to compensate for the decrease in the concentration of the two-dimensional electron gas due to current collapse. For example, the charge density in the protective layer 71 can be set to be 1.0 × 10 16 cm −3 or more.

保護層71を形成した後、保護層71を覆うように、酸化シリコン等の酸化物を含む第3絶縁層80を形成しても良い。第3絶縁層80は、例えば、プラズマCVD法を用いて形成される。   After forming the protective layer 71, a third insulating layer 80 containing an oxide such as silicon oxide may be formed so as to cover the protective layer 71. The third insulating layer 80 is formed using, for example, a plasma CVD method.

本実施形態によれば、電流コラプスを抑制した半導体装置の製造方法を提供する。   According to the present embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device in which current collapse is suppressed is provided.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10…半導体層、 10a…電子走行層、 10b…電子供給層、 20…第1絶縁層、 20a…第1層、 20b…第2層、 30…ゲート電極、 30a…第1部分、 30b…第2部分、 40…ソース電極、 50…ドレイン電極、 60…第2絶縁層、 65…層間絶縁層、 70、71…保護層、 70a、71a…第1領域、 70b、71b…第2領域、 71c…第3領域、 80…第3絶縁層、 90、92…積層体、 91…レジストマスク、 93…導電膜、 100、110…半導体装置、 b1、b2…界面、 CL1〜CL7…曲線、 e1…電子、 E1…第1電界、 E2…第2電界、 P…凸部、 Vd…ドレイン電圧、 Vg…ゲート電圧、 W1、W2…厚み   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor layer, 10a ... Electron travel layer, 10b ... Electron supply layer, 20 ... 1st insulating layer, 20a ... 1st layer, 20b ... 2nd layer, 30 ... Gate electrode, 30a ... 1st part, 30b ... 1st 2 parts, 40 ... source electrode, 50 ... drain electrode, 60 ... second insulating layer, 65 ... interlayer insulating layer, 70, 71 ... protective layer, 70a, 71a ... first region, 70b, 71b ... second region, 71c ... 3rd area | region, 80 ... 3rd insulating layer, 90, 92 ... Laminated body, 91 ... Resist mask, 93 ... Conductive film, 100, 110 ... Semiconductor device, b1, b2 ... Interface, CL1-CL7 ... Curve, e1 ... Electrons, E1 ... first electric field, E2 ... second electric field, P ... convex part, Vd ... drain voltage, Vg ... gate voltage, W1, W2 ... thickness

Claims (9)

窒化物半導体を含む半導体層と、
前記半導体層の上に設けられ、前記半導体層と電気的に接続されるソース電極及びドレイン電極と、
前記半導体層の上であって、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極の上であって、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられ、絶縁材料を含み、電荷密度の極性が正である保護層と、
を備え、
前記保護層は、前記ゲート電極と比べて前記ドレイン電極の近くに位置する第1領域と、前記第1領域の電荷密度より低い電荷密度を有する第2領域と、を有する半導体装置。
A semiconductor layer comprising a nitride semiconductor;
A source electrode and a drain electrode provided on the semiconductor layer and electrically connected to the semiconductor layer;
A gate electrode provided on the semiconductor layer and between the source electrode and the drain electrode;
A is on the gate electrode, is provided between the drain electrode and the source electrode, the insulating material seen including a protective layer polarity charge density is positive,
With
The protective device includes a first region located closer to the drain electrode than the gate electrode, and a second region having a charge density lower than that of the first region.
前記第1領域の電荷密度の値は、1.0×1016cm−3以上である請求項1記載の半導体装置。 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a value of a charge density in the first region is 1.0 × 10 16 cm −3 or more. 前記第1領域は、前記半導体層から前記ゲート電極に向かう第1方向において前記ゲート電極と重畳しない請求項1または2記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first region does not overlap the gate electrode in a first direction from the semiconductor layer toward the gate electrode. 前記半導体層と前記ゲート電極との間に設けられた第1絶縁層と、
前記ゲート電極と前記保護層との間に設けられた第2絶縁層と、
前記保護層の上に設けられた第3絶縁層と、
をさらに備え、
前記保護層に含まれる材料のバンドギャップ値は、前記第2絶縁層に含まれる材料のバンドギャップ値、及び、前記第3絶縁層に含まれる材料のバンドギャップ値より小さい請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体装置。
A first insulating layer provided between the semiconductor layer and the gate electrode;
A second insulating layer provided between the gate electrode and the protective layer;
A third insulating layer provided on the protective layer;
Further comprising
The band gap value of the material included in the protective layer is smaller than the band gap value of the material included in the second insulating layer and the band gap value of the material included in the third insulating layer. The semiconductor device according to any one of the above.
窒化物半導体を含む半導体層と、
前記半導体層の上に設けられ、前記半導体層と電気的に接続されるソース電極及びドレイン電極と、
前記半導体層の上であって、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極の上に設けられた絶縁層と、
前記ソース電極、前記ドレイン電極及び前記絶縁層の上に設けられ、絶縁材料を含み、電荷密度の極性が正であって前記電荷密度の値が1.0×1016cm−3以上である保護層と、
を備えた半導体装置。
A semiconductor layer comprising a nitride semiconductor;
A source electrode and a drain electrode provided on the semiconductor layer and electrically connected to the semiconductor layer;
A gate electrode provided on the semiconductor layer and between the source electrode and the drain electrode;
An insulating layer provided on the gate electrode;
A protection provided on the source electrode, the drain electrode, and the insulating layer, including an insulating material, having a positive charge density polarity and a charge density value of 1.0 × 10 16 cm −3 or more. Layers,
A semiconductor device comprising:
前記ソース電極は、前記半導体層から前記ゲート電極に向かう第1方向において前記ゲート電極と重畳する請求項5記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 5, wherein the source electrode overlaps with the gate electrode in a first direction from the semiconductor layer toward the gate electrode. 窒化物半導体を含む半導体層と、前記半導体層の上に設けられ前記半導体層と電気的に接続されるソース電極及びドレイン電極と、前記半導体層の上であって、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられたゲート電極と、を有する積層体において、前記ゲート電極の上であって、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に、絶縁材料を含む保護層を形成する工程と、
前記保護層に正電荷を供給し、前記ゲート電極と比べて前記ドレイン電極の近くに位置し、前記保護層内の他の領域より電荷密度が高い第1領域を形成する工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。
A semiconductor layer including a nitride semiconductor; a source electrode and a drain electrode provided on the semiconductor layer and electrically connected to the semiconductor layer; and the source electrode and the drain electrode on the semiconductor layer. Forming a protective layer including an insulating material on the gate electrode and between the source electrode and the drain electrode, in a stacked body including a gate electrode provided between the source electrode and the drain electrode;
Supplying a positive charge to the protective layer, forming a first region located nearer to the drain electrode than the gate electrode and having a higher charge density than other regions in the protective layer;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記第1領域を形成する工程において、コロナ放電処理によって前記保護層に正電荷を供給する請求項7記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein in the step of forming the first region, positive charges are supplied to the protective layer by corona discharge treatment. 窒化物半導体を含む半導体層と、前記半導体層の上に設けられたゲート電極と、前記ゲート電極の上に設けられた絶縁層と、を有する積層体において、前記積層体の上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜の一部を除去して前記半導体層と電気的に接続されるソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記ソース電極、前記ドレイン電極及び前記絶縁層の上に、絶縁材料を含む保護層を形成する工程と、
を備え、
前記保護層の電荷密度の極性は正であり、
前記保護層の電荷密度の値が1.0×1016cm−3以上である半導体装置の製造方法。
In a stacked body including a semiconductor layer including a nitride semiconductor, a gate electrode provided on the semiconductor layer, and an insulating layer provided on the gate electrode, a conductive film is formed on the stacked body. Forming, and
Removing a part of the conductive film to form a source electrode and a drain electrode electrically connected to the semiconductor layer;
Forming a protective layer including an insulating material on the source electrode, the drain electrode, and the insulating layer;
With
The polarity of the charge density of the protective layer is positive,
The manufacturing method of the semiconductor device whose charge density value of the said protective layer is 1.0 * 10 < 16 > cm < -3 > or more.
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