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JP6680169B2 - Semiconductor device and amplifier - Google Patents
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Description

本発明は、半導体装置及び増幅器に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device and an amplifier.

窒化物半導体は、高い飽和電子速度及びワイドバンドギャップ等の特徴を利用し、高耐圧及び高出力の半導体デバイスへの適用が検討されている。例えば、窒化物半導体であるGaNのバンドギャップは3.4eVであり、Siのバンドギャップ(1.1eV)及びGaAsのバンドギャップ(1.4eV)よりも大きく、高い破壊電界強度を有する。そのため、GaN等の窒化物半導体は、高電圧動作かつ高出力を得る電源用の半導体デバイスの材料として極めて有望である。   Nitride semiconductors, which have characteristics such as high saturation electron velocity and wide band gap, are being studied for application to high breakdown voltage and high output semiconductor devices. For example, the band gap of GaN, which is a nitride semiconductor, is 3.4 eV, which is larger than the band gaps of Si (1.1 eV) and GaAs (1.4 eV), and has a high breakdown electric field strength. Therefore, a nitride semiconductor such as GaN is very promising as a material for a semiconductor device for a power supply that can obtain a high voltage operation and a high output.

窒化物半導体を用いた半導体デバイスとしては、電界効果トランジスタ、特に高電子移動度トランジスタ(High Electron Mobility Transistor:HEMT)についての報告が数多くなされている。例えば、GaN系のHEMT(GaN−HEMT)では、GaNを電子走行層として、AlGaNを電子供給層として用いたAlGaN/GaNからなるHEMTが注目されている。AlGaN/GaNからなるHEMTでは、GaNとAlGaNとの格子定数差に起因した歪みがAlGaNに生じる。これにより発生したピエゾ分極及びAlGaNの自発分極差により、高濃度の2DEG(Two-Dimensional Electron Gas:2次元電子ガス)が得られる。そのため、高効率のスイッチ素子、電気自動車用等の高耐圧電力デバイスとして期待されている。   As a semiconductor device using a nitride semiconductor, there have been many reports on a field effect transistor, particularly a high electron mobility transistor (HEMT). For example, in a GaN-based HEMT (GaN-HEMT), attention has been paid to an HEMT composed of AlGaN / GaN using GaN as an electron transit layer and AlGaN as an electron supply layer. In a HEMT made of AlGaN / GaN, strain due to the lattice constant difference between GaN and AlGaN occurs in AlGaN. Due to the piezoelectric polarization generated thereby and the spontaneous polarization difference of AlGaN, a high concentration of 2DEG (two-dimensional electron gas) can be obtained. Therefore, it is expected as a highly efficient switch element and a high withstand voltage power device for electric vehicles.

特開2002−359256号公報JP, 2002-359256, A 特開2010−232503号公報JP, 2010-232503, A

ところで、上記のGaN−HEMTを電力用に用いた場合、高電圧が印加されるとともに、大電流が流れるため、GaN−HEMTの温度が高くなり、GaN−HEMTが形成されている領域において温度が高い領域と低い領域とが生じる場合がある。このように、GaN−HEMTが形成されている領域において、温度が高い領域が生じると、温度が高い領域において電流が流れにくくなり、更には、破壊等される場合があるため、半導体装置としての信頼性が低下する。   By the way, when the above GaN-HEMT is used for electric power, a high voltage is applied and a large current flows, so that the temperature of the GaN-HEMT becomes high and the temperature in the region where the GaN-HEMT is formed is high. High and low areas may occur. As described above, when a high temperature region is generated in the region where the GaN-HEMT is formed, it becomes difficult for current to flow in the high temperature region, and further, the current may be destroyed, so that a semiconductor device is obtained. Reliability is reduced.

このため、電力用の半導体装置において、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 for electric power.

本実施の形態の一観点によれば、基板の上に、半導体により形成された第1の半導体層と、前記第1の半導体層の上に、半導体により形成された第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、ソース電極及びドレイン電極と、を有する半導体装置において、前記ソース電極及び前記ドレイン電極には、半導体と接するオーミックコンタクト層が形成されており、前記オーミックコンタクト層における膜厚方向の抵抗は、平面視した前記半導体装置の中央領域よりも周辺領域が低いことを特徴とする。   According to one aspect of the present embodiment, a first semiconductor layer formed of a semiconductor on a substrate, and a second semiconductor layer formed of a semiconductor on the first semiconductor layer, In a semiconductor device having a gate electrode, a source electrode and a drain electrode formed on the second semiconductor layer, an ohmic contact layer in contact with a semiconductor is formed on the source electrode and the drain electrode, The resistance in the film thickness direction of the ohmic contact layer is lower in the peripheral region than in the central region of the semiconductor device in plan view.

開示の半導体装置によれば、電力用において、信頼性を向上させることができる。   According to the disclosed semiconductor device, reliability can be improved for power use.

半導体装置の平面図Top view of semiconductor device 半導体装置の要部断面図Sectional view of essential parts of semiconductor device 半導体装置の熱分布の説明図Illustration of heat distribution of semiconductor device 半導体装置の中央領域から周辺領域における温度分布図Temperature distribution map from the central area to the peripheral area of the semiconductor device 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 semiconductor device 第1の実施の形態における半導体装置の平面図The top view of the semiconductor device in 1st Embodiment 第1の実施の形態における半導体装置の要部断面図Sectional drawing of the principal part of the semiconductor device in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における半導体装置の説明図Explanatory drawing of the semiconductor device in 1st Embodiment オーミックコンタクト層におけるTa層の膜厚と抵抗の関係の説明図Explanatory drawing of the relation between the film thickness of Ta layer and resistance in an ohmic contact layer 第1の実施の形態の半導体装置の中央領域から周辺領域における温度分布図Temperature distribution diagram from the central region to the peripheral region of the semiconductor device of the first embodiment 第1の実施の形態の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 of 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(1)Process drawing (1) of the manufacturing method of the semiconductor device in 1st Embodiment 図12における一点鎖線12A−12Bにおいて切断した断面図Sectional drawing cut along dashed-dotted line 12A-12B 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(2)Process drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in the first embodiment (2) 図14における一点鎖線14A−14Bにおいて切断した断面図Sectional drawing cut along the dashed-dotted line 14A-14B 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(3)Process drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in the first embodiment (3) 図16における一点鎖線16A−16Bにおいて切断した断面図Sectional drawing cut along the dashed-dotted line 16A-16B 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(4)Process drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in the first embodiment (4) 図18における一点鎖線18A−18Bにおいて切断した断面図Sectional drawing cut along the dashed-dotted line 18A-18B 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(5)Process drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in the first embodiment (5) 図20における一点鎖線20A−20Bにおいて切断した断面図Sectional drawing cut | disconnected by the dashed-dotted line 20A-20B 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(6)Process drawing of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment (6) 図22における一点鎖線22A−22Bにおいて切断した断面図Sectional drawing cut along the dashed-dotted line 22A-22B in FIG. 第1の実施の形態における半導体装置の変形例1の要部断面図Sectional view of essential parts of Modification 1 of the 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変形例2の要部断面図Sectional view of essential parts of Modification 2 of the 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変形例3の要部断面図Sectional view of essential parts of Modification Example 3 of the semiconductor device according to the first embodiment. 第2の実施の形態における半導体装置の平面図The top view of the semiconductor device in 2nd Embodiment 第3の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程説明図(1)Process explanatory drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in 3rd Embodiment (1) 第3の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程説明図(2)Process explanatory drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in 3rd Embodiment (2) 第3の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程説明図(3)Process explanatory drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in 3rd Embodiment (3) 第4の実施の形態におけるディスクリートパッケージされた半導体デバイスの説明図Explanatory drawing of the discrete packaged semiconductor device in 4th Embodiment. 第4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 fourth embodiment 第4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 fourth 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。   An embodiment for carrying out the invention 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、窒化物半導体を用いた半導体装置であるGaN−HEMTにおいて、動作させた際に温度分布が生じ、半導体装置としての信頼性が低下することについて、図1及び図2に基づき説明する。図1は、この半導体装置を平面視した場合の平面図であり、図2は、図1における一点鎖線1A−1Bにおいて切断した断面図である。また、本願において、「平面視」とは、半導体装置において、後述するゲート電極、ソース電極及びドレイン電極が形成されている面に対し、法線方向より見た視野を示すものとする。
[First Embodiment]
First, in a GaN-HEMT, which is a semiconductor device using a nitride semiconductor, a temperature distribution is generated when the device is operated, and the reliability as a semiconductor device is reduced will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a plan view of the semiconductor device as viewed from above, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line 1A-1B in FIG. In addition, in the present application, “plan view” refers to a field of view of a semiconductor device in a direction normal to a surface on which a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode described later are formed.

この半導体装置は、図2に示されるように、基板910の上に、窒化物半導体により形成されたバッファ層911、電子走行層921、電子供給層922が積層して形成されている。基板910は、SiC等の半導体基板により形成されており、バッファ層911は、AlN、AlGaN、GaN等により形成されている。電子走行層921は、GaN等により形成されており、電子供給層922は、AlGaN等により形成されている。これにより、電子走行層921において、電子走行層921と電子供給層922との界面近傍には、2DEG921aが生成される。   As shown in FIG. 2, this semiconductor device is formed by laminating a buffer layer 911 made of a nitride semiconductor, an electron transit layer 921, and an electron supply layer 922 on a substrate 910. The substrate 910 is formed of a semiconductor substrate such as SiC, and the buffer layer 911 is formed of AlN, AlGaN, GaN or the like. The electron transit layer 921 is made of GaN or the like, and the electron supply layer 922 is made of AlGaN or the like. As a result, 2DEG 921a is generated in the electron transit layer 921 in the vicinity of the interface between the electron transit layer 921 and the electron supply layer 922.

電子供給層922の上には、ゲート電極931、ソース電極932及びドレイン電極933が形成されている。この半導体装置は、図1に示されるように、ゲート電極931、ソース電極932、ドレイン電極933は、櫛歯状の電極構造になっており、ソース電極932の櫛歯の間に、ドレイン電極933の櫛歯が入り込んでいる。また、ソース電極932の櫛歯とドレイン電極933の櫛歯との間には、ゲート電極931の櫛歯が形成されている。   A gate electrode 931, a source electrode 932, and a drain electrode 933 are formed over the electron supply layer 922. In this semiconductor device, as shown in FIG. 1, the gate electrode 931, the source electrode 932, and the drain electrode 933 have a comb-tooth-shaped electrode structure, and the drain electrode 933 is provided between the comb teeth of the source electrode 932. The comb teeth are inside. Further, the comb teeth of the gate electrode 931 are formed between the comb teeth of the source electrode 932 and the comb teeth of the drain electrode 933.

ところで、このような構造の半導体装置を動作させた場合には、図3に示されるように、半導体装置の中央領域の温度が、周辺領域よりも高くなるような温度分布が生じる。尚、図3では、等温線を二点鎖線により示している。図4は、図3に示される半導体装置の中央領域950Aから周辺領域950Bにおける温度分布を示す。図4に示されるように、中央領域950Aの温度が高く、200℃近い温度になっており、周辺領域950Bに向かって温度が低くなる。このように、中央領域950Aが高く、周辺領域950Bが低くなるような温度分布が生じるのは、半導体装置を動作させると中央領域950Aも周辺領域950Bも同様に発熱するが、周辺領域950Bよりも中央領域950Aが放熱されにくいからである。即ち、周辺領域950Bが発熱すると、周辺領域950Bの周囲の半導体装置の外に向かって放熱されるが、中央領域950Aが発熱しても、中央領域950Aの周囲の周辺領域950Bも発熱しているため放熱されにくく、中央領域950Aに熱が溜まるからである。尚、図4において、急峻に温度が高くなっている部分は、ゲート電極931の近傍が特に高温になりやすいからである。   By the way, when the semiconductor device having such a structure is operated, as shown in FIG. 3, a temperature distribution occurs such that the temperature of the central region of the semiconductor device becomes higher than that of the peripheral region. In addition, in FIG. 3, the isotherm is shown by a two-dot chain line. FIG. 4 shows a temperature distribution from the central region 950A to the peripheral region 950B of the semiconductor device shown in FIG. As shown in FIG. 4, the temperature of the central region 950A is high and is close to 200 ° C., and the temperature decreases toward the peripheral region 950B. In this way, the temperature distribution in which the central region 950A is high and the peripheral region 950B is low is generated because when the semiconductor device is operated, both the central region 950A and the peripheral region 950B generate heat, but the temperature distribution is higher than that in the peripheral region 950B. This is because the central region 950A is less likely to dissipate heat. That is, when the peripheral region 950B generates heat, heat is dissipated toward the outside of the semiconductor device around the peripheral region 950B. Even if the central region 950A generates heat, the peripheral region 950B around the central region 950A also generates heat. Therefore, it is difficult to dissipate heat, and heat is accumulated in the central region 950A. It is to be noted that, in FIG. 4, in the portion where the temperature is sharply increased, the temperature in the vicinity of the gate electrode 931 is likely to be particularly high.

このように、半導体装置において温度分布が生じると、図5に示すように、半導体装置をオン状態にした場合において、中央領域950Aにおいて流れるドレイン電流は、周辺領域950Bにおいて流れるドレイン電流よりも低くなる。これは、半導体装置の中央領域950Aの温度が周辺領域950Bの温度よりも高くなっているからである。   Thus, when the temperature distribution occurs in the semiconductor device, as shown in FIG. 5, when the semiconductor device is turned on, the drain current flowing in the central region 950A becomes lower than the drain current flowing in the peripheral region 950B. . This is because the temperature of the central region 950A of the semiconductor device is higher than the temperature of the peripheral region 950B.

また、半導体装置において、図4に示すように温度分布が生じると、温度の高い領域おいて電流が流れにくくなるのみならず、電極部分の抵抗が高くなる等の劣化が生じ、半導体装置としての寿命が短くなり、信頼性の低下を招く。このため、半導体装置を動作させた際には、できるだけ温度分布が均一である方が、寿命が長く、信頼性が高い。   Further, in the semiconductor device, when the temperature distribution is generated as shown in FIG. 4, not only the current does not easily flow in a high temperature region, but also deterioration such as an increase in resistance of the electrode portion occurs, which results in a semiconductor device. The life is shortened, and the reliability is lowered. For this reason, when the semiconductor device is operated, it is preferable that the temperature distribution is as uniform as possible, so that the life is long and the reliability is high.

(半導体装置)
次に、第1の実施の形態における半導体装置について図6及び図7に基づき説明する。図6は、本実施の形態における半導体装置を平面視した場合の平面図であり、図7は、図6における一点鎖線6A−6Bにおいて切断した断面図である。
(Semiconductor device)
Next, the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a plan view of the semiconductor device according to the present embodiment when viewed in plan, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along alternate long and short dash line 6A-6B in FIG.

本実施の形態における半導体装置は、窒化物半導体を用いたGaN−HEMTであり、図7に示されるように、基板10の上に、窒化物半導体により形成された不図示の核形成層、バッファ層11、電子走行層21、電子供給層22が積層されている。基板10は、SiC等の半導体基板により形成されており、バッファ層11は、AlN、AlGaN、GaN等により形成されている。電子走行層21は、GaN等により形成されており、電子供給層22は、AlGaN等により形成されている。これにより、電子走行層21において、電子走行層21と電子供給層22との界面近傍には、2DEG21aが生成される。また、図示はしないが、電子走行層21と電子供給層22との間には、i−AlGaN等によりスペーサ層を形成してもよく、電子供給層22の上には、n−GaN等によりキャップ層を形成してもよい。また、電子供給層22は、InAlN等により形成してもよい。尚、本願においては、電子走行層21を第1の半導体層と、電子供給層22を第2の半導体層と記載する場合がある。   The semiconductor device according to the present embodiment is a GaN-HEMT using a nitride semiconductor, and as shown in FIG. 7, a nucleation layer and a buffer (not shown) formed of a nitride semiconductor are formed on the substrate 10. The layer 11, the electron transit layer 21, and the electron supply layer 22 are laminated. The substrate 10 is formed of a semiconductor substrate such as SiC, and the buffer layer 11 is formed of AlN, AlGaN, GaN or the like. The electron transit layer 21 is made of GaN or the like, and the electron supply layer 22 is made of AlGaN or the like. Thus, in the electron transit layer 21, 2DEG 21a is generated near the interface between the electron transit layer 21 and the electron supply layer 22. Although not shown, a spacer layer made of i-AlGaN or the like may be formed between the electron transit layer 21 and the electron supply layer 22, and n-GaN or the like may be formed on the electron supply layer 22. A cap layer may be formed. Further, the electron supply layer 22 may be formed of InAlN or the like. In the present application, the electron transit layer 21 may be referred to as a first semiconductor layer, and the electron supply layer 22 may be referred to as a second semiconductor layer.

電子供給層22の上には、ゲート電極31、ソース電極32及びドレイン電極33が形成されている。具体的には、図6に示されるように、ゲート電極31、ソース電極32、ドレイン電極33は、櫛歯状の電極構造になっており、ソース電極32の櫛歯の間に、ドレイン電極33の櫛歯が入り込んでいる。また、ソース電極32の櫛歯とドレイン電極33の櫛歯との間に、ゲート電極31の櫛歯が形成されている。本願においては、ゲート電極31、ソース電極32及びドレイン電極33における櫛歯の部分をフィンガー部、または、櫛歯部と記載し、この櫛歯状の構造をフィンガー構造と記載する場合がある。具体的には、図6におけるゲート電極31の櫛歯の部分がゲート電極31のフィンガー部31aとなり、ソース電極32の櫛歯の部分がソース電極32のフィンガー部32aとなり、ドレイン電極33の櫛歯の部分がドレイン電極33のフィンガー部33aとなる。従って、図7の断面図は、各々の電極のフィンガー部における断面図、即ち、ゲート電極31のフィンガー部31a、ソース電極32のフィンガー部32a、ドレイン電極33のフィンガー部33aにおける断面図である。   A gate electrode 31, a source electrode 32, and a drain electrode 33 are formed on the electron supply layer 22. Specifically, as shown in FIG. 6, the gate electrode 31, the source electrode 32, and the drain electrode 33 have a comb-tooth-shaped electrode structure, and the drain electrode 33 is provided between the comb teeth of the source electrode 32. The comb teeth are inside. The comb teeth of the gate electrode 31 are formed between the comb teeth of the source electrode 32 and the comb teeth of the drain electrode 33. In the present application, the comb-teeth portion of the gate electrode 31, the source electrode 32, and the drain electrode 33 may be referred to as a finger portion or a comb-teeth portion, and this comb-teeth structure may be referred to as a finger structure. Specifically, the comb tooth portion of the gate electrode 31 in FIG. 6 becomes the finger portion 31 a of the gate electrode 31, the comb tooth portion of the source electrode 32 becomes the finger portion 32 a of the source electrode 32, and the comb tooth portion of the drain electrode 33. Is the finger portion 33a of the drain electrode 33. Therefore, the sectional view of FIG. 7 is a sectional view of the finger portion of each electrode, that is, the finger portion 31a of the gate electrode 31, the finger portion 32a of the source electrode 32, and the finger portion 33a of the drain electrode 33.

ソース電極32及びドレイン電極33は、図8に示すように、電子供給層22の上に順に積層して形成されたオーミックコンタクト層30a、バリアメタル層30b、配線層30cにより形成されている。オーミックコンタクト層30aは、電子供給層22とのオーミックコンタクトのために形成されており、Ta/Alの積層膜またはTi/Alの積層膜により形成されている。オーミックコンタクト層30aがTa/Alの積層膜の場合には、電子供給層22の上に、Ta層30dが形成されており、Ta層30dの上にAl層30eが形成される。同様に、オーミックコンタクト層30aがTi/Alの積層膜の場合には、電子供給層22の上に、Ti層が形成されており、Ti層の上にAl層が形成される。尚、本実施の形態における説明では、オーミックコンタクト層30aが、Ta/Alの積層膜により形成されている場合について説明するが、Ti/Alの積層膜の場合も同様である。バリアメタル層30bは、Ti/Pt/Au等により形成されている。配線層30cは、Au等により形成されており、膜厚は数μmである。   As shown in FIG. 8, the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed of an ohmic contact layer 30a, a barrier metal layer 30b, and a wiring layer 30c which are sequentially stacked on the electron supply layer 22. The ohmic contact layer 30a is formed for ohmic contact with the electron supply layer 22, and is formed of a Ta / Al laminated film or a Ti / Al laminated film. When the ohmic contact layer 30a is a Ta / Al laminated film, the Ta layer 30d is formed on the electron supply layer 22, and the Al layer 30e is formed on the Ta layer 30d. Similarly, when the ohmic contact layer 30a is a Ti / Al laminated film, a Ti layer is formed on the electron supply layer 22, and an Al layer is formed on the Ti layer. In the description of the present embodiment, the case where the ohmic contact layer 30a is formed of a Ta / Al laminated film will be described, but the same applies to the case of a Ti / Al laminated film. The barrier metal layer 30b is formed of Ti / Pt / Au or the like. The wiring layer 30c is made of Au or the like and has a film thickness of several μm.

本実施の形態における半導体装置は、半導体装置を平面視した場合の中央領域よりも周辺領域において、オーミックコンタクト層30aのTa層30dが徐々に薄くなるように形成されている。具体的には、図6に示すように、平面視した半導体装置の中央部分の中央領域50A、中央領域50Aの周囲を中間領域50B、中間領域50Bの周囲であって周辺部分となる周辺領域50Cで、オーミックコンタクト層30aのTa層30dの膜厚を変えている。即ち、図8(a)に示すように、中央領域50Aにおけるオーミックコンタクト層30aのTa層30dの膜厚を厚く、図8(c)に示すように、周辺領域50Cにおけるオーミックコンタクト層30aのTa層30dの膜厚を薄くなるように形成する。従って、図8(b)に示すように、中間領域50Bにおけるオーミックコンタクト層30aのTa層30dの膜厚は、中央領域50Aよりも薄く、周辺領域50Cよりも厚くなっている。   In the semiconductor device according to the present embodiment, the Ta layer 30d of the ohmic contact layer 30a is formed to be gradually thinner in the peripheral region than in the central region when the semiconductor device is viewed in plan. Specifically, as shown in FIG. 6, a central region 50A in the central portion of the semiconductor device in plan view, an intermediate region 50B around the central region 50A, and a peripheral region 50C that is a peripheral portion around the intermediate region 50B. Thus, the film thickness of the Ta layer 30d of the ohmic contact layer 30a is changed. That is, as shown in FIG. 8A, the Ta layer 30d of the ohmic contact layer 30a in the central region 50A is thick, and as shown in FIG. 8C, the Ta layer 30d of the ohmic contact layer 30a in the peripheral region 50C is Ta. The layer 30d is formed so as to have a small thickness. Therefore, as shown in FIG. 8B, the Ta layer 30d of the ohmic contact layer 30a in the intermediate region 50B is thinner than the central region 50A and thicker than the peripheral region 50C.

ソース電極32及びドレイン電極33では、配線層30cより、バリアメタル層30b、オーミックコンタクト層30aを介し、電子供給層22に電圧が印加される。このため、オーミックコンタクト層30aの膜厚が厚いと、その分、膜厚方向における抵抗が高くなり、同じ電圧を印加した場合であっても、流れる電流が抑制される。   In the source electrode 32 and the drain electrode 33, a voltage is applied from the wiring layer 30c to the electron supply layer 22 via the barrier metal layer 30b and the ohmic contact layer 30a. Therefore, if the film thickness of the ohmic contact layer 30a is large, the resistance in the film thickness direction is correspondingly increased, and the flowing current is suppressed even when the same voltage is applied.

具体的には、図9(a)に示されるように、オーミックコンタクト層30aのTa層30dの膜厚を中央領域50Aが10nm、中間領域50Bが6nm、周辺領域50Cが2nmとなるように形成する。図9(a)に示されるように、オーミックコンタクト層30aのTa層30dの膜厚を変えることにより、図9(b)に示すように、オーミックコンタクト層30aの膜厚方向における抵抗は、中央領域50Aが高くなり、周辺領域50Cが低くなる。また、中間領域50Bにおけるオーミックコンタクト層30aの膜厚方向における抵抗は、中央領域50Aと周辺領域50Cとの間となる。尚、Alの抵抗率は約2.6×10−7Ωmであり、Tiの抵抗率は約1.3×10−7Ωmであり、Tiの抵抗率は約4.3×10−7Ωmである。また、オーミックコンタクト層30aの膜厚は約100nmである。 Specifically, as shown in FIG. 9A, the Ta layer 30d of the ohmic contact layer 30a is formed so that the central region 50A has a thickness of 10 nm, the intermediate region 50B has a thickness of 6 nm, and the peripheral region 50C has a thickness of 2 nm. To do. By changing the film thickness of the Ta layer 30d of the ohmic contact layer 30a as shown in FIG. 9A, the resistance in the film thickness direction of the ohmic contact layer 30a is at the center as shown in FIG. 9B. The area 50A becomes high and the peripheral area 50C becomes low. The resistance in the film thickness direction of the ohmic contact layer 30a in the intermediate region 50B is between the central region 50A and the peripheral region 50C. The resistivity of Al is about 2.6 × 10 −7 Ωm, the resistivity of Ti is about 1.3 × 10 −7 Ωm, and the resistivity of Ti is about 4.3 × 10 −7 Ωm. Is. The film thickness of the ohmic contact layer 30a is about 100 nm.

従って、本実施の形態における半導体装置においては、中央領域50Aでは、周辺領域50Cよりも、同じ電圧を印加した場合に流れる電流が少なくなるため発熱が少ない。中央領域50Aでは放熱されにくく、周辺領域50Cでは放熱されやすいため、中央領域50Aにおける発熱を抑制することにより、半導体装置を動作させた際の温度分布を均一にすることができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the present embodiment, the central region 50A generates less current than the peripheral region 50C when the same voltage is applied, and thus generates less heat. Since heat is less likely to be dissipated in the central region 50A and is easily dissipated in the peripheral region 50C, it is possible to make the temperature distribution uniform when the semiconductor device is operated by suppressing heat generation in the central region 50A.

具体的には、図10に示されるように、本実施の形態における半導体装置においては、半導体装置の中央領域50A、中間領域50B、周辺領域50Cにおける温度分布を略均一にすることができる。尚、図10における破線は、図1及び図2に示す構造の半導体装置の温度分布である。従って、本実施の形態における半導体装置においては、図10に示すように温度分布を略均一にすることができるため、劣化の発生を抑制することができ、半導体装置の寿命を長くすることができ、信頼性を向上させることができる。   Specifically, as shown in FIG. 10, in the semiconductor device of the present embodiment, the temperature distribution in central region 50A, intermediate region 50B, and peripheral region 50C of the semiconductor device can be made substantially uniform. The broken line in FIG. 10 represents the temperature distribution of the semiconductor device having the structure shown in FIGS. Therefore, in the semiconductor device according to the present embodiment, the temperature distribution can be made substantially uniform as shown in FIG. 10, so that the occurrence of deterioration can be suppressed and the life of the semiconductor device can be extended. , Reliability can be improved.

また、本実施の形態においては、図11に示されるように、半導体装置をオン状態にした場合において、中央領域50Aにおいて流れるドレイン電流、中間領域50Bにおいて流れるドレイン電流、周辺領域50Cにおいて流れるドレイン電流が略均一となる。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, when the semiconductor device is turned on, the drain current flowing in central region 50A, the drain current flowing in intermediate region 50B, and the drain current flowing in peripheral region 50C. Is substantially uniform.

尚、オーミックコンタクト層30aにおいては、流れる電流をIとし、印加電圧をVとした場合に、電力P=I×Vに応じたジュール熱による発熱がある。しかしながら、印加電圧Vは一定であり、電力Pには抵抗の値は寄与せず、抵抗Rが大きくなると電流Iが減る。従って、オーミックコンタクト層30aにおける抵抗が高くなっても、流れる電流Iが減るため、ジュール熱による発熱が増えることはない。   In the ohmic contact layer 30a, when the flowing current is I and the applied voltage is V, heat is generated by Joule heat corresponding to the power P = I × V. However, the applied voltage V is constant, the resistance value does not contribute to the power P, and the current I decreases as the resistance R increases. Therefore, even if the resistance of the ohmic contact layer 30a is increased, the flowing current I is reduced, so that heat generation due to Joule heat does not increase.

(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12から図23に基づき説明する。尚、基板10の上に形成される窒化物半導体は、MOVPE(Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy)によるエピタキシャル成長により形成されている。窒化物半導体をMOVPEにより成長する際には、Alの原料ガスにはTMA(トリメチルアルミニウム)が用いられ、Gaの原料ガスにはTMG(トリメチルガリウム)が用いられ、Nの原料ガスにはNH(アンモニア)が用いられる。
(Method of manufacturing semiconductor device)
Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. The nitride semiconductor formed on the substrate 10 is formed by epitaxial growth by MOVPE (Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy). When growing a nitride semiconductor by MOVPE, TMA (trimethylaluminum) is used as the Al source gas, TMG (trimethylgallium) is used as the Ga source gas, and NH 3 is used as the N source gas. (Ammonia) is used.

最初に、図12及び図13に示すように、基板10の上に、MOVPEにより、不図示の核形成層、バッファ層11、電子走行層21、電子供給層22を順次積層して形成する。基板10には、SiC基板が用いられており、不図示の核形成層は、膜厚が1nmから300nm、例えば、160nmのAlN膜により形成されている。バッファ層11は、膜厚が1nmから1000nm、例えば、600nmのAlGaN膜により形成されている。電子走行層21は、膜厚が約3.0μmのi−GaN膜により形成されている。電子供給層22は、膜厚が約30nmのn−AlGaNにより形成されており、n型となる不純物元素としてSiが、不純物濃度が5×1018cm−3となるようにドープされている。これにより、電子走行層21と電子供給層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、図示はしないが、電子走行層21と電子供給層22との間には、膜厚が約5nmのi−AlGaNによりスペーサ層を形成してもよく、電子供給層22の上には、膜厚が約10nmのn−GaNによりキャップ層を形成してもよい。キャップ層にはn型となる不純物元素としてSiが、不純物濃度が5×1018cm−3となるようにドープされている。尚、図12は、平面図であり、図13は、図12における一点鎖線12A−12Bにおいて切断した断面図である。 First, as shown in FIGS. 12 and 13, a nucleation layer, a buffer layer 11, an electron transit layer 21, and an electron supply layer 22 (not shown) are sequentially laminated on the substrate 10 by MOVPE. A SiC substrate is used as the substrate 10, and the nucleation layer (not shown) is formed of an AlN film having a film thickness of 1 nm to 300 nm, for example, 160 nm. The buffer layer 11 is formed of an AlGaN film having a film thickness of 1 nm to 1000 nm, for example, 600 nm. The electron transit layer 21 is formed of an i-GaN film having a thickness of about 3.0 μm. The electron supply layer 22 is formed of n-AlGaN having a film thickness of about 30 nm, and is doped with Si as an n-type impurity element so that the impurity concentration becomes 5 × 10 18 cm −3 . As a result, 2DEG 21a is generated in the electron transit layer 21 near the interface between the electron transit layer 21 and the electron supply layer 22. Although not shown, a spacer layer may be formed between the electron transit layer 21 and the electron supply layer 22 by i-AlGaN having a thickness of about 5 nm, and the spacer layer may be formed on the electron supply layer 22. The cap layer may be formed of n-GaN having a film thickness of about 10 nm. The cap layer is doped with Si as an n-type impurity element so that the impurity concentration becomes 5 × 10 18 cm −3 . 12 is a plan view, and FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line 12A-12B in FIG.

次に、図14及び図15に示すように、電子供給層22の上の中央領域50Aに、ソース電極32及びドレイン電極33におけるオーミックコンタクト層30aを形成する。具体的には、電子供給層22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、中央領域50A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開口を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着によりTa層30dの膜厚が約10nm、Al層30eの膜厚が約100nmのTa/Alの金属積層膜を成膜する。この後、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターンの上の金属積層膜をレジストパターンとともにリフトオフにより除去する。これにより、残存するTa層30dの膜厚が約10nm、Al層30eの膜厚が約100nmのTa/Alの金属積層膜により、中央領域50Aにおけるソース電極32及びドレイン電極33のオーミックコンタクト層30aが形成される。尚、図14は、平面図であり、図15は、図14における一点鎖線14A−14Bにおいて切断した断面図である。   Next, as shown in FIGS. 14 and 15, the ohmic contact layer 30a in the source electrode 32 and the drain electrode 33 is formed in the central region 50A above the electron supply layer 22. Specifically, a photoresist is applied on the electron supply layer 22, and exposure and development are performed by an exposure device, so that an opening is formed in a region where the source electrode 32 and the drain electrode 33 of the central region 50A are formed. A resist pattern (not shown) is formed. After that, a Ta / Al metal laminated film having a Ta layer 30d with a thickness of about 10 nm and an Al layer 30e with a thickness of about 100 nm is formed by vacuum evaporation. After that, the metal laminated film on the resist pattern is removed by lift-off together with the resist pattern by immersing it in an organic solvent or the like. Thereby, the ohmic contact layer 30a of the source electrode 32 and the drain electrode 33 in the central region 50A is formed by the Ta / Al metal laminated film in which the remaining Ta layer 30d has a thickness of about 10 nm and the Al layer 30e has a thickness of about 100 nm. Is formed. 14 is a plan view, and FIG. 15 is a sectional view taken along the chain line 14A-14B in FIG.

次に、図16及び図17に示すように、電子供給層22の上の中間領域50Bに、ソース電極32及びドレイン電極33におけるオーミックコンタクト層30aを形成する。具体的には、電子供給層22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、中間領域50B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開口を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着によりTa層30dの膜厚が約6nm、Al層30eの膜厚が約100nmのTa/Alの金属積層膜を成膜する。この後、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターンの上の金属積層膜をレジストパターンとともにリフトオフにより除去する。これにより、残存するTa層30dの膜厚が約6nm、Al層30eの膜厚が約100nmのTa/Alの金属積層膜により、中間領域50Bにおけるソース電極32及びドレイン電極33のオーミックコンタクト層30aを形成する。尚、図16は、平面図であり、図17は、図16における一点鎖線16A−16Bにおいて切断した断面図である。   Next, as shown in FIGS. 16 and 17, the ohmic contact layer 30a in the source electrode 32 and the drain electrode 33 is formed in the intermediate region 50B on the electron supply layer 22. Specifically, a photoresist is applied on the electron supply layer 22, and exposure and development are performed by an exposure device to form an opening in a region of the intermediate region 50B where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed. A resist pattern (not shown) is formed. Then, a Ta / Al metal laminated film having a Ta layer 30d with a thickness of about 6 nm and an Al layer 30e with a thickness of about 100 nm is formed by vacuum evaporation. After that, the metal laminated film on the resist pattern is removed by lift-off together with the resist pattern by immersing it in an organic solvent or the like. Thereby, the ohmic contact layer 30a of the source electrode 32 and the drain electrode 33 in the intermediate region 50B is formed by the Ta / Al metal laminated film in which the remaining Ta layer 30d has a thickness of about 6 nm and the Al layer 30e has a thickness of about 100 nm. To form. 16 is a plan view, and FIG. 17 is a sectional view taken along the chain line 16A-16B in FIG.

次に、図18及び図19に示すように、電子供給層22の上の周辺領域50Cに、ソース電極32及びドレイン電極33におけるオーミックコンタクト層30aを形成する。具体的には、電子供給層22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、周辺領域50C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開口を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着によりTa層30dの膜厚が約2nm、Al層30eの膜厚が約100nmのTa/Alの金属積層膜を成膜する。この後、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターンの上の金属積層膜をレジストパターンとともにリフトオフにより除去する。これにより、残存するTa層30dの膜厚が約2nm、Al層30eの膜厚が約100nmのTa/Alの金属積層膜により、中央領域50Aにおけるソース電極32及びドレイン電極33のオーミックコンタクト層30aを形成する。この後、更に、窒素雰囲気中において、400℃〜900℃、例えば、580℃の温度で熱処理を行い、ソース電極32及びドレイン電極33におけるオーミックコンタクト層30aのオーミックコンタクトを確立させる。尚、図18は、平面図であり、図19は、図18における一点鎖線18A−18Bにおいて切断した断面図である。   Next, as shown in FIGS. 18 and 19, the ohmic contact layer 30a in the source electrode 32 and the drain electrode 33 is formed in the peripheral region 50C on the electron supply layer 22. Specifically, a photoresist is applied on the electron supply layer 22, exposed by an exposure device, and developed to form an opening in a region of the peripheral region 50C where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed. A resist pattern (not shown) is formed. Then, a Ta / Al metal laminated film having a Ta layer 30d with a thickness of about 2 nm and an Al layer 30e with a thickness of about 100 nm is formed by vacuum evaporation. After that, the metal laminated film on the resist pattern is removed by lift-off together with the resist pattern by immersing it in an organic solvent or the like. Thus, the ohmic contact layer 30a of the source electrode 32 and the drain electrode 33 in the central region 50A is formed by the Ta / Al metal laminated film in which the remaining Ta layer 30d has a thickness of about 2 nm and the Al layer 30e has a thickness of about 100 nm. To form. After that, heat treatment is further performed in a nitrogen atmosphere at a temperature of 400 ° C. to 900 ° C., for example, 580 ° C. to establish ohmic contact of the ohmic contact layer 30 a in the source electrode 32 and the drain electrode 33. 18 is a plan view, and FIG. 19 is a sectional view taken along the chain line 18A-18B in FIG.

次に、図20及び図21に示すように、電子供給層22の上に、ゲート電極31を形成する。具体的には、不図示のSiN膜により全面に成膜した後、ゲート電極31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、レジストパターンの開口部におけるSiN膜をRIE(Reactive Ion Etching)等により除去することにより、電子供給層22を露出させる。この後、不図示のレジストパターンを有機溶剤等により除去した後、再び、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、ゲート電極31が形成される領域に開口を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着によりNi/Auの金属積層膜を成膜した後、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターンの上の金属積層膜をレジストパターンとともにリフトオフにより除去する。これにより、残存する金属積層膜により電子供給層22の上にゲート電極31が形成される。尚、図20は、平面図であり、図21は、図20における一点鎖線20A−20Bにおいて切断した断面図である。   Next, as shown in FIGS. 20 and 21, the gate electrode 31 is formed on the electron supply layer 22. Specifically, after forming a SiN film (not shown) on the entire surface, a resist pattern (not shown) having an opening is formed in a region where the gate electrode 31 is formed. After that, the electron supply layer 22 is exposed by removing the SiN film in the opening of the resist pattern by RIE (Reactive Ion Etching) or the like. After that, a resist pattern (not shown) is removed by an organic solvent or the like, and then a photoresist is applied again, and exposure and development are performed by an exposure device to form an opening (not shown) in a region where the gate electrode 31 is formed. Forming a resist pattern. After that, a metal laminated film of Ni / Au is formed by vacuum evaporation, and then the metal laminated film on the resist pattern is removed by lift-off together with the resist pattern by immersing it in an organic solvent or the like. As a result, the gate electrode 31 is formed on the electron supply layer 22 by the remaining metal laminated film. 20 is a plan view and FIG. 21 is a cross-sectional view taken along the chain line 20A-20B in FIG.

次に、図22及び図23に示すように、ソース電極32及びドレイン電極33におけるオーミックコンタクト層30aの上に、バリアメタル層30b及び配線層30cを順次積層して形成する。尚、電子供給層22の上のソース電極32及びドレイン電極33のフィンガー部を除く領域には、SiN等の絶縁膜が形成されており、ソース電極32及びドレイン電極33のフィンガー部を除く領域は、この絶縁膜の上に形成されている。図22は、平面図であり、図23は、図22における一点鎖線22A−22Bにおいて切断した断面図である。   Next, as shown in FIGS. 22 and 23, a barrier metal layer 30b and a wiring layer 30c are sequentially formed on the ohmic contact layer 30a in the source electrode 32 and the drain electrode 33. An insulating film such as SiN is formed on the electron supply layer 22 in the regions excluding the finger portions of the source electrode 32 and the drain electrode 33, and the regions excluding the finger portions of the source electrode 32 and the drain electrode 33 are , Is formed on this insulating film. 22 is a plan view, and FIG. 23 is a cross-sectional view taken along one-dot chain line 22A-22B in FIG.

これにより、本実施の形態における半導体装置を作製することができる。   Thus, the semiconductor device in this embodiment can be manufactured.

上記においては、ソース電極32及びドレイン電極33のオーミックコンタクト層30aにおけるTa層30dの膜厚を中央領域50Aが厚く、周辺領域50Cが薄くなるように形成した場合について説明した。しかしながら、本実施の形態における半導体装置は、図24に示すように、ソース電極32及びドレイン電極33のオーミックコンタクト層30aのAl層30eの膜厚を中央領域50Aが厚く、周辺領域50Cが薄くなるように形成してもよい。即ち、図24(a)に示すように、中央領域50AのAl層30eの膜厚が厚く、図24(c)に示すように、周辺領域50CのAl層30eの膜厚が薄くなるように形成してもよい。従って、図24(b)に示すように、中間領域50BのAl層30eの膜厚は、中央領域50Aよりも薄く、周辺領域50Cよりも厚くなるように形成される。具体的には、Ta層30dの膜厚を約2nmで形成し、中央領域50AのAl層30eの膜厚を約200nm、中間領域50BのAl層30eの膜厚を約150nm、周辺領域50CのAl層30eの膜厚を約100nmとなるように形成する。Alは抵抗率は低いが膜厚を厚くすれば、オーミックコンタクト層30aにおける膜厚方向における抵抗は高くなるため、Ta層30dの膜厚を変えた場合程ではないが、同様の効果を得ることができる。   In the above description, the case where the Ta layer 30d in the ohmic contact layer 30a of the source electrode 32 and the drain electrode 33 is formed so that the central region 50A is thick and the peripheral region 50C is thin is described. However, in the semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIG. 24, the thickness of the Al layer 30e of the ohmic contact layer 30a of the source electrode 32 and the drain electrode 33 is thicker in the central region 50A and thinner in the peripheral region 50C. You may form so. That is, as shown in FIG. 24A, the thickness of the Al layer 30e in the central region 50A is large, and as shown in FIG. 24C, the thickness of the Al layer 30e in the peripheral region 50C is small. You may form. Therefore, as shown in FIG. 24B, the film thickness of the Al layer 30e in the intermediate region 50B is smaller than that in the central region 50A and thicker than that in the peripheral region 50C. Specifically, the Ta layer 30d is formed to have a thickness of about 2 nm, the Al layer 30e of the central region 50A has a thickness of about 200 nm, the Al layer 30e of the intermediate region 50B has a thickness of about 150 nm, and the peripheral region 50C has a thickness of about 150 nm. The Al layer 30e is formed to have a thickness of about 100 nm. Although Al has a low resistivity, if the film thickness is increased, the resistance in the film thickness direction of the ohmic contact layer 30a becomes higher. Therefore, the same effect can be obtained, although it is not as great as when the film thickness of the Ta layer 30d is changed. You can

また、本実施の形態における半導体装置は、図25に示すように、ソース電極32及びドレイン電極33のオーミックコンタクト層30aのTa層30dとAl層30eの双方の膜厚を中央領域50Aが厚く、周辺領域50Cが薄くなるように形成してもよい。即ち、図25(a)に示すように、中央領域50AのTa層30d及びAl層30eの膜厚が厚く、図25(c)に示すように、周辺領域50CのTa層30d及びAl層30eの膜厚が薄くなるように形成してもよい。従って、図25(b)に示すように、中間領域50BのTa層30d及びAl層30eの膜厚は、中央領域50Aよりも薄く、周辺領域50Cよりも厚くなるように形成される。具体的には、中央領域50Aでは、Ta層30dの膜厚を約10nm、Al層30eの膜厚を約200nmで形成し、中間領域50Bでは、Ta層30dの膜厚を約6nm、Al層30eの膜厚を約150nmで形成する。また、周辺領域50Cでは、Ta層30dの膜厚を約2nm、Al層30eの膜厚を約100nmで形成する。Ta層30dとAl層30eの双方の膜厚を徐々に変えることにより、より一層。中央領域50Aと周辺領域50Cにおけるオーミックコンタクト層30aの抵抗を大きく変えることが可能となる。   Further, in the semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIG. 25, both the Ta layer 30d and the Al layer 30e of the ohmic contact layer 30a of the source electrode 32 and the drain electrode 33 are thicker in the central region 50A, The peripheral region 50C may be formed to be thin. That is, as shown in FIG. 25A, the Ta layer 30d and the Al layer 30e in the central region 50A have a large film thickness, and as shown in FIG. 25C, the Ta layer 30d and the Al layer 30e in the peripheral region 50C. You may form so that the film thickness of may be thin. Therefore, as shown in FIG. 25B, the Ta layer 30d and the Al layer 30e in the intermediate region 50B are formed to have a smaller film thickness than the central region 50A and a larger film thickness than the peripheral region 50C. Specifically, in the central region 50A, the Ta layer 30d is formed to have a film thickness of about 10 nm, and the Al layer 30e is formed to have a film thickness of about 200 nm. In the intermediate region 50B, the Ta layer 30d is formed to have a film thickness of about 6 nm and an Al layer is formed. The film thickness of 30e is about 150 nm. Further, in the peripheral region 50C, the Ta layer 30d is formed with a thickness of about 2 nm and the Al layer 30e is formed with a thickness of about 100 nm. Even more by gradually changing the film thicknesses of both the Ta layer 30d and the Al layer 30e. It is possible to greatly change the resistance of the ohmic contact layer 30a in the central region 50A and the peripheral region 50C.

更には、Taの方がAlよりも抵抗率が高いため、図26に示すように、オーミックコンタクト層30aの膜厚は一定にして、Ta層30d及びAl層30eの膜厚を徐々に変えるものであってもよい。即ち、オーミックコンタクト層30aの膜厚は一定にして、図26(a)に示すように、中央領域50Aにおいては、Ta層30dの膜厚を厚く、Al層30eの膜厚を薄く形成する。また、図26(c)に示すように、周辺領域50Cにおいては、Ta層30dの膜厚を薄く、Al層30eの膜厚を厚く形成する。従って、図26(b)に示すように、中間領域50BのTa層30dの膜厚は、中央領域50Aよりも薄く、周辺領域50Cよりも厚くなるように形成され、Al層30eの膜厚は、中央領域50Aよりも厚く、周辺領域50Cよりも薄くなるように形成される。具体的には、中央領域50Aでは、Ta層30dの膜厚を約10nm、Al層30eの膜厚を約100nmで形成し、中間領域50Bでは、Ta層30dの膜厚を約6nm、Al層30eの膜厚を約104nmで形成する。また、周辺領域50Cにおいては、Ta層30dの膜厚を約2nm、Al層30eの膜厚を約108nmで形成する。   Further, since Ta has a higher resistivity than Al, the thickness of the ohmic contact layer 30a is kept constant and the thicknesses of the Ta layer 30d and the Al layer 30e are gradually changed as shown in FIG. May be That is, with the film thickness of the ohmic contact layer 30a being constant, as shown in FIG. 26A, in the central region 50A, the film thickness of the Ta layer 30d is thick and the film thickness of the Al layer 30e is thin. Further, as shown in FIG. 26C, in the peripheral region 50C, the Ta layer 30d is thin and the Al layer 30e is thick. Therefore, as shown in FIG. 26B, the Ta layer 30d in the intermediate region 50B is formed to be thinner than the central region 50A and thicker than the peripheral region 50C, and the Al layer 30e is thicker than the central region 50C. , Thicker than the central region 50A and thinner than the peripheral region 50C. Specifically, in the central region 50A, the Ta layer 30d is formed to have a thickness of about 10 nm, and the Al layer 30e is formed to have a thickness of about 100 nm. The film thickness of 30e is about 104 nm. Further, in the peripheral region 50C, the Ta layer 30d is formed with a thickness of about 2 nm and the Al layer 30e is formed with a thickness of about 108 nm.

〔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27に示されるように、中央領域50A、中間領域50B、周辺領域50Cが、各々の電極のフィンガー部に沿って形成したものである。即ち、ソース電極32及びドレイン電極33におけるオーミックコンタクト層の膜厚が、フィンガー部の途中で変わらない構造のものである。尚、本実施の形態における中央領域50A、中間領域50B、周辺領域50Cにおけるオーミックコンタクト層30a、バリアメタル層30b、配線層30cの様子は、図8に示されるものと同様である。尚、図27においては、便宜上、中間領域50Bにはドレイン電極33のみが形成されているが、中間領域50Bにはソース電極32が形成されていてもよい。このため、本実施の形態における説明では、図面において図示はしないが、中間領域50Bには、ソース電極32も形成されているものとして説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 27, a central region 50A, an intermediate region 50B, and a peripheral region 50C are formed along the finger portions of each electrode. That is, the thickness of the ohmic contact layer in the source electrode 32 and the drain electrode 33 does not change in the middle of the finger portion. The states of the ohmic contact layer 30a, the barrier metal layer 30b, and the wiring layer 30c in the central region 50A, the intermediate region 50B, and the peripheral region 50C in the present embodiment are the same as those shown in FIG. Note that, in FIG. 27, for convenience, only the drain electrode 33 is formed in the intermediate region 50B, but the source electrode 32 may be formed in the intermediate region 50B. Therefore, in the description of the present embodiment, although not shown in the drawings, it is assumed that the source electrode 32 is also formed in the intermediate region 50B.

具体的には、中央領域50Aにおけるソース電極32及びドレイン電極33のオーミックコンタクト層30aのTa層30dの膜厚をフィンガー部の途中で変化することなく、約10nmで形成する。また、中間領域50Bにおけるソース電極32及びドレイン電極33のオーミックコンタクト層30aのTa層30dの膜厚をフィンガー部の途中で変化することなく、約6nmで形成する。また、周辺領域50Cにおけるソース電極32及びドレイン電極33のオーミックコンタクト層30aのTa層30dの膜厚をフィンガー部の途中で変化することなく、約2nmで形成する。   Specifically, the film thickness of the Ta layer 30d of the ohmic contact layer 30a of the source electrode 32 and the drain electrode 33 in the central region 50A is formed to be about 10 nm without changing in the middle of the finger portion. Further, the Ta layer 30d of the ohmic contact layer 30a of the source electrode 32 and the drain electrode 33 in the intermediate region 50B is formed to have a thickness of about 6 nm without changing in the middle of the finger portion. Further, the film thickness of the Ta layer 30d of the ohmic contact layer 30a of the source electrode 32 and the drain electrode 33 in the peripheral region 50C is formed to be about 2 nm without changing in the middle of the finger portion.

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 those described above are the same as 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、ソース電極32及びドレイン電極33におけるオーミックコンタクト層30aを第1の実施の形態とは異なる方法で形成する半導体装置の製造方法である。具体的には、最初に、第1の実施の形態における図12及び図13における工程と同様の工程を行う。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. The present embodiment is a method of manufacturing a semiconductor device in which the ohmic contact layer 30a in the source electrode 32 and the drain electrode 33 is formed by a method different from that of the first embodiment. Specifically, first, the same steps as the steps in FIGS. 12 and 13 in the first embodiment are performed.

次に、図28に示すように、電子供給層22の上の中央領域50Aにおけるソース電極32及びドレイン電極33が形成される領域に、膜厚が約4nmのTa層30dを成膜する。具体的には、電子供給層22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、中央領域50A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開口を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着によりTa層30dの膜厚が約4nm成膜し、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターンの上のTa層30dをレジストパターンとともにリフトオフにより除去する。これにより、中央領域50Aのソース電極32及びドレイン電極33が形成される領域では、膜厚が約4nmのTa層30dが形成される。   Next, as shown in FIG. 28, a Ta layer 30d having a film thickness of about 4 nm is formed in a region of the central region 50A on the electron supply layer 22 where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed. Specifically, a photoresist is applied on the electron supply layer 22, and exposure and development are performed by an exposure device, so that an opening is formed in a region where the source electrode 32 and the drain electrode 33 of the central region 50A are formed. A resist pattern (not shown) is formed. After that, the Ta layer 30d is formed to a film thickness of about 4 nm by vacuum vapor deposition, and is immersed in an organic solvent or the like to remove the Ta layer 30d above the resist pattern together with the resist pattern by lift-off. As a result, the Ta layer 30d having a thickness of about 4 nm is formed in the region of the central region 50A where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed.

次に、図29に示すように、中央領域50A及び中間領域50Bにおけるソース電極32及びドレイン電極33が形成される領域に、膜厚が約4nmのTa層30dを成膜する。具体的には、電子供給層22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、中央領域50A及び中間領域50B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開口を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着によりTa層30dの膜厚が約4nm成膜し、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターンの上のTa層30dをレジストパターンとともにリフトオフにより除去する。これにより、中央領域50Aのソース電極32及びドレイン電極33が形成される領域では、膜厚が約8nmのTa層30dが形成され、中間領域50Bのソース電極32及びドレイン電極33が形成される領域では、膜厚が約4nmのTa層30dが形成される。   Next, as shown in FIG. 29, a Ta layer 30d having a thickness of about 4 nm is formed in the regions where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed in the central region 50A and the intermediate region 50B. Specifically, a photoresist is applied on the electron supply layer 22, and exposure and development are performed by an exposure device to form the source electrode 32 and the drain electrode 33 in the central region 50A and the intermediate region 50B. A resist pattern (not shown) having an opening is formed. After that, the Ta layer 30d is formed to a film thickness of about 4 nm by vacuum vapor deposition, and is immersed in an organic solvent or the like to remove the Ta layer 30d above the resist pattern together with the resist pattern by lift-off. As a result, the Ta layer 30d having a thickness of about 8 nm is formed in the region where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed in the central region 50A, and the region where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed in the intermediate region 50B. Then, the Ta layer 30d having a film thickness of about 4 nm is formed.

次に、図30に示すように、ソース電極32及びドレイン電極33が形成される領域に、膜厚が約2nmのTa層30dと膜厚が約100nmのAl層30eを成膜する。具体的には、電子供給層22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、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を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着によりTa層30dの膜厚が約2nm、Al層30eの膜厚が約100nmのTa/Alの金属積層膜を成膜する。この後、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターンの上の金属積層膜をレジストパターンとともにリフトオフにより除去することにより、ソース電極32及びドレイン電極33のオーミックコンタクト層30aを形成する。これにより、中央領域50A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おいては、膜厚が約10nmのTa層30dと膜厚が約100nmのAl層30eが形成される。また、中間領域50B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おいて、膜厚が約6nmのTa層30dと膜厚が約100nmのAl層30eが形成される。また、周辺領域50C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おいて、膜厚が約2nmのTa層30dと膜厚が約100nmのAl層30eが形成される。この後、更に、窒素雰囲気中において、400℃〜900℃、例えば、580℃の温度で熱処理を行い、ソース電極32及びドレイン電極33におけるオーミックコンタクトを確立させる。   Next, as shown in FIG. 30, a Ta layer 30d having a film thickness of about 2 nm and an Al layer 30e having a film thickness of about 100 nm are formed in a region where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed. Specifically, a photoresist (not shown) having an opening in a region where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed by applying a photoresist on the electron supply layer 22 and performing exposure and development with an exposure device. Form a pattern. Then, a Ta / Al metal laminated film having a Ta layer 30d with a thickness of about 2 nm and an Al layer 30e with a thickness of about 100 nm is formed by vacuum evaporation. Thereafter, the ohmic contact layer 30a of the source electrode 32 and the drain electrode 33 is formed by removing the metal laminated film on the resist pattern together with the resist pattern by lift-off by immersing it in an organic solvent or the like. As a result, the Ta layer 30d having a film thickness of about 10 nm and the Al layer 30e having a film thickness of about 100 nm are formed in the region of the central region 50A where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed. Further, in the region of the intermediate region 50B where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed, the Ta layer 30d having a thickness of about 6 nm and the Al layer 30e having a thickness of about 100 nm are formed. Further, in the region of the peripheral region 50C where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed, the Ta layer 30d having a film thickness of about 2 nm and the Al layer 30e having a film thickness of about 100 nm are formed. After that, heat treatment is further performed in a nitrogen atmosphere at a temperature of 400 ° C. to 900 ° C., for example, 580 ° C. to establish ohmic contact in the source electrode 32 and the drain electrode 33.

この後、第1の実施の形態における図20〜図23に示す工程を行うことにより、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。   After that, by performing the steps shown in FIGS. 20 to 23 in the first embodiment, the semiconductor device in 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 those described above are the same as in the first 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、半導体デバイス、電源装置及び高周波増幅器である。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. The present embodiment is a semiconductor device, a power supply device, and a high frequency amplifier.

本実施の形態における半導体デバイスは、第1から第3の実施の形態におけるいずれかの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31に基づき説明する。尚、図31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3の実施の形態に示されているものとは、異なっている。   The semiconductor device according to the present embodiment is a discrete package of any of the semiconductor devices according to the first to third embodiments, and a semiconductor device thus discretely packaged will be described with reference to FIG. Incidentally, FIG. 31 schematically shows the inside of a discretely packaged semiconductor device, and the arrangement of electrodes and the like are different from those shown in the first to third embodiments. There is.

最初に、第1から第3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3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, the semiconductor device manufactured in the first to third embodiments is cut by dicing or the like to form the HEMT semiconductor chip 410 of a GaN-based semiconductor material. The semiconductor chip 410 is fixed onto the lead frame 420 with a die attach agent 430 such as solder. The semiconductor chip 410 corresponds to the semiconductor device according to the first to third 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であり、第1から第3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であり、第1から第3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であり、第1から第3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 412 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, 433 are made of a metal material such as Al. In addition, in the present embodiment, the gate electrode 411 is a gate electrode pad and is connected to the gate electrode 31 of the semiconductor device according to the first to third embodiments. Further, the source electrode 412 is a source electrode pad and is connected to the source electrode 32 of the semiconductor device according to the first to third embodiments. The drain electrode 413 is a drain electrode pad, and is connected to the drain electrode 33 of the semiconductor device according to the first to third 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, resin molding is performed with the mold resin 440 by the transfer molding method. In this way, a HEMT discrete packaged semiconductor device using a GaN-based semiconductor material can be manufactured.

次に、本実施の形態における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電源装置及び高周波増幅器は、第1から第3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。   Next, the power supply device and the high frequency amplifier according to the present embodiment will be described. The power supply device and the high frequency amplifier according to this embodiment are the power supply device and the high frequency amplifier using any of the semiconductor devices according to the first to third embodiments.

最初に、図32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460は、高圧の一次側回路461、低圧の二次側回路462及び一次側回路461と二次側回路462との間に配設されるトランス463を備えている。一次側回路461は、交流電源464、いわゆるブリッジ整流回路465、複数のスイッチング素子(図32に示す例では4つ)466及び一つのスイッチング素子467等を備えている。二次側回路462は、複数のスイッチング素子(図32に示す例では3つ)468を備えている。図32に示す例では、第1から第3の実施の形態における半導体装置を一次側回路461のスイッチング素子466及び467として用いられている。尚、一次側回路461のスイッチング素子466及び467は、ノーマリーオフの半導体装置であることが好ましい。また、二次側回路462において用いられているスイッチング素子468はシリコンにより形成される通常のMISFET(metal insulator semiconductor field effect transistor)を用いている。   First, the power supply device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The power supply device 460 in the present embodiment includes a high voltage primary side circuit 461, a low voltage secondary side circuit 462, and a transformer 463 arranged between the primary side circuit 461 and the secondary side circuit 462. The primary circuit 461 includes an AC power supply 464, a so-called bridge rectification circuit 465, a plurality of switching elements (four in the example shown in FIG. 32) 466, one switching element 467, and the like. The secondary circuit 462 includes a plurality of switching elements (three in the example shown in FIG. 32) 468. In the example shown in FIG. 32, the semiconductor device according to the first to third embodiments is used as the switching elements 466 and 467 of the primary side circuit 461. The switching elements 466 and 467 of the primary circuit 461 are preferably normally-off semiconductor devices. The switching element 468 used in the secondary circuit 462 is a normal MISFET (metal insulator semiconductor field effect transistor) formed of silicon.

次に、図33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、例えば、携帯電話の基地局用パワーアンプに適用してもよい。この高周波増幅器470は、ディジタル・プレディストーション回路471、ミキサー472、パワーアンプ473及び方向性結合器474を備えている。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。ミキサー472は、非線形歪みが補償された入力信号と交流信号とをミキシングする。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。図33に示す例では、パワーアンプ473は、第1から第3の実施の形態におけるいずれかの半導体装置を有している。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。図33に示す回路では、例えば、スイッチの切り替えにより、ミキサー472により出力信号を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に送出することが可能である。   Next, the high frequency amplifier according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The high frequency amplifier 470 in the present embodiment may be applied to, for example, a power amplifier for a base station of a mobile phone. The high frequency amplifier 470 includes a digital predistortion circuit 471, a mixer 472, a power amplifier 473, and a directional coupler 474. The digital predistortion circuit 471 compensates for the non-linear distortion of the input signal. The mixer 472 mixes the input signal with the non-linear distortion compensated with the AC signal. The power amplifier 473 amplifies the input signal mixed with the AC signal. In the example shown in FIG. 33, the power amplifier 473 has any of the semiconductor devices according to the first to third embodiments. The directional coupler 474 monitors the input signal and the output signal. In the circuit shown in FIG. 33, for example, by switching the switch, the output signal can be mixed with the AC signal by the mixer 472 and sent 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, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope described in 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、半導体により形成された第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上に、半導体により形成された第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、ソース電極及びドレイン電極と、
を有する半導体装置において、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極には、半導体と接するオーミックコンタクト層が形成されており、
前記オーミックコンタクト層における膜厚方向の抵抗は、平面視した前記半導体装置の中央領域よりも周辺領域が低いことを特徴とする半導体装置。
(付記2)
前記オーミックコンタクト層の膜厚は、前記中央領域よりも前記周辺領域が薄いことを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
(付記3)
前記オーミックコンタクト層は、前記第2の半導体層の側に形成されたTaまたはTiを含む層と、前記TaまたはTiを含む層の上に形成されたAlを含む層により形成されており、
前記TaまたはTiを含む層の膜厚は、前記中央領域よりも前記周辺領域が薄い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)
前記オーミックコンタクト層は、前記第2の半導体層の側に形成されたTaまたはTiを含む層と、前記TaまたはTiを含む層の上に形成されたAlを含む層により形成されており、
前記Alを含む層の膜厚は、前記中央領域よりも前記周辺領域が薄い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5)
前記Alを含む層の膜厚は、前記中央領域よりも前記周辺領域が薄いことを特徴とする付記3に記載の半導体装置。
(付記6)
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の各々は、複数のフィンガー部を有するフィンガー構造により形成されており、
前記中央領域は、前記複数のフィンガー部が形成されている領域の中央部分であり、
前記周辺領域は、前記複数のフィンガー部が形成されている領域の周辺部分であることを特徴とする付記1から5のいずれかに記載の半導体装置。
(付記7)
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、
前記オーミックコンタクト層の上に、バリアメタル層が形成されており、
前記バリアメタル層の上には、配線層が形成されており、
前記配線層は、Au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8)
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7のいずれかに記載の半導体装置。
(付記9)
前記第1の半導体層は、GaN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、AlGaNまたはInAlN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7のいずれかに記載の半導体装置。
(付記10)
付記1から9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11)
付記1から9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 description, the following supplementary notes will be disclosed.
(Appendix 1)
A first semiconductor layer formed of a semiconductor on the substrate;
A second semiconductor layer formed of a semiconductor on the first semiconductor layer;
A gate electrode, a source electrode and a drain electrode formed on the second semiconductor layer,
In a semiconductor device having
An ohmic contact layer in contact with the semiconductor is formed on the source electrode and the drain electrode,
The resistance of the ohmic contact layer in the film thickness direction is lower in the peripheral region than in the central region of the semiconductor device in plan view.
(Appendix 2)
The semiconductor device according to appendix 1, wherein the film thickness of the ohmic contact layer is smaller in the peripheral region than in the central region.
(Appendix 3)
The ohmic contact layer is formed by a layer containing Ta or Ti formed on the second semiconductor layer side and a layer containing Al formed on the layer containing Ta or Ti,
3. The semiconductor device according to appendix 1 or 2, wherein the thickness of the layer containing Ta or Ti is smaller in the peripheral region than in the central region.
(Appendix 4)
The ohmic contact layer is formed by a layer containing Ta or Ti formed on the second semiconductor layer side and a layer containing Al formed on the layer containing Ta or Ti,
3. The semiconductor device according to appendix 1 or 2, wherein the layer containing Al has a film thickness that is smaller in the peripheral region than in the central region.
(Appendix 5)
4. The semiconductor device according to appendix 3, wherein the layer including Al has a film thickness that is smaller in the peripheral region than in the central region.
(Appendix 6)
Each of the source electrode and the drain electrode is formed by a finger structure having a plurality of finger portions,
The central region is a central portion of a region in which the plurality of finger portions are formed,
6. The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 5, wherein the peripheral region is a peripheral portion of a region where the plurality of finger portions are formed.
(Appendix 7)
The source electrode and the drain electrode are
A barrier metal layer is formed on the ohmic contact layer,
A wiring layer is formed on the barrier metal layer,
7. The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 6, wherein the wiring layer is made of a material containing Au.
(Appendix 8)
8. The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 7, wherein the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are made of a nitride semiconductor.
(Appendix 9)
The first semiconductor layer is formed of a material containing GaN,
8. The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 7, wherein the second semiconductor layer is formed of a material containing AlGaN or InAlN.
(Appendix 10)
A power supply device comprising the semiconductor device according to any one of appendices 1 to 9.
(Appendix 11)
An amplifier comprising the semiconductor device according to any one of appendices 1 to 9.

10 基板
11 バッファ層
21 電子走行層
21a 2DEG
22 電子供給層
30a オーミックコンタクト層
30b バリアメタル層
30c 配線層
30d Ta層
30e Al層
31 ゲート電極
31a フィンガー部(ゲート電極)
32 ソース電極
32a フィンガー部(ソース電極)
33 ドレイン電極
33a フィンガー部(ドレイン電極)
50A 中央領域
50B 中間領域
50C 周辺領域
10 substrate 11 buffer layer 21 electron transit layer 21a 2DEG
22 electron supply layer 30a ohmic contact layer 30b barrier metal layer 30c wiring layer 30d Ta layer 30e Al layer 31 gate electrode 31a finger portion (gate electrode)
32 source electrode 32a finger part (source electrode)
33 drain electrode 33a finger part (drain electrode)
50A central area 50B intermediate area 50C peripheral area

Claims (10)

基板の上に、半導体により形成された第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上に、半導体により形成された第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、ソース電極及びドレイン電極と、
を有する半導体装置において、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極には、半導体と接するオーミックコンタクト層が形成されており、
前記オーミックコンタクト層における膜厚方向の抵抗は、平面視した前記半導体装置の中央領域よりも周辺領域が低いことを特徴とする半導体装置。
A first semiconductor layer formed of a semiconductor on the substrate;
A second semiconductor layer formed of a semiconductor on the first semiconductor layer;
A gate electrode, a source electrode and a drain electrode formed on the second semiconductor layer,
In a semiconductor device having
An ohmic contact layer in contact with the semiconductor is formed on the source electrode and the drain electrode,
The resistance of the ohmic contact layer in the film thickness direction is lower in the peripheral region than in the central region of the semiconductor device in plan view.
前記オーミックコンタクト層の膜厚は、前記中央領域よりも前記周辺領域が薄い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 ohmic contact layer is thinner in the peripheral region than in the central region. 前記オーミックコンタクト層は、前記第2の半導体層の側に形成されたTaまたはTiを含む層と、前記TaまたはTiを含む層の上に形成されたAlを含む層により形成されており、
前記TaまたはTiを含む層の膜厚は、前記中央領域よりも前記周辺領域が薄い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。
The ohmic contact layer is formed by a layer containing Ta or Ti formed on the second semiconductor layer side and a layer containing Al formed on the layer containing Ta or Ti,
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the film thickness of the layer containing Ta or Ti is smaller in the peripheral region than in the central region.
前記オーミックコンタクト層は、前記第2の半導体層の側に形成されたTaまたはTiを含む層と、前記TaまたはTiを含む層の上に形成されたAlを含む層により形成されており、
前記Alを含む層の膜厚は、前記中央領域よりも前記周辺領域が薄い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。
The ohmic contact layer is formed by a layer containing Ta or Ti formed on the second semiconductor layer side and a layer containing Al formed on the layer containing Ta or Ti,
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness of the layer containing Al is smaller in the peripheral region than in the central region.
前記Alを含む層の膜厚は、前記中央領域よりも前記周辺領域が薄いことを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the thickness of the layer containing Al is smaller in the peripheral region than in the central region. 前記ソース電極及び前記ドレイン電極の各々は、複数のフィンガー部を有するフィンガー構造により形成されており、
前記中央領域は、前記複数のフィンガー部が形成されている領域の中央部分であり、
前記周辺領域は、前記複数のフィンガー部が形成されている領域の周辺部分であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の半導体装置。
Each of the source electrode and the drain electrode is formed by a finger structure having a plurality of finger portions,
The central region is a central portion of a region in which the plurality of finger portions are formed,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the peripheral region is a peripheral portion of a region where the plurality of finger portions are formed.
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、
前記オーミックコンタクト層の上に、バリアメタル層が形成されており、
前記バリアメタル層の上には、配線層が形成されており、
前記配線層は、Au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 source electrode and the drain electrode are
A barrier metal layer is formed on the ohmic contact layer,
A wiring layer is formed on the barrier metal layer,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the wiring layer is formed of a material containing Au.
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請求項1から7のいずれかに記載の半導体装置。   8. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are formed of a nitride semiconductor. 前記第1の半導体層は、GaN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、AlGaNまたはInAlN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7のいずれかに記載の半導体装置。
The first semiconductor layer is formed of a material containing GaN,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second semiconductor layer is formed of a material containing AlGaN or InAlN.
請求項1から9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 claim 1.
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