DE102016120955B4 - Schaltvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Schaltvorrichtung mit:einer Elektronentransportschicht (18);einer Elektronenzufuhrschicht (20), die auf der Elektronentransportschicht (18) bereitgestellt ist und in Kontakt mit der Elektronentransportschicht (18) durch einen Heteroübergang ist;einer Sourceelektrode (22), die in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht (20) ist;einer Drainelektrode (30), die in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht (20) bei einer Position ist, die von der Sourceelektrode (22) beabstandet ist;einer ersten Gateelektrode (32), die über der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist und zwischen der Sourceelektrode (22) und der Drainelektrode (30) bereitgestellt ist, wenn sie in einer Draufsicht von oben betrachtet werden;einer Widerstandsschicht (34), die über der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist, zwischen der ersten Gateelektrode (32) und der Drainelektrode (30) bereitgestellt ist, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden, und eine Widerstandsgröße aufweist, die höher ist als eine Widerstandsgröße der ersten Gateelektrode (32) und der Drainelektrode (30);einer zweiten Gateelektrode (50, 52), die über der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist und zwischen der ersten Gateelektrode (32) und der Drainelektrode (30) bereitgestellt ist, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden;einer ersten p-Typ-Schicht (26), die zwischen der ersten Gateelektrode (32) und der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist und in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht (20) ist; undeiner zweiten p-Typ-Schicht (54, 56), die zwischen der zweiten Gateelektrode (50, 52) und der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist und in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht (20) istwobeizumindest ein Teil eines Leitungspfades, der die erste Gateelektrode (32) und die Drainelektrode (30) elektrisch verbindet, aus der Widerstandsschicht (34) gebildet wird,ein Durchlasswiderstand der Schaltvorrichtung niedriger ist als ein elektrischer Widerstand des Leitungspfades ist, der die erste Gateelektrode (32) und die Drainelektrode (30) über die Widerstandsschicht (34) elektrisch verbindet,die zweite Gateelektrode (50, 52) mit dem Leitungspfad verbunden ist, der die erste Gateelektrode (32) und die Drainelektrode (30) über die Widerstandsschicht (34) elektrisch verbindet, undeine Dicke der Elektronenzufuhrschicht (20) zwischen der zweiten p-Typ-Schicht (54, 56) und der Elektronentransportschicht (18) dicker ist als eine Dicke der Elektronenzufuhrschicht (20) zwischen der ersten p-Typ-Schicht (26) und der Elektronentransportschicht (18).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die hier offenbarte Technik betrifft eine Schaltvorrichtung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die japanische Patentanmeldung Nr. JP 2010- 109 117 A offenbart eine Schaltvorrichtung, die mit einer GaN-Schicht und einer AlGaN-Schicht versehen ist. Die GaN-Schicht bildet einen Heteroübergang mit der AlGaN-Schicht. Aufgrund dessen wird ein zweidimensionales Elektronengas (nachstehend als „2DEG“ bezeichnet) bei einer Schnittstelle zwischen der GaN-Schicht und der AlGaN-Schicht erzeugt. Eine Gateelektrode ist auf der AlGaN-Schicht bereitgestellt. Wenn ein Gatepotenzial niedriger als ein Schwellenwert wird, verschwindet das 2DEG unter der Gateelektrode. Bei dieser Gelegenheit trennt sich das 2DEG in dem Heteroübergang in eine Drainelektrodenseite und eine Sourceelektrodenseite. Aufgrund dessen fließt kein Strom zwischen der Drainelektrode und der Sourceelektrode. Das heißt, die Schaltvorrichtung schaltet sich aus. Wenn das Gatepotenzial über den Schwellenwert hinaus vergrößert wird, erscheint das 2DEG wieder unter der Gateelektrode, wobei die Drainelektrode und die Sourceelektrode durch das 2DEG verbunden sind. Somit fließt ein Strom zwischen der Drainelektrode und der Sourceelektrode. Das heißt, die Schaltvorrichtung schaltet sich ein. Dementsprechend kann die Schaltvorrichtung ein- und ausgeschaltet werden, indem das Gatepotenzial gesteuert wird. Es ist anzumerken, dass der vorstehend genannte Schwellenwert höher als 0 V (d.h. 0 V bedeutet ein gleiches Potenzial wie eine Sourceelektrode) sein oder kann niedriger als 0 V sein. Eine Schaltvorrichtung mit dem Schwellenwert, der höher als 0 V ist, ist von einem normalerweise ausgeschalteten Typ bzw. selbstsperrenden Typ, und eine Schaltvorrichtung mit dem Schwellenwert, der niedriger als 0 V ist, ist von einem normalerweise eingeschalteten Typ bzw. selbstleitenden Typ. Ferner gibt es ebenso eine Schaltvorrichtung, in der ein zweidimensionales Lochgas (nachstehend als „2DHG” bezeichnet) bei einem Heteroübergang erzeugt wird. Die Schaltvorrichtung, die das zweidimensionale Lochgas verwendet, schaltet sich ein, wenn ein zugehöriges Gatepotenzial kleiner als der Schwellenwert wird, und schaltet sich aus, wenn das Gatepotenzial größer als der Schwellenwert wird.
  • In einer der vorstehend genannten Schaltvorrichtungen wird ein elektrisches Feld in einer Halbleiterschicht zwischen der Gateelektrode und der Drainelektrode erzeugt, wenn die Schaltvorrichtung ausgeschaltet wird. Bei dieser Gelegenheit ist im Allgemeinen die Halbleiterschicht in der Nähe eines Endes der Gateelektrode auf der Drainelektrodenseite (beispielsweise die AlGaN-Schicht in dem Fall der japanischen Patentanmeldung Nr. JP 2010- 109 117 A ) für eine elektrische Feldkonzentration anfällig. Wenn ein hohes elektrisches Feld in der Halbleiterschicht erzeugt wird, wird ein Spannungswiderstand der Schaltvorrichtung verschlechtert. In Bezug hierauf umfasst die Schaltvorrichtung der japanischen Patentanmeldung Nr. JP 2010- 109 117 A eine Feldplatte, die sich von der Gateelektrode in Richtung der Drainelektrodenseite über der AlGaN-Schicht erstreckt. Die Feldplatte ist auf einer isolierenden Schicht angeordnet, die eine vordere Oberfläche der AlGaN-Schicht bedeckt. Da die Feldplatte mit der Gateelektrode verbunden ist, weist sie ein im Wesentlichen gleiches Potenzial wie die Gateelektrode auf. Wenn die Feldplatte wie vorstehend beschrieben angeordnet ist, wird die elektrische Feldkonzentration in der Nähe des Endes der Gateelektrode auf der Drainelektrodenseite abgeschwächt.
  • Die Druckschrift US 2014 / 0 091 373 A1 offenbart eine Halbleitervorrichtung mit einer Durchbruchverhinderungsschicht. Die Durchbruchverhinderungsschicht kann in einem Hochspannungsoberflächenbereich der Vorrichtung angeordnet sein. Die Durchbruchverhinderungsschicht kann eine Isolierfolie mit darin eingebetteten leitenden Elementen beinhalten. Die leitenden Elemente können entlang einer Seitenlänge der Isolierfolie angeordnet werden. Die leitenden Elemente können konfiguriert werden, um eine hohe elektrischen Feldspitze, die ansonsten im Hochspannungsoberflächenbereich während des Betriebs der Vorrichtung vorhanden ist, in mehrere viel kleinere Spitzen zu teilen.
  • Die Druckschrift US 8 507 984 B2 offenbart eine Halbleitervorrichtung mit einer in die Oberfläche einer zweiten Halbleiterregion eingebetteten Source-Region, einer in die Oberfläche einer ersten Halbleiterregion eingebetteten Drain-Region, die von der zweiten Halbleiterregion getrennt ist, einer Gate-Elektrode, die auf der zweiten Halbleiterregion angeordnet ist, einer Isolationsschicht, die auf der ersten Halbleiterregion zwischen der zweiten Halbleiterregion und der Drain-Region angeordnet ist, einem Spannungsteilungselement, das die Spannung zwischen der Gate-Elektrode und der Drain-Region teilt, und einem Ladungstransferbegrenzungselement, das den Ladungstransfer von dem Spannungsteilungselement zu der Drain-Region begrenzt.
  • Die Druckschrift US 2013 / 0 127 521 A1 beschreibt eine Halbleitervorrichtung mit mehrfachen Raumladungssteuerelektroden. Spezifisch wird eine Schaltung mit einer Halbleitervorrichtung bereitgestellt, die einen Satz von Raumladungssteuerelektroden aufweist. Der Satz von Raumladungssteuerelektroden befindet sich zwischen einem ersten Anschluss, beispielsweise einem Gate oder einer Kathode, und einem zweiten Anschluss, beispielsweise einem Drain oder einer Anode, der Vorrichtung. Die Schaltung umfasst ein Vorspannungsnetzwerk, das jedem der Sätze von Raumladungssteuerelektroden eine individuelle Vorspannung zuführt. Die Vorspannung für jede Raumladungssteuerelektrode kann auf der Grundlage der Vorspannungen jedes der Anschlüsse und einer Position der Raumladungssteuerelektrode relativ zu den Anschlüssen ausgewählt und / oder konfiguriert werden, um einen Bereich des Kanals unter der entsprechenden Raumladungssteuerelektrode bei einer Betriebsspannung zu verarmen, die an den zweiten Anschluss angelegt wird.
  • Die Druckschrift JP 2006 - 351 753 A beschreibt einen Feldeffekttransistor, der ein Halbleitersubstrat mit einer auf der Oberfläche ausgebildeten Kanalschicht, eine Sourceelektrode und eine Drainelektrode, die auf dem Halbleitersubstrat getrennt ausgebildet sind, wobei eine Gateelektrode zwischen der Source- und der Drainelektrode angeordnet und in Schottky-Weise mit der Kanalschicht gekoppelt ist, eine Feldplattenelektrode, die wie eine Dachrinne auf der Drainelektrodenseite der Gateelektrode ausgebildet ist, einen Isolierfilm, der auf der Kanalschicht, die zwischen der Feldplattenelektrode und der Kanalschicht und zwischen der Gateelektrode und der Drainelektrode vorgesehen ist, bereitgestellt ist, und eine Vielzahl von Elektroden umfasst, die auf dem Isolierfilm vorgesehen sind, um einen Potentialgradienten zur Drainelektrode von der Gateelektrode zu haben.
  • KURZZUSAMMENFASSUNG
  • In der Schaltvorrichtung der japanischen Patentanmeldung Nr. JP 2010- 109 117 A A ist das elektrische Feld zwischen der Feldplatte und der Drainelektrode aufgrund dessen konzentriert, dass eine Entfernung zwischen der Feldplatte und der Drainelektrode kurz ist. Insbesondere ist das elektrische Feld dafür anfällig, in der Nähe eines Endes der Feldplatte auf der Drainelektrodenseite konzentriert zu werden. Aufgrund dessen wird ein hohes elektrisches Feld in der Halbleiterschicht (beispielsweise die AIGaN-Schicht) in der Nähe dieses Endes erzeugt. Der Spannungswiderstand der Schaltvorrichtung kann auch mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau nicht in ausreichendem Maße verbessert werden. Somit stellt die vorliegende Offenbarung eine Schaltvorrichtung bereit, die einen Heteroübergang (d.h. ein 2DEG oder ein 2DHG) verwendet, in dem eine lokale elektrische Feldkonzentration bei einem Teil eines Bereichs zwischen einer Gateelektrode und einer Drainelektrode auf effektive Weise unterdrückt werden kann.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schaltvorrichtung im Hinblick auf einen Spannungswiderstand der Schaltvorrichtung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine Schaltvorrichtung gemäß Patentanspruch 1, 2 oder 3 gelöst.
  • Die Schaltvorrichtung gemäß einem Beispiel, das hier offenbart ist, umfasst eine Elektronentransportschicht, eine Elektronenzufuhrschicht, eine Sourceelektrode, eine Drainelektrode und eine erste Gateelektrode. Die Elektronenzufuhrschicht ist auf der Elektronentransportschicht bereitgestellt und in Kontakt mit der Elektronentransportschicht durch einen Heteroübergang. Die Sourceelektrode ist in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht. Die Drainelektrode ist in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht bei einer Position, die von der Sourceelektrode beabstandet ist. Die erste Gateelektrode ist über der Elektronenzufuhrschicht bereitgestellt und zwischen der Sourceelektrode und der Drainelektrode bereitgestellt, wenn sie in einer Draufsicht von oben betrachtet wird. Die erste Gateelektrode ist elektrisch über der Elektronenzufuhrschicht mit der Drainelektrode verbunden. Ein Einschaltwiderstand bzw. Durchlasswiderstand (on-resistance) der Schaltvorrichtung ist kleiner als ein elektrischer Widerstand zwischen der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode.
  • Es ist anzumerken, dass sich in dieser Offenbarung „oberer“ und „unterer“ auf eine Positionsbeziehung innerhalb der Schaltvorrichtung beziehen, wobei eine Elektronenzufuhrschichtseite eine „obere“ Seite ist und eine Elektronentransportschichtseite eine „untere“ Seite entlang einer Schichtungsrichtung der Elektronentransportschicht und der Elektronenzufuhrschicht ist. Somit wird in einem Zustand einer tatsächlichen Verwendung der Schaltvorrichtung die Elektronenzufuhrschichtseite als die „obere“ Seite bezeichnet und die Elektronentransportschichtseite wird als die „untere“ Seite bezeichnet, auch wenn die Elektronenzufuhrschicht auf einer Seite angeordnet ist, die näher an einer Bodenoberfläche ist als die Elektronentransportschicht. Ferner bezieht sich der vorstehend genannte „Durchlasswiderstand“ („Einschaltwiderstand“) auf einen elektrischen Widerstand zwischen der Drainelektrode und der Sourceelektrode, wenn die Schaltvorrichtung eingeschaltet ist. Ferner bezieht sich in dieser Offenbarung „Gateelektrode“ (beispielsweise die erste Gateelektrode) auf eine Elektrode, die in der Lage ist, die Schaltvorrichtung durch ein zugehöriges Potenzial ein- und auszuschalten. Die Gateelektrode kann direkt in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht (beispielsweise in einem Schottky-Kontakt) sein, oder sie kann mit der Elektronenzufuhrschicht über eine andere Schicht verbunden sein, wie beispielsweise eine isolierende Schicht oder eine p-Typ-Schicht.
  • Diese Schaltvorrichtung schaltet sich entsprechend dem Potenzial der ersten Gateelektrode ein und aus. Wenn sich die Schaltvorrichtung einschaltet, fließt ein Strom zwischen der Drainelektrode und der Sourceelektrode über den Heteroübergang (d.h. ein 2DEG oder ein 2DHG). In einem Zustand, in dem die Schaltvorrichtung eingeschaltet ist, ist eine Potenzialdifferenz zwischen der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode im Vergleich zu einem Zustand, in dem die Schaltvorrichtung ausgeschaltet ist, klein. Ferner ist ein elektrischer Widerstand zwischen der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode höher als der Durchlasswiderstand der Schaltvorrichtung. Dementsprechend ist es in diesem Zustand weniger wahrscheinlich, dass der Strom zwischen der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode fließt. Wenn die Schaltvorrichtung ausgeschaltet wird, wird die Potenzialdifferenz zwischen der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode groß. Aufgrund dessen fließt der Strom zwischen der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode. In einem Zustand, in dem der Strom zwischen der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode fließt, wird ein elektrisches Feld relativ gleichförmig in einem zugehörigen Strompfad verteilt. Das heißt, das elektrische Feld wird relativ gleichförmig zwischen der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode verteilt. Aufgrund dessen kann in dieser Schaltvorrichtung die lokale elektrische Feldkonzentration bei einem Teil des Bereichs zwischen der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode während einer Zeit, wenn die Vorrichtung ausgeschaltet ist, unterdrückt werden. Aufgrund dessen wird die elektrische Feldkonzentration in einer Halbleiterschicht ebenso unterdrückt. Somit kann entsprechend dieser Schaltvorrichtung ein hoher Spannungswiderstand verwirklicht werden.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Schaltvorrichtung 10 gemäß einem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt (eine Querschnittsdarstellung entlang einer Linie I-I in 2);
    • 2 zeigt eine Draufsicht, die eine Anordnung von Elektroden und einer Widerstandsschicht zeigt, wenn die Schaltvorrichtung 10 gemäß dem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, von oben betrachtet wird (wobei die Elektroden und eine Widerstandsschicht 34 mit schraffierten Linien für eine einfachere Betrachtung gezeigt sind);
    • 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Schaltvorrichtung gemäß einem zweiten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt;
    • 4 zeigt eine Draufsicht, die eine Anordnung von Elektroden und einer Widerstandsschicht zeigt, wenn eine Schaltvorrichtung eines dritten Beispiels, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, von oben betrachtet wird (wobei die Elektroden und eine Widerstandsschicht 34 mit schraffierten Linien für eine einfachere Betrachtung gezeigt sind);
    • 5 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Schaltvorrichtung gemäß einem vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt (eine Querschnittsdarstellung entlang einer Linie V-V in 6);
    • 6 zeigt eine Draufsicht, die eine Anordnung von Elektroden und Widerstandsschichten zeigt, wenn die Schaltvorrichtung gemäß dem vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, von oben betrachtet wird (wobei die Elektroden, erste Widerstandsschichten 34a, zweite Widerstandsschichten 34b und Kontaktlöcher 35 mit schraffierten Linien für eine einfachere Betrachtung gezeigt sind);
    • 7 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Schaltvorrichtung gemäß einem fünften Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt (eine Querschnittsdarstellung entlang einer Linie VII-VII in 8);
    • 8 zeigt eine Draufsicht, die eine Anordnung von Elektroden und Widerstandsschichten zeigt, wenn die Schaltvorrichtung gemäß dem fünften Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, von oben betrachtet wird (wobei die Elektroden, erste Widerstandsschichten 34a, zweite Widerstandsschichten 34b und Kontaktlöcher 35, 39 mit schraffierten Linien für eine einfachere Betrachtung gezeigt sind);
    • 9 zeigt eine vertikale Querschnittsdarstellung einer Schaltvorrichtung gemäß einem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt;
    • 10 zeigt einen Graphen, der Potenziale von Elektroden gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, zeigt;
    • 11 zeigt eine vertikale Querschnittsdarstellung einer Schaltvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
    • 12 zeigt eine vertikale Querschnittsdarstellung einer Schaltvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
    • 13 zeigt eine vertikale Querschnittsdarstellung einer Schaltvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • Ausführliche Beschreibung
  • (Erstes Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt) Eine Schaltvorrichtung 10 gemäß einem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, das in den 1 und 2 gezeigt ist, ist ein HEMT (High Electron Mobility Transistor bzw. Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit), der sich unter Verwendung eines 2DEG, das bei einer Schnittstelle zwischen einer Elektronentransportschicht 18 und einer Elektronenzufuhrschicht 20 erzeugt wird, einschaltet und ausschaltet. Die Schaltvorrichtung 10 umfasst ein Halbleitersubstrat 12. Nachstehend wird eine Richtung, die parallel zu einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 12 ist, als eine x-Richtung bezeichnet, eine Richtung, die parallel zu der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 12 ist und die x-Richtung senkrecht schneidet, wird als eine y-Richtung bezeichnet und eine Dickenrichtung des Halbleitersubstrats 12 wird als eine z-Richtung bezeichnet. Das Halbleitersubstrat 12 umfasst einen Aufbau, in dem ein Basissubstrat 14, eine Pufferschicht 16, die Elektronentransportschicht 18 und die Elektronenzufuhrschicht 20 geschichtet sind. Das Basissubstrat 14, die Pufferschicht 16, die Elektronentransportschicht 18 und die Elektronenzufuhrschicht 20 erstrecken sich entlang der x-Richtung und der y-Richtung.
  • Das Basissubstrat 14 ist innerhalb des Halbleitersubstrats am Weitesten unten angeordnet. Das Basissubstrat 14 wird aus Saphir gebildet.
  • Die Pufferschicht 16 ist auf dem Basissubstrat 14 angeordnet. Die Pufferschicht 16 wird aus GaN gebildet.
  • Die Elektronentransportschicht 18 ist auf der Pufferschicht 16 angeordnet. Die Elektronentransportschicht 18 wird aus einem i-Typ-GaN (d.h. nicht dotiertes GaN) gebildet.
  • Die Elektronenzufuhrschicht 20 ist auf der Elektronentransportschicht 18 angeordnet. Die Elektronenzufuhrschicht 20 wird aus einem i-Typ-AlGaN gebildet. Eine Bandlücke der Elektronenzufuhrschicht 20 (d.h. des AlGaN) ist breiter als eine Bandlücke der Elektronentransportschicht 18 (d.h. des GaN). Die Elektronenzufuhrschicht 20 bildet einen Heteroübergang mit der Elektronentransportschicht 18. Ein 2DEG wird bei einem Heteroübergang 19 bei einer Schnittstelle zwischen der Elektronenzufuhrschicht 20 und der Elektronentransportschicht 18 erzeugt.
  • Eine Sourceelektrode 22, eine Drainelektrode 30 und eine p-Typ-Schicht 26 sind auf der Elektronenzufuhrschicht 20 bereitgestellt. Die Sourceelektrode 22 stellt einen Kontakt mit einer oberen Oberfläche der Elektronenzufuhrschicht 20 her. Die Sourceelektrode 22 wird aus einem Metall, wie beispielsweise Ti, Al und dergleichen, gebildet. Die Drainelektrode 30 stellt einen Kontakt mit der oberen Oberfläche der Elektronenzufuhrschicht 20 bei einer Position mit einem Intervall in der x-Richtung von der Sourceelektrode 22 her. Die Drainelektrode 22 wird aus einem Metall, wie beispielsweise Ti, Al und dergleichen, gebildet. Die p-Typ-Schicht 26 ist zwischen der Sourceelektrode 22 und der Drainelektrode 30 angeordnet, wenn sie in einer Draufsicht von oben betrachtet wird. Die p-Typ-Schicht 26 stellt einen Kontakt mit der oberen Oberfläche der Elektronenzufuhrschicht 20 her. Die p-Typ-Schicht 26 wird aus p-Typ-GaN gebildet. Intervalle sind zwischen der p-Typ-Schicht 26 und der Sourceelektrode 22 und zwischen der p-Typ-Schicht 26 und der Drainelektrode 30 bereitgestellt. Die obere Oberfläche der Elektronenzufuhrschicht 20 wird durch eine isolierende Schicht 24 bei einem Bereich zwischen der p-Typ-Schicht 26 und der Sourceelektrode 22 bedeckt. Die obere Oberfläche der Elektronenzufuhrschicht 20 wird durch eine isolierende Schicht 28 bei einem Bereich zwischen der p-Typ-Schicht 26 und der Drainelektrode 30 bedeckt.
  • Eine Gateelektrode 32 ist auf der p-Typ-Schicht 26 angeordnet. Wie es in 2 gezeigt ist, ist, wenn sie in einer Draufsicht von oben betrachtet wird, die Gateelektrode 32 zwischen der Sourceelektrode 22 und der Drainelektrode 30 angeordnet. Die Gateelektrode 32 ist in Kontakt mit einer oberen Oberfläche der p-Typ-Schicht 26. Die Gateelektrode 32 wird aus Metall gebildet, wie beispielsweise Ni, Au und dergleichen. Die Gateelektrode 32 ist mit einem Gatepad (einem Bondpad) durch eine Verdrahtung verbunden, die nicht gezeigt ist.
  • Eine Widerstandsschicht 34 ist auf der isolierenden Schicht 28 angeordnet. Die Widerstandsschicht 34 wird aus Polysilizium gebildet, das eine niedrige Störstellenkonzentration aufweist. Die Widerstandsschicht 34 weist eine Leitfähigkeit auf, wobei jedoch die zugehörige Widerstandsgröße bzw. der zugehörige spezifische Widerstand hoch ist. Die Widerstandsgröße der Widerstandsschicht 34 ist höher als eine jeweilige der Widerstandsgröße der Gateelektrode 32 und der Widerstandsgröße der Drainelektrode 30. Die Widerstandsschicht 34 bedeckt die gesamte obere Oberfläche der isolierenden Schicht 28, die zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 angeordnet ist. Aufgrund dessen überlappt, wie es in 2 gezeigt ist, wenn sie in einer Draufsicht von oben betrachtet wird, ein gesamter Bereich der oberen Oberfläche der Elektronenzufuhrschicht 20, die zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 ist, mit der Widerstandsschicht 34. Ein Ende der Widerstandsschicht 34 in der x-Richtung ist in Kontakt mit der Gateelektrode 32, und das andere Ende der Widerstandsschicht 34 in der x-Richtung ist in Kontakt mit der Drainelektrode 30. Das heißt, die Gateelektrode 32 und die Drainelektrode 30 sind elektrisch über die Widerstandsschicht 34 verbunden. Ein elektrischer Widerstand zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 (d.h. ein elektrischer Widerstand zwischen beiden Enden der Widerstandsschicht 34 in der x-Richtung) ist größer als ein Durchlasswiderstand bzw. Einschaltwiderstand der Schaltvorrichtung 10. Genauer gesagt ist der elektrische Widerstand zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 größer oder gleich dem 10.000-fachen des Durchlasswiderstands der Schaltvorrichtung 10.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, sind die Gateelektrode 32 und die Widerstandsschicht 34 durch eine isolierende Schicht 36 bedeckt. Eine Sourceverdrahtung 40 und eine Drainverdrahtung 42 sind auf der isolierenden Schicht 36 angeordnet. Die Sourceverdrahtung 40 ist mit der Sourceelektrode 22 durch ein Kontaktloch 40a verbunden. Die Drainverdrahtung ist bei einer Position angeordnet, die mit der Widerstandsschicht 34 überlappt, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet wird. Die Drainverdrahtung 42 ist mit der Drainelektrode 30 über ein Kontaktloch 42a verbunden.
  • Die Schaltvorrichtung 10 wird in einem Zustand verwendet, in dem sie mit einer Last (beispielsweise ein Motor, eine Drosselspule und dergleichen) in Reihe geschaltet ist. Die Drainelektrode 30 ist mit einer Verdrahtung auf einer Hochpotenzialseite verbunden, und die Sourceelektrode 22 ist mit einer Verdrahtung auf einer Niedrigpotenzialseite verbunden. In einem Fall, in dem ein Potenzial der Gateelektrode 32 niedriger als ein Schwellenwert (beispielsweise wenige Volt) ist, erstreckt sich eine Verarmungsschicht bzw. Sperrschicht innerhalb des Halbleitersubstrats 12 von der p-Typ-Schicht 26, wie es durch eine gestrichelte Linie 102 in 1 gezeigt ist. Die Verarmungsschicht dehnt sich aus und erreicht den Heteroübergang 19 unter der Gateelektrode 32 (d.h. die p-Typ-Schicht 26). Aufgrund dessen ist kein 2DEG in dem Heteroübergang 19 unter der Gateelektrode 32 vorhanden. Aufgrund dessen wird das 2DEG auf einer Seite der Drainelektrode 30 von dem 2DEG auf einer Seite der Sourceelektrode 22 getrennt, wobei somit die Drainelektrode 30 elektrisch von der Sourceelektrode 22 getrennt ist. Das heißt, die Schaltvorrichtung 10 ist ausgeschaltet, wobei somit kein Strom zwischen der Drainelektrode 30 und der Sourceelektrode 22 fließt. Da kein Strom zu der Last fließt, wenn die Schaltvorrichtung 10 ausgeschaltet ist, wird somit nur schwerlich eine Spannung an die Last angelegt. Aufgrund dessen wird ein hohes Potenzial (beispielsweise 600 V) an die Drainelektrode 30 angelegt. Wie es vorstehend beschrieben ist, wird, da das Potenzial der Gateelektrode 32 niedrig ist, eine hohe Spannung zwischen der Drainelektrode 30 und der Gateelektrode 32 angelegt. Als Ergebnis hiervon fließt der Strom von der Drainelektrode 30 zu der Gateelektrode 32 durch die Widerstandsschicht 34. Da die Widerstandsgröße im Wesentlichen gleichförmig in der Widerstandsschicht 30 verteilt ist, wird somit in dem Zustand, in dem der Strom in der Widerstandsschicht 34 fließt, das Potenzial gleichförmig in der Widerstandsschicht 34 in einer Richtung verteilt, entlang der der Strom fließt (d.h. die x-Richtung). Da die Verteilung des Potenzials in der x-Richtung innerhalb der Widerstandsschicht 34 im Wesentlichen gleichförmig wird, wird im Wesentlichen auch ein Potenzial gleichförmig in der x-Richtung in der isolierenden Schicht 28 und der Elektronenzufuhrschicht 20 unter der Widerstandsschicht 34 verteilt. Aufgrund dessen wird eine elektrische Feldkonzentration in der Nähe eines Endes 32a der Gateelektrode 32 auf der Seite der Drainelektrode 30 abgeschwächt. Das heißt, die elektrische Feldkonzentration in der Elektronenzufuhrschicht 20 in der Nähe des Endes 32a wird unterdrückt. Aufgrund dessen ist die Schaltvorrichtung 10 gegen einen Spannungsdurchbruch, der in einer zugehörigen Halbleiterschicht auftritt, widerstandsfähiger, auch wenn eine hohe Spannung zwischen der Drainelektrode 30 und der Sourceelektrode 22 angelegt wird. Somit weist die Schaltvorrichtung 10 einen hohen Spannungswiderstand auf.
  • Wenn das Potenzial der Gateelektrode 32 auf ein Potenzial erhöht wird, das höher als der Schwellenwert ist, weicht die Verarmungsschicht in Richtung einer Seite der p-Typ-Schicht 26 zurück, wie es durch eine gestrichelte Linie 104 in 1 gezeigt ist. Aufgrund dessen weicht die Verarmungsschicht von dem Heteroübergang 19 zurück. Aufgrund dessen wird das 2DEG in dem Heteroübergang 19 unter der Gateelektrode 32 (d.h. der p-Typ-Schicht 26) erzeugt. Somit werden die Drainelektrode 30 und die Sourceelektrode 22 durch das 2DEG verbunden. Bei dieser Gelegenheit fließt der Strom von der Drainelektrode 30 zu der Sourceelektrode 22 durch das 2DEG. Das heißt, die Schaltvorrichtung 10 schaltet sich ein. Wenn die Schaltvorrichtung 10 eingeschaltet ist, fließt der Strom zu der Last, wobei als Ergebnis hiervon eine Spannung an die Last angelegt wird. Aufgrund dessen fällt das Potenzial der Drainelektrode 30 auf ein Potenzial nahe dem der Sourceelektrode 22 ab. Aufgrund dessen wird ebenso eine Potenzialdifferenz zwischen der Drainelektrode 30 und der Gateelektrode 32 klein, wobei als Ergebnis hiervon kaum ein Strom in der Widerstandsschicht 34 fließt.
  • Es ist anzumerken, dass, wie es vorstehend beschrieben ist, der elektrische Widerstand zwischen der Drainelektrode 30 und der Gateelektrode 32 (d.h. der elektrische Widerstand zwischen beiden Enden der Widerstandsschicht 34 in der x-Richtung) viel höher als der Durchlasswiderstand der Schaltvorrichtung 10 ist. Aufgrund dessen ist der Strom, der von der Drainelektrode 30 zu der Gateelektrode 32 während einer Zeit fließt, wenn die Schaltvorrichtung 10 ausgeschaltet ist, viel kleiner als der Strom, der von der Drainelektrode 30 zu der Sourceelektrode 22 während einer Zeit fließt, wenn die Schaltvorrichtung 10 eingeschaltet ist. Anders ausgedrückt ist ein Drainstrom (der Strom, der in die Widerstandsschicht 34 fließt) während der Zeit, wenn die Schaltvorrichtung 10 ausgeschaltet ist, im Vergleich zu dem Drainstrom während der Zeit, wenn die Schaltvorrichtung 10 eingeschaltet ist, in ausreichendem Maße klein, um vernachlässigt zu werden. Somit kann ein Zustand, in dem der Drainstrom fließt, und ein Zustand, in dem der Drainstrom im Wesentlichen null ist, durch ein Schalten der Schaltvorrichtung 10 geschaltet werden.
  • Ferner gibt es einen Fall, in dem das elektrische Feld sich außerhalb des Halbleitersubstrats 12 ändert. Beispielsweise gibt es einen Fall, in dem ein Potenzial der Drainverdrahtung 42 sich ändert, oder einen Fall, in dem externe Ladungen (wie beispielsweise Ionen) an einer vorderen Oberfläche der Schaltvorrichtung 10 anhaften. Wenn das elektrische Feld innerhalb der Elektronenzufuhrschicht 20 zwischen der Drainelektrode 30 und der Gateelektrode 32 durch die Änderung in dem elektrischen Feld außerhalb des Halbleitersubstrats 12 gestört wird, konzentriert sich das elektrische Feld lokal innerhalb der Elektronenzufuhrschicht 20. In der Schaltvorrichtung 10 gemäß dem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist jedoch die Widerstandsschicht 34 so angeordnet, dass sie mit dem gesamten Bereich der oberen Oberfläche der Elektronenzufuhrschicht 20 zwischen der Drainelektrode 30 und der Gateelektrode 32 überlappt. Da die Widerstandsschicht 34 eine Leitfähigkeit aufweist, unterdrückt die Widerstandsschicht 34, dass einen Einfluss der elektrischen Feldänderungen, die außerhalb des Halbleitersubstrats 12 stattfinden, der Elektronenzufuhrschicht 20, die unter der Widerstandsschicht 34 angeordnet ist, auferlegt zu werden. Das heißt, die elektrische Feldkonzentration innerhalb der Elektronenzufuhrschicht 20 zwischen der Drainelektrode 30 und der Gateelektrode 32 wird durch einen Abschirmungseffekt der Widerstandsschicht 34 unterdrückt. Aufgrund dessen zeigt diese Schaltvorrichtung 10 eine hohe Spannungswiderstandsleistung auch in dem Fall, in dem sich das elektrische Feld außerhalb des Halbleitersubstrats 12 ändert. Es ist anzumerken, dass die Widerstandsschicht 34 so angeordnet sein kann, dass sie mit der oberen Oberfläche der Elektronenzufuhrschicht 20 über einen größeren Bereich als den Bereich zwischen der Drainelektrode 30 und der Gateelektrode 32 überlappt. Alternativ hierzu kann die Widerstandsschicht 34 konfiguriert sein, mit beinahe dem gesamten Bereich der oberen Oberfläche der Elektronenzufuhrschicht 20 zwischen der Drainelektrode 30 und der Gateelektrode 32 zu überlappen (d.h. ein Teil der Elektronenzufuhrschicht 20 kann nicht mit der Widerstandsschicht 34 überlappen). Der Abschirmungseffekt kann auch mit diesen alternativen Konfigurationen erreicht werden.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, ist die Schaltvorrichtung 10 gemäß dem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, gegenüber der lokalen elektrischen Feldkonzentration in der Halbleiterschicht widerstandsfähig und weist einen hohen Spannungswiderstand auf.
  • Beziehungen der einen Bestandteil bildenden Merkmale des ersten Beispiels, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, und anderer Merkmale werden nachstehend beschrieben. Die Gateelektrode 32 gemäß dem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt ist ein Beispiel einer ersten Gateelektrode. Die p-Typ-Schicht 26 gemäß dem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist ein Beispiel einer dritten p-Typ-Schicht. Die isolierende Schicht 28 gemäß dem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist ein Beispiel einer dritten isolierenden Schicht. Die Widerstandsschicht 34 gemäß dem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist ein Beispiel einer Widerstandsschicht und ist ebenso ein Beispiel einer leitfähigen Schicht. Die isolierende Schicht 36 gemäß dem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist ein Beispiel einer zweiten isolierenden Schicht. Die Drainverdrahtung 42 gemäß dem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist ein Beispiel einer Verdrahtung, die auf der zweiten isolierenden Schicht angeordnet ist.
  • (Zweites Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt) In einer Schaltvorrichtung gemäß einem zweiten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, das in 3 gezeigt ist, ist keine isolierende Schicht 28 oder keine Widerstandsschicht 34 über der Elektronenzufuhrschicht 20 zwischen der Drainelektrode 30 und der Gateelektrode 32 angeordnet, was zu der Schaltvorrichtung 10 gemäß dem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, unterschiedlich ist. Stattdessen ist in der Schaltvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, eine Hochwiderstands-p-Typ-Schicht 44 auf der Elektronenzufuhrschicht 20 zwischen der Drainelektrode 30 und der Gateelektrode 32 angeordnet. Andere Konfigurationen der Schaltvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, sind ähnlich zu denen gemäß dem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt.
  • Die Hochwiderstands-p-Typ-Schicht 44 stellt einen Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht 20 her. Die Hochwiderstands-p-Typ-Schicht 44 wird aus einem p-Typ-GaN gebildet. Eine p-Typ-Störstellenkonzentration der Hochwiderstands-p-Typ-Schicht 44 ist viel niedriger als eine p-Typ-Störstellenkonzentration der p-Typ-Schicht 26. Aufgrund dessen ist eine Widerstandsgröße der Hochwiderstands-p-Typ-Schicht 44 viel höher als eine Widerstandsgröße der p-Typ-Schicht 26. Die Hochwiderstands-p-Typ-Schicht 44 deckt den gesamten Bereich der oberen Oberfläche der Elektronenzufuhrschicht 20 ab, die zwischen der Drainelektrode 30 und der Gateelektrode 32 angeordnet ist. Ein Ende der Hochwiderstands-p-Typ-Schicht 44 in der x-Richtung ist in Kontakt mit der p-Typ-Schicht 26 und das andere Ende der Hochwiderstands-p-Typ-Schicht 44 in der x-Richtung ist in Kontakt mit der Drainelektrode 30. Die Gateelektrode 32 und die Drainelektrode 30 sind elektrisch durch die Hochwiderstands-p-Typ-Schicht 44 und die p-Typ-Schicht 26 verbunden. Der elektrische Widerstand zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 ist größer als ein Durchlasswiderstand der Schaltvorrichtung. Genauer gesagt ist der elektrische Widerstand zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 größer oder gleich dem 10.000-fachen des Durchlasswiderstands der Schaltvorrichtung.
  • In der Schaltvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, fließt ein Strom von der Drainelektrode 30 zu der Gateelektrode 32 durch die p-Typ-Schicht 26 und die Hochwiderstands-p-Typ-Schicht 44, während die Schaltvorrichtung ausgeschaltet ist. Aufgrund dessen wird ein Potenzial im Wesentlichen gleichförmig in der x-Richtung in der Hochwiderstands-p-Typ-Schicht 44 verteilt. Aufgrund dessen ist das Potenzial im Wesentlichen gleichförmig in der x-Richtung in der Elektronenzufuhrschicht 20 unter der Hochwiderstands-p-Typ-Schicht 44 ebenso verteilt. Aufgrund dessen kann die lokale elektrische Feldkonzentration innerhalb der Elektronenzufuhrschicht 20 unterdrückt werden. Ferner stellt die Hochwiderstands-p-Typ-Schicht 44 den Abschirmungseffekt bereit. Aufgrund dessen weist die Schaltvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, einen hohen Spannungswiderstand auf.
  • Eine Beziehung des einen Bestandteil bildenden Merkmals des zweiten Beispiels, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, und eines anderen Merkmals wird beschrieben. Die Hochwiderstands-p-Typ-Schicht 44 gemäß dem zweiten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist ein Beispiel der Widerstandsschicht.
  • (Drittes Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt) In einer Schaltvorrichtung gemäß einem dritten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, das in 4 gezeigt ist, erstreckt sich die Widerstandsschicht 34 um die Drainelektrode 30 in einer Spiralform herum, wenn sie in einer Draufsicht von oben betrachtet wird. Die Widerstandsschicht 34, die sich spiralförmig erstreckt, verbindet die Drainelektrode 30 und die Gateelektrode 32. Andere Konfigurationen der Schaltvorrichtung gemäß dem dritten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt sind ähnlich zu denen der Schaltvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt.
  • In der Schaltvorrichtung gemäß dem dritten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist, da sich die Widerstandsschicht 34 (d.h. ein Strompfad zwischen der Drainelektrode 30 und der Gateelektrode 32) in einer Spiralform erstreckt, eine Gesamtentfernung des Strompfads von der Drainelektrode 30 zu der Gateelektrode 32 im Vergleich zu dem gemäß dem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, länger. Aufgrund dessen ist in dem dritten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, der elektrische Widerstand zwischen der Drainelektrode 30 und der Gateelektrode 32 im Vergleich zu dem des ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, höher. Aufgrund dessen kann in dem dritten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, der Strom, der in der Widerstandsschicht 34 während einer Zeit fließt, wenn die Schaltvorrichtung ausgeschaltet ist, kleiner gemacht werden als in dem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt. Aufgrund dessen kann ein Verlust, der in der Widerstandsschicht 34 erzeugt wird, verringert werden. Ferner sind in dem dritten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, drei Abschnitte 33a, 33b, 33c der Widerstandsschicht 34 zwischen der Drainelektrode 30 und der Gateelektrode 32 bereitgestellt. Wenn die Schaltvorrichtung ausgeschaltet ist, ist ein Potenzial des Abschnitts 33a, der am nächsten zu der Gateelektrode 32 angeordnet ist, niedriger als ein Potenzial des Abschnitts 33b, der in der Mitte angeordnet ist. Ferner ist das Potenzial des Abschnitts 33b niedriger als ein Potenzial des Abschnitts 33c, der am nächsten zu der Drainelektrode 30 angeordnet ist. Das heißt, die Potenziale der Abschnitte 33a, 33b, 33c sind derart verteilt, dass sie in Richtung der Drainelektrode 30 allmählich größer werden. Aufgrund dessen ist das Potenzial in der x-Richtung in dem Bereich zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 relativ gleichförmig verteilt. Somit ist das Potenzial in der x-Richtung in der Elektronenzufuhrschicht 20 unter der Widerstandsschicht 34 ebenso relativ gleichförmig verteilt. Aufgrund dessen wird unterdrückt, dass das elektrische Feld sich in der Elektronenzufuhrschicht 20 lokal konzentriert. Ferner bedeckt in dem dritten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, die Widerstandsschicht 34 nicht den gesamten Bereich zwischen der Drainelektrode 30 und der Gateelektrode 32, wobei stattdessen Lücken teilweise in der Widerstandsschicht 34 bereitgestellt sind. Auch mit dieser Konfiguration kann jedoch der Abschirmungseffekt durch die Widerstandsschicht 34 erreicht werden. Somit weist die Schaltungsvorrichtung gemäß dem dritten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, einen hohen Spannungswiderstand auf.
  • Eine Beziehung des einen Bestandteil bildenden Merkmals des dritten Beispiels, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, und eines anderen Merkmals wird nachstehend beschrieben. Die Widerstandsschicht 34 gemäß dem dritten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist ein Beispiel eines Pfades, der sich in einer Spiralform erstreckt (ein Leitungspfad, der die erste Gateelektrode und die Drainelektrode elektrisch verbindet).
  • Es ist anzumerken, dass die Hochwiderstands-p-Typ-Schicht 44 des zweiten Beispiels, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, konfiguriert sein kann, sich in der Spiralform um die Drainelektrode 30 herum zu erstrecken, wie in der Widerstandsschicht 34 gemäß 4.
  • (Viertes Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt) Eine Schaltvorrichtung gemäß einem vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, das in den 5 und 6 gezeigt ist, unterscheidet sich von der gemäß dem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, in einer zugehörigen Konfiguration der Widerstandsschicht 34. Andere Konfigurationen der Schaltvorrichtung gemäß dem vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, sind ähnlich zu denen des ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt.
  • In dem vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, umfasst die Widerstandsschicht 34 vier erste Widerstandsschichten 34a und drei zweite Widerstandsschichten 34b. Die ersten Widerstandsschichten 34a und die zweiten Widerstandsschichten 34b werden aus Polysilizium gebildet. Eine Widerstandsgröße bzw. ein spezifischer Widerstand der ersten Widerstandsschichten 34a und eine Widerstandsgröße bzw. ein spezifischer Widerstand der zweiten Widerstandsschichten 34b sind im Wesentlichen die gleichen. Jede Widerstandsgröße der ersten Widerstandsschichten 34a ist höher als jede der Widerstandsgröße der Gateelektrode 32 und der Widerstandsgröße der Drainelektrode 30. Jede Widerstandsgröße der zweiten Widerstandsschichten 34b ist höher als jede der Widerstandsgröße der Gateelektrode 32 und der Widerstandsgröße der Drainelektrode 30. Die vier ersten Widerstandsschichten 34a sind mit Intervallen dazwischen entlang der x-Richtung auf der isolierenden Schicht 28 zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 angeordnet. Die erste Widerstandsschicht 34a, die am nächsten zu der Gateelektrode 32 angeordnet ist, ist mit der Gateelektrode 32 verbunden. Die erste Widerstandsschicht 34a, die am nächsten zu der Drainelektrode 30 angeordnet ist, ist mit der Drainelektrode 30 verbunden. Alle ersten Widerstandsschichten 34a werden durch eine isolierende Schicht 46 bedeckt. Die drei zweiten Widerstandsschichten 34b sind mit Intervallen dazwischen entlang der x-Richtung auf der isolierenden Schicht 46 angeordnet. Jede der zweiten Widerstandsschichten 34b ist angeordnet, um mit einem Intervallabschnitt 47 zwischen zwei ersten Widerstandsschichten 34a zu überlappen, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden. Ferner sind, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden, beide Enden von jeder der zweiten Widerstandsschichten 34b in der x-Richtung so angeordnet, dass sie mit entsprechenden Enden der zwei ersten Widerstandsschichten 34a überlappen, die auf beiden Seiten des entsprechenden Intervallabschnitts 47 angeordnet sind. Ein Kontaktloch 35 ist bei jedem der Abschnitte bereitgestellt, bei denen die ersten Widerstandsschichten 34a und die zweiten Widerstandsschichten 34b sich überlappen, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden. Die Kontaktlöcher 35 durchdringen die isolierende Schicht 46 in der z-Richtung. Die Kontaktlöcher 35 werden aus einem Leiter gebildet, wie beispielsweise ein Metall oder Polysilizium. Eine Widerstandsgröße bzw. ein spezifischer Widerstand der Kontaktlöcher 35 ist höher als jede der Widerstandsgröße der Gateelektrode 32 und der Widerstandsgröße der Drainelektrode 30. Die Kontaktlöcher 35 verbinden die entsprechenden ersten Widerstandsschichten 34a, die unter ihnen angeordnet sind, und die entsprechenden zweiten Widerstandsschichten 34b, die über ihnen angeordnet sind. Die Gateelektrode 32 und die Drainelektrode 30 sind elektrisch durch die ersten Widerstandsschichten 34a, die zweiten Widerstandsschichten 34b und die Kontaktlöcher 35 verbunden. Der elektrische Widerstand zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 ist größer als ein Durchlasswiderstand der Schaltvorrichtung. Genauer gesagt ist der elektrische Widerstand zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 größer oder gleich dem 10.000-fachen des Durchlasswiderstands der Schaltvorrichtung.
  • In der Schaltvorrichtung gemäß dem vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist der Strompfad, der die Gateelektrode 32 und die Drainelektrode 30 verbindet, durch die ersten Widerstandsschichten 34a, die zweiten Widerstandsschichten 34b und die Kontaktlöcher 35 konfiguriert. Wenn die Schaltvorrichtung ausgeschaltet ist, fließt ein Strom von der Drainelektrode 30 zu der Gateelektrode 32 durch diesen Strompfad. Aufgrund dessen wird das Potenzial im Wesentlichen gleichförmig in der x-Richtung in diesem Strompfad verteilt, wobei als Ergebnis hiervon das Potenzial in der x-Richtung in der Elektronenzufuhrschicht 20 ebenso im Wesentlichen gleichförmig verteilt ist. Aufgrund dessen wird unterdrückt, dass das elektrische Feld sich in der Elektronenzufuhrschicht 20 lokal konzentriert. Ferner überlappt in der Schaltvorrichtung gemäß dem vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, der gesamte Bereich der oberen Oberfläche der Elektronenzufuhrschicht 20 zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 mit den ersten Widerstandsschichten 34a und den zweiten Widerstandsschichten 34b, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden. Aufgrund dessen kann ein hoher Abschirmungseffekt erreicht werden. Somit weist die Schaltvorrichtung gemäß dem vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, einen hohen Spannungswiderstand auf.
  • Ferner ist in der Schaltvorrichtung gemäß dem vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, da der vorstehend genannte Strompfad in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung gebogen ist, eine Gesamtentfernung des Strompfades lang. Aufgrund dessen kann der elektrische Widerstand in dem Strompfad vergrößert werden. Aufgrund dessen wird der Strom, der in dem Strompfad fließt, wenn die Schaltvorrichtung ausgeschaltet ist, klein, sodass ein Verlust, der in dem Strompfad erzeugt wird, verringert werden kann.
  • Ferner überlappen in der Schaltvorrichtung gemäß dem vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, wie es in 6 gezeigt ist, die zweiten Widerstandsschichten 34b mit den ersten Widerstandsschichten 34a bei Abschnitten 48, die zu den Kontaktlöchern 35 benachbart sind, in der y-Richtung, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden. Wie es vorstehend beschrieben ist, kann mit den zweiten Widerstandsschichten 34b, die mit den ersten Widerstandsschichten 34a bei Abschnitten überlappen, die zu den Kontaktlöchern 35 unterschiedlich sind, ein hoher Abschirmungseffekt erreicht werden. Aufgrund dessen wird der Spannungswiderstand der Schaltvorrichtung gemäß dem vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, weiter verbessert.
  • Es ist anzumerken, dass in dem vorstehend genannten vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, die erste Widerstandsschicht 34a, die am nächsten zu der Gateelektrode 32 angeordnet ist, mit der Gateelektrode 32 verbunden wird. Die zweite Widerstandsschicht 34b kann jedoch am nächsten zu der Gateelektrode 32 angeordnet sein, wobei diese zweite Widerstandsschicht 34b mit der Gateelektrode 32 verbunden werden kann. Ferner ist in dem vorstehend beschriebenen vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, die erste Widerstandsschicht 34a, die am nächsten zu der Drainelektrode 30 angeordnet ist, mit der Drainelektrode 30 verbunden. Die zweite Widerstandsschicht 34b kann jedoch am nächsten zu der Drainelektrode 30 angeordnet werden, wobei diese zweite Widerstandsschicht 34b mit der Drainelektrode 30 verbunden werden kann.
  • Beziehungen der einen Bestandteil bildenden Merkmale des vierten Beispiels, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, und anderer Merkmale werden nachstehend beschrieben. Die ersten Widerstandsschichten 34a gemäß dem vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, sind ein Beispiel einer ersten Widerstandsschicht. Die isolierende Schicht 46 gemäß dem vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist ein Beispiel einer ersten isolierenden Schicht. Die zweiten Widerstandsschichten 34b gemäß dem vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, sind ein Beispiel einer zweiten Widerstandsschicht. Die Kontaktlöcher 35 gemäß dem vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, sind ein Beispiel eines Kontaktlochs. Die Abschnitte 48 gemäß dem vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, sind ein Beispiel eines Abschnitts der zweiten Widerstandsschicht, die mit der ersten Widerstandsschicht bei einer Position überlappt, bei der das Kontaktloch nicht bereitgestellt ist.
  • (Fünftes Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt) In einer Schaltvorrichtung gemäß einem fünften Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, das in den 7 und 8 gezeigt ist, ist eine Anordnung der ersten Widerstandsschichten 34a und der zweiten Widerstandsschichten 34b zu der gemäß dem vierten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, unterschiedlich. Andere Konfigurationen der Schaltvorrichtung gemäß dem fünften Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, sind denen des vierten Beispiels, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ähnlich.
  • Die Schaltvorrichtung gemäß dem fünften Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, umfasst zwei erste Widerstandsschichten 34a und drei zweite Widerstandsschichten 34b. Wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden, erstrecken sich die drei zweiten Widerstandsschichten 34b im Wesentlichen in C-Formen, die eine Peripherie der Drainelektrode 30 umgeben. Lücken sind zwischen den zweiten Widerstandsschichten 34b bereitgestellt. Die zweite Widerstandsschicht 34b, die am nächsten zu der Drainelektrode 30 angeordnet ist, ist mit der Drainelektrode 30 verbunden. Die zweite Widerstandsschicht 34b, die am Nächsten zu der Gateelektrode 32 angeordnet ist, ist mit der Gateelektrode 32 durch ein Kontaktloch 39 verbunden. Wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden, erstrecken sich die zwei ersten Widerstandsschichten 34a im Wesentlichen in C-Formen, die die Peripherie der Drainelektrode 30 umgeben. Eine Lücke ist zwischen den ersten Widerstandsschichten 34a bereitgestellt. Jede der ersten Widerstandsschichten 34a ist derart angeordnet, dass sie mit den zweiten Widerstandsschichten 34b bei zugehörigen beiden Enden überlappt, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden. Die Kontaktlöcher 35 sind bei den Abschnitten bereitgestellt, bei denen die ersten Widerstandsschichten 34a und die zweiten Widerstandsschichten 34b miteinander überlappen (beide Enden der ersten Widerstandsschichten 34a), wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden. Die Kontaktlöcher 35 durchdringen die isolierende Schicht 46 in der z-Richtung. Die Kontaktlöcher 35 verbinden die entsprechenden ersten Widerstandsschichten 34a, die unter ihnen angeordnet sind, und die entsprechenden zweiten Widerstandsschichten 34b, die über ihnen angeordnet sind. Die Gateelektrode 32 und die Drainelektrode 30 sind elektrisch durch die ersten Widerstandsschichten 34a, die zweiten Widerstandsschichten 34b und die Kontaktlöcher 35 verbunden. Das heißt, der Strompfad zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 wird durch die ersten Widerstandsschichten 34a, die zweiten Widerstandsschichten 34b und die Kontaktlöcher 35 konfiguriert. Dieser Strompfad erstreckt sich in der Spiralform um die Drainelektrode 30 herum, wenn er in der Draufsicht von oben betrachtet wird. Der elektrische Widerstand dieses Strompfades (d.h. der elektrische Widerstand zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30) ist größer als der Durchlasswiderstand der Schaltvorrichtung. Genauer gesagt ist der elektrische Widerstand dieses Strompfades größer oder gleich dem 10.000-fachen des Durchlasswiderstands der Schaltvorrichtung.
  • Da die Gateelektrode 32 und die Drainelektrode 30 durch den Strompfad (d.h. den Strompfad, der durch die ersten Widerstandsschichten 34a, die zweiten Widerstandsschichten 34b und die Kontaktlöcher 35 konfiguriert ist) in der Schaltvorrichtung gemäß dem fünften Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ebenso verbunden sind, kann die elektrische Feldkonzentration in der Elektronenzufuhrschicht 20 zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 unterdrückt werden. Ferner überlappt auch in der Schaltvorrichtung gemäß dem fünften Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet wird, der größte Teil der oberen Oberfläche der Elektronenzufuhrschicht 20, die zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 angeordnet ist, mit den ersten Widerstandsschichten 34a und den zweiten Widerstandsschichten 34b. Aufgrund dessen kann der Abschirmungseffekt in der Schaltvorrichtung gemäß dem fünften Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ebenso erreicht werden. Somit weist die Schaltvorrichtung gemäß dem fünften Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, einen hohen Spannungswiderstand auf.
  • Ferner erstreckt sich in der Schaltvorrichtung gemäß dem fünften Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, der Strompfad, der die Gateelektrode 32 und die Drainelektrode 30 verbindet, in der Spiralform um die Drainelektrode 30 herum, wobei er in die Aufwärts-Abwärts-Richtung gebogen ist. Aufgrund dessen ist in der Schaltvorrichtung gemäß dem fünften Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, eine Gesamtentfernung des Strompfades lang, wobei der elektrische Widerstand des Strompfades hoch ist. Aufgrund dessen ist in dem fünften Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, der Strom, der in dem Strompfad fließt, wenn die Schaltvorrichtung ausgeschaltet ist, klein, sodass ein Verlust, der in dem Strompfad erzeugt wird, verringert werden kann.
  • Beziehungen der einen Bestandteil bildenden Merkmale des fünften Beispiels, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, und anderer Merkmale werden nachstehend beschrieben. Die ersten Widerstandsschichten 34a gemäß dem fünften Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, sind ein Beispiel der ersten Widerstandsschicht. Die isolierende Schicht 46 gemäß dem fünften Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist ein Beispiel der ersten isolierenden Schicht. Die zweiten Widerstandsschichten 34b gemäß dem fünften Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, sind ein Beispiel der zweiten Widerstandsschicht. Die Kontaktlöcher 35 gemäß dem fünften Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, sind ein Beispiel des Kontaktlochs. Der Strompfad, der aus den ersten Widerstandsschichten 34a, den zweiten Widerstandsschichten 34b und den Kontaktlöchern 35 konfiguriert ist, gemäß dem fünften Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist ein Beispiel des Pfades, der sich in der Spiralform um die Drainelektrode herum erstreckt.
  • (Sechstes Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt) Eine Schaltvorrichtung gemäß einem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, das in 9 gezeigt ist, umfasst zwei Gateelektroden 50, 52 zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30. Die Gateelektrode 50 ist zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 angeordnet. Die Gateelektrode 52 ist zwischen der Gateelektrode 50 und der Drainelektrode 30 angeordnet. Das heißt, drei Gateelektroden, nämlich die Gateelektrode 32, die Gateelektrode 50 und die Gateelektrode 52, sind nebeneinander von der Sourceelektrode 22 in Richtung der Drainelektrode 30 in dieser Reihenfolge angeordnet. Die Gateelektroden 50, 52 werden aus dem gleichen Metall wie die Gateelektrode 32 gebildet. Eine p-Typ-Schicht 54 ist unter der Gateelektrode 50 angeordnet. Die p-Typ-Schicht 54 ist zwischen der Gateelektrode 50 und der Elektronenzufuhrschicht 20 angeordnet. Die p-Typ-Schicht 54 ist in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht 20 durch eine zugehörige untere Oberfläche und ist in Kontakt mit der Gateelektrode 50 durch eine zugehörige obere Oberfläche. Eine p-Typ-Schicht 56 ist unter der Gateelektrode 52 angeordnet. Die p-Typ-Schicht 56 ist zwischen der Gateelektrode 52 und der Elektronenzufuhrschicht 20 angeordnet. Die p-Typ-Schicht 56 ist in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht 20 durch eine zugehörige untere Oberfläche und ist in Kontakt mit der Gateelektrode 52 durch eine zugehörige obere Oberfläche. Die p-Typ-Schichten 54, 56 werden aus dem p-Typ-GaN gebildet, das die gleiche Zusammensetzung wie die p-Typ-Schicht 26 aufweist.
  • In der Schaltvorrichtung gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, wird die Widerstandsschicht 34 dreigeteilt. Die Widerstandsschicht 34, die am nächsten zu der Gateelektrode 32 angeordnet ist, ist mit der Gateelektrode 32 bei dem zum einen Ende in der x-Richtung durch ein Kontaktloch 58 verbunden und ist mit der Gateelektrode 50 bei dem zugehörigen anderen Ende in der x-Richtung durch ein anderes Kontaktloch 58 verbunden. Die Widerstandsschicht 34, die in der Mitte unter den drei Widerstandsschichten 34 angeordnet ist, ist mit der Gateelektrode 50 bei dem zugehörigen einen Ende in der x-Richtung durch ein Kontaktloch 58 verbunden und ist mit der Gateelektrode 52 bei dem zugehörigen anderen Ende in der x-Richtung durch ein anderes Kontaktloch 58 verbunden. Die Widerstandsschicht 34, die am nächsten zu der Drainelektrode 30 angeordnet ist, ist mit der Gateelektrode 52 bei dem zugehörigen einen Ende in der x-Richtung durch ein Kontaktloch 58 verbunden und ist mit der Drainelektrode 30 bei dem zugehörigen anderen Ende in der x-Richtung durch ein anderes Kontaktloch 58 verbunden.
  • Die Gateelektrode 32 ist elektrisch mit der Drainelektrode 30 durch die Widerstandsschichten 34, die Gateelektroden 50, 52 und die Kontaktlöcher 58 verbunden. Das heißt, ein Strompfad, der die Gateelektrode 32 und die Drainelektrode 30 verbindet, wird durch die Widerstandsschichten 34, die Gateelektroden 50, 52 und die Kontaktlöcher 58 konfiguriert. Andere Konfigurationen der Schaltvorrichtung gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, sind ähnlich zu denen gemäß dem ersten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt.
  • In der Schaltvorrichtung gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, fließt ebenso ein Strom in dem vorstehend genannten Strompfad, wenn die Schaltvorrichtung ausgeschaltet ist, wobei somit das Potenzial relativ gleichförmig in der x-Richtung in dem Strompfad verteilt ist. Aufgrund dessen wird die elektrische Feldkonzentration in der Elektronenzufuhrschicht 20 unterdrückt. Ferner kann in der Schaltvorrichtung gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, der Abschirmungseffekt durch die Widerstandsschichten 34 und die Gateelektroden 50, 52 erreicht werden. Somit weist die Schaltvorrichtung gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, einen hohen Spannungswiderstand auf.
  • Als Nächstes werden Potenziale der Gateelektroden 32, 50 und 52, wenn die Schaltvorrichtung gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ausgeschaltet ist, unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. In 10 ist ein Potenzial Vd der Drainelektrode 30 ein fixiertes Potenzial (etwa 600 V). Ein Graph A1 in 10 zeigt einen Fall, in dem ein niedriges Potenzial Vg32L (beispielsweise 0 V) an die Gateelektrode 32 angelegt wird. Da ein Strom in dem vorstehend genannten Strompfad in dem Zustand fließt, in dem die Schaltvorrichtung ausgeschaltet ist, wird das Potenzial auf einer stromaufwärtsliegenden Seite des Strompfades höher (d.h. eine Seite der Drainelektrode 30). Aufgrund dessen wird, wie es in dem Graphen A1 gezeigt ist, wenn das Potenzial Vg32L an die Gateelektrode 32 angelegt wird, das Potenzial der Gateelektrode 50 ein Potenzial Vg50L (beispielsweise 200 V), was höher als das Potenzial Vg32L der Gateelektrode 32 ist. Ferner wird bei dieser Gelegenheit das Potenzial der Gateelektrode 52 ein Potenzial Vg52L (beispielsweise 400 V), was höher als das Potenzial Vg50L der Gate-elektrode 50 ist und niedriger als das Potenzial Vd der Drainelektrode 30 ist. Das heißt, das Potenzial steigt proportional von der Gateelektrode 32 in Richtung der Drainelektrode 30 an. Als Nächstes wird, wie es in einem Graphen A2 gezeigt ist, ein Fall betrachtet, in dem das Potenzial der Gateelektrode 32 von Vg32L auf Vg32H erhöht wird. Es ist anzumerken, dass das Potenzial Vg32H ein Potenzial ist, das niedriger als ein Schwellenwert ist. Somit ist auch in einem Zustand, in dem das Potenzial, das in dem Graphen A2 gezeigt ist, angelegt wird, die Schaltvorrichtung ausgeschaltet, wobei das Potenzial Vd der Drainelektrode 30 auf dem hohen Potenzial (etwa 600 V) gehalten wird. Wenn das Potenzial der Gateelektrode 32 auf Vg32H erhöht wird, steigt das Potenzial der Gateelektrode 50 von Vg50L auf Vg50H an, wobei das Potenzial der Gateelektrode 52 von Vg52L auf Vg52H ansteigt. Wie es vorstehend beschrieben ist, steigen, wenn das Potenzial der Gateelektrode 32 erhöht wird, die Potenziale der Gateelektroden 50, 52 in Begleitung damit an. In dem Graphen A2 steigt ebenso das Potenzial proportional von der Gateelektrode 32 in Richtung der Drainelektrode 30 an. Da das Potenzial Vd der Drainelektrode 30 unverändert bleibt, aber das Potenzial der Gateelektrode 32 ansteigt, ist eine ansteigende Amplitude ΔVg50 des Potenzials der Gateelektrode 50 kleiner als eine ansteigende Amplitude ΔVg32 des Potenzials der Gateelektrode 32, und eine ansteigende Amplitude ΔVg52 des Potenzials der Gateelektrode 52 ist kleiner als die ansteigende Amplitude ΔVg50 des Potenzials der Gateelektrode 50. Wie es vorstehend beschrieben ist, wird, wenn das Potenzial der Gateelektrode 32 in dem Zustand erhöht wird, in dem die Schaltvorrichtung ausgeschaltet ist, die ansteigende Amplitude des Potenzials der Gateelektrode 50 kleiner als die ansteigende Amplitude des Potenzials der Gateelektrode 32, und die ansteigende Amplitude des Potenzials der Gateelektrode 52 wird kleiner als die ansteigende Amplitude des Potenzials der Gateelektrode 50.
  • In dem Zustand, in dem das Potenzial Vg32L an die Gateelektrode 32 angelegt wird (d.h. der Zustand gemäß dem Graphen A1 in 10), wird das Potenzial in der Elektronenzufuhrschicht 20 im Wesentlichen ähnlich zu den Potenzialverteilungen in den Gateelektroden 32, 50, 52 verteilt (d.h. der Graph A1). Aufgrund dessen ist eine Spannung, die an die Schnittstellen zwischen jeder der p-Typ-Schichten 26, 54, 56 und der Elektronenzufuhrschicht 20 angelegt wird, extrem niedrig. In diesem Zustand erstrecken sich Verarmungsschichten von den p-Typ-Schichten 26, 54, 56 zu der Elektronenzufuhrschicht 20. Wie es durch eine gestrichelte Linie 110 in 9 gezeigt ist, erreicht die Verarmungsschicht den Heteroübergang 19 unter der p-Typ-Schicht 54. Somit ist kein 2DEG unter der p-Typ-Schicht 54 vorhanden. Wie es durch eine gestrichelte Linie 114 gezeigt ist, erreicht die Verarmungsschicht den Heteroübergang 19 unter der p-Typ-Schicht 56. Somit ist kein 2DEG unter der p-Typ-Schicht 56 vorhanden.
  • Als Nächstes wird ein Fall betrachtet, in dem das Potenzial der Gateelektrode 32 auf ein Potenzial erhöht wird, das höher als der Schwellenwert ist (ein Potenzial, das höher als das Potenzial Vg32H in 10 ist). Indem dies getan wird, weicht, wie es durch eine gestrichelte Linie 116 in 9 gezeigt ist, die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 26 von dem Heteroübergang 19 zurück, wobei ein 2DEG in dem Heteroübergang 19 unter der p-Typ-Schicht 26 erzeugt wird. Ferner steigen, wenn das Potenzial der Gateelektrode 32 erhöht wird, die Potenziale der Gateelektroden 50, 52 zusammen damit an. Aufgrund dessen weicht, wie es durch eine gestrichelte Linie 118 in 9 gezeigt ist, die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 54 von dem Heteroübergang 19 zurück, wobei ein 2DEG in dem Heteroübergang 19 unter der p-Typ-Schicht 54 erzeugt wird. Ferner weicht, wie es durch eine gestrichelte Linie 120 in 9 gezeigt ist, die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 56 von dem Heteroübergang 19 zurück, wobei ein 2DEG in dem Heteroübergang 19 unter der p-Typ-Schicht 56 erzeugt wird. Es ist anzumerken, dass, wie es vorstehend beschrieben ist, die ansteigende Amplitude des Potenzials in der Gateelektrode 32 am größten ist und in der Gateelektrode 52 am kleinsten ist. Aufgrund dessen werden Entfernungen, um die die Verarmungsschichten zurückweichen (Entfernungen ΔL1, ΔL2, ΔL3 in 9) unter der Gateelektrode 32 am längsten und unter der Gateelektrode 52 am kürzesten. Die Schaltvorrichtung schaltet sich ein, indem das Potenzial der Gateelektrode 32 auf ein Potenzial erhöht wird, das ausreichend ist, damit die Verarmungsschicht von dem Heteroübergang 19 unter der Gateelektrode 52 zurückweicht.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, wird in der Schaltvorrichtung gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, das 2DEG bei drei Positionen durch die drei Gateelektroden 32, 50, 52 in dem Aus-Zustand verarmt.
  • Aufgrund dessen kann ein Spannungswiderstand der Schaltvorrichtung weiter verbessert werden.
  • Beziehungen der einen Bestandteil bildenden Merkmale des sechsten Beispiels, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, und anderer Merkmale werden nachstehend beschrieben. Die Gateelektrode 32 gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist ein Beispiel der ersten Gateelektrode. Die Gateelektroden 50, 52 gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, sind ein Beispiel der zweiten Gateelektrode. Die p-Typ-Schicht 26 gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist ein Beispiel einer ersten p-Typ-Schicht. Die p-Typ-Schichten 54, 56 gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, sind ein Beispiel einer zweiten p-Typ-Schicht. Ferner kann die Gateelektrode 50 gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, als ein Beispiel der ersten Gateelektrode betrachtet werden, und die Gateelektrode 52 kann als ein Beispiel der zweiten Gateelektrode betrachtet werden. In diesem Fall ist die p-Typ-Schicht 54 gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ein Beispiel der ersten p-Typ-Schicht und die p-Typ-Schicht 56 gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist ein Beispiel der zweiten p-Typ-Schicht.
  • Es ist anzumerken, dass in der Konfiguration gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, wenn das Potenzial der Gateelektrode 32 erhöht wird, die Verarmungsschichten unter den p-Typ-Schichten 26, 54 von dem Heteroübergang 19 zurückweichen, bevor es die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 56 tut. Die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 56 benötigt mehr Zeit, um von dem Heteroübergang 19 zurückzuweichen, wobei es somit ein Problem geben kann, dass das elektrische Feld dazu neigt, sich in dem Schaltvorgang unter der p-Typ-Schicht 56 zu konzentrieren. Ferner kann es ein Problem geben, dass ein Widerstand des 2DEG unter der p-Typ-Schicht 56 hoch wird, wenn die Schaltvorrichtung eingeschaltet ist. Schaltvorrichtungen gemäß ersten bis dritten Ausführungsbeispielen, die nachstehend beschrieben sind, stellen Lösungen für diese Probleme bereit.
  • (Erstes Ausführungsbeispiel) Eine Schaltvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, das in 11 gezeigt ist, unterscheidet sich von dem gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, in Dicken der Elektronenzufuhrschicht 20 zwischen jeder der p-Typ-Schichten 26, 54, 56 und der Elektronentransportschicht 18. Andere Konfigurationen der Schaltvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind zu denen gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ähnlich.
  • In der Schaltvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Dicke der Elektronenzufuhrschicht 20 zwischen der p-Typ-Schicht und der Elektronentransportschicht 18 dünner als die Dicke der Elektronenzufuhrschicht 20 zwischen der p-Typ-Schicht 54 und der Elektronentransportschicht 18. Ferner ist die Dicke der Elektronenzufuhrschicht 20 zwischen der p-Typ-Schicht 54 und der Elektronentransportschicht 18 dünner als die Dicke der Elektronenzufuhrschicht 20 zwischen der p-Typ-Schicht 56 und der Elektronentransportschicht 18. Aufgrund dessen erstrecken sich in einem Zustand, in dem die Schaltvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeschaltet ist, Verarmungsschichten unter den p-Typ-Schichten 26, 54 und 56, wie es durch gestrichelte Linien 122 bis 126 in 11 gezeigt ist. Bei dieser Gelegenheit ist eine Breite, um die sich die jeweiligen Verarmungsschichten nach unten erstrecken, unter den p-Typ-Schichten 26, 54, 56 im Wesentlichen identisch. Aufgrund dessen erstreckt sich die Verarmungsschicht weiter unter der p-Typ-Schicht 54 nach unten als unter der p-Typ-Schicht 56, und die Verarmungsschicht erstreckt sich weiter unter der p-Typ-Schicht 26 nach unten als unter der p-Typ-Schicht 54. Ähnlich zu dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, ist der Heteroübergang 19 unter den p-Typ-Schichten 26, 54 und 56 verarmt (d.h. bei drei Positionen). Ferner wird ähnlich zu dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, die elektrische Feldkonzentration in der Elektronenzufuhrschicht 29 durch den Strompfad zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 unterdrückt. Somit weist diese Schaltvorrichtung einen hohen Spannungswiderstand auf.
  • Wenn das Potenzial der Gateelektrode 32 erhöht wird, weicht die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 26 von dem Heteroübergang 19 zurück, wie es durch eine gestrichelte Linie 128 in 11 gezeigt ist. Ferner erhöhen sich in Begleitung mit dem Anstieg in dem Potenzial der Gateelektrode 32 ebenso die Potenziale der Gateelektroden 50, 52. Aufgrund dessen weichen, wie es durch gestrichelte Linien 130, 132 in 11 gezeigt ist, auch die Verarmungsschichten unter den p-Typ-Schichten 54, 56 von dem Heteroübergang 19 zurück. Bei dieser Gelegenheit ist die Entfernung, um die die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 56 zurückweicht, im Vergleich zu denen für die Verarmungsschichten unter den p-Typ-Schichten 26, 54 kleiner. Ferner ist die Entfernung, um die die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 54 zurückweicht, im Vergleich zu der für die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 26 kleiner. Somit werden, wie es durch die gestrichelten Linien 128, 130, 132 gezeigt ist, Positionen von unteren Enden der Verarmungsschichten nach dem Zurückweichen im Wesentlichen gleich. Wie es vorstehend beschrieben ist, weichen, wenn die Positionen der unteren Enden der Verarmungsschichten nach dem Zurückweichen im Wesentlichen gleich werden, bei einem Anstieg des Potenzials der Gateelektrode 32 die Verarmungsschichten unter den p-Typ-Schichten 26, 54, 56 von dem Heteroübergang 19 bei zueinander näheren Zeitpunkten zurück. Das heißt, das 2DEG kann unter den p-Typ-Schichten 26, 54, 56 bei zueinander näheren Zeitpunkten erzeugt werden. Somit ist es weniger wahrscheinlich, dass der Zustand auftritt, in dem die Verarmungsschicht von dem Heteroübergang 19 nur unter der p-Typ-Schicht 56 nicht zurückgewichen ist. Aufgrund dessen können die Probleme, die in dem vorstehend beschriebenen sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, genannt sind, gelöst werden.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel) Eine Schaltvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, das in 12 gezeigt ist, unterscheidet sich von der gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, in p-Typ-Störstellenkonzentrationen der p-Typ-Schichten 26, 54, 56. In der Schaltvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die p-Typ-Störstellenkonzentration der p-Typ-Schicht 26 unter den p-Typ-Schichten 26, 54, 56 die höchste, wobei die p-Typ-Störstellenkonzentration der p-Typ-Schicht 56 darunter die niedrigste ist. Andere Konfigurationen der Schaltvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind ähnlich zu denen gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt.
  • Die Schaltvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel arbeitet ähnlich zu der gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, mit Ausnahme der Entfernungen, um die die Verarmungsschichten sich ausdehnen. Aufgrund dessen ist auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel ähnlich zu dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, der Heteroübergang 19 unter den p-Typ-Schichten 26, 54 und 56 verarmt (d.h. bei drei Positionen). Ferner wird ähnlich zu dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, die elektrische Feldkonzentration in der Elektronenzufuhrschicht 20 durch den Strompfad zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 unterdrückt. Somit weist diese Schaltvorrichtung einen hohen Spannungswiderstand auf.
  • Ferner wird in der Schaltvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die p-Typ-Störstellenkonzentration von der p-Typ-Schicht 26, der p-Typ-Schicht 54 und der p-Typ-Schicht 56 in dieser Reihenfolge niedriger. Die Verarmungsschicht erstreckt sich leicht von der p-Typ-Schicht 26, die die hohe p-Typ-Störstellenkonzentration aufweist, zu der Elektronenzufuhrschicht 20, wobei sich die Verarmungsschicht von der p-Typ-Schicht 56, die die niedrige p-Typ-Störstellenkonzentration aufweist, zu der Elektronenzufuhrschicht 20 weniger leicht erstreckt. Somit erstreckt sich in dem Zustand, in dem die Schaltvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeschaltet ist, wie es durch gestrichelte Linien 130 bis 134 in 12 gezeigt ist, die Verarmungsschicht weiter nach unten unter der p-Typ-Schicht 54 als unter der p-Typ-Schicht 56, wobei sich die Verarmungsschicht weiter nach unten unter der p-Typ-Schicht 26 als unter der p-Typ-Schicht 54 erstreckt. Wenn das Potenzial der Gateelektrode erhöht wird, weicht die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 26 von dem Heteroübergang 19 zurück, wie es durch eine gestrichelte Linie 136 in 12 gezeigt ist. Ferner steigen in Begleitung des Anstiegs des Potenzials der Gateelektrode 32 die Potenziale der Gateelektroden 50, 52 ebenso an. Aufgrund dessen weichen, wie es durch gestrichelte Linien 138, 140 in 12 gezeigt ist, auch die Verarmungsschichten unter den p-Typ-Schichten 54, 56 von dem Heteroübergang 19 zurück. Bei dieser Gelegenheit ist die Entfernung, um die die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 56 zurückweicht, im Vergleich zu denen für die Verarmungsschichten unter den p-Typ-Schichten 26, 54 kleiner. Ferner ist die Entfernung, um die die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 54 zurückweicht, im Vergleich zu der für die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 26 kleiner. Somit werden, wie es durch die gestrichelten Linien 136, 138, 140 gezeigt ist, Positionen von unteren Enden der Verarmungsschichten nach dem Zurückweichen im Wesentlichen gleich. Wie es vorstehend beschrieben ist, weichen, wenn die Positionen der unteren Enden der Verarmungsschichten nach dem Zurückweichen im Wesentlichen gleich werden, bei einem Ansteigen des Potenzials der Gateelektrode 32 die Verarmungsschichten unter den p-Typ-Schichten 26, 54, 56 von dem Heteroübergang 19 bei zueinander näheren Zeitpunkten zurück. Es ist weniger wahrscheinlich, dass der Zustand auftritt, in dem die Verarmungsschicht von dem Heteroübergang 19 nur unter der p-Typ-Schicht 56 nicht zurückgewichen ist. Aufgrund dessen können die Probleme, die in dem vorstehend genannten sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, genannt sind, gelöst werden.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel) Eine Schaltvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, das in 13 gezeigt ist, unterscheidet sich von der Schaltvorrichtung gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, darin, dass eine zugehörige Elektrodenzufuhrschicht 20 drei Schichten 20a bis 20c umfasst, die unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Andere Konfigurationen der Schaltvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind ähnlich zu denen gemäß dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt.
  • In der Schaltvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist eine erste Schicht 20a unter der p-Typ-Schicht 26 angeordnet, eine zweite Schicht 20b ist unter der p-Typ-Schicht 54 angeordnet und eine dritte Schicht 20c ist unter der p-Typ-Schicht 56 angeordnet. Die Elektronenzufuhrschicht 29 wird durch diese drei Schichten 20a bis 20c konfiguriert, die in einer seitlichen Richtung aneinander angrenzen. Die erste Schicht 20a wird aus Alx1Ga1-x1N gebildet. Die zweite Schicht 20b wird aus Alx2Ga1-x2N gebildet. Die dritte Schicht 20c wird aus Alx3Ga1-x3N gebildet. Werte x1, x2, x3 erfüllen eine Beziehung gemäß x1<x2<x3. Ein Al/Ga-Verhältnis N1 (Verhältnis von AI in Bezug auf Ga (molares Verhältnis)) in der ersten Schicht 20a wird durch N1 = x1/(1-x1) ausgedrückt, ein Al/Ga-Verhältnis N2 in der zweiten Schicht 20b wird durch N2 = x2/(1-x2) ausgedrückt, und ein Al/Ga-Verhältnis N3 der dritten Schicht 20c wird durch N3 = x3/(1-x3) ausgedrückt. Da x1<x2<x3 erfüllt wird, wird hierdurch N1<N2<N3 erfüllt.
  • Die Schaltvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel arbeitet ähnlich zu der des sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, mit Ausnahme der Entfernungen, um die sich die Verarmungsschichten ausdehnen. Aufgrund dessen wird auch in dem dritten Ausführungsbeispiel ähnlich zu dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, der Heteroübergang 19 unter den p-Typ-Schichten 26, 54 und 56 verarmt (d.h. bei drei Positionen). Ferner wird ähnlich zu dem sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, die elektrische Feldkonzentration in der Elektronenzufuhrschicht 29 durch den Strompfad zwischen der Gateelektrode 32 und der Drainelektrode 30 unterdrückt. Somit weist diese Schaltvorrichtung einen hohen Spannungswiderstand auf.
  • Ferner wird in der Schaltvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel das Al/Ga-Verhältnis von der ersten Schicht 20a, der zweiten Schicht 20b und der dritten Schicht 20c in dieser Reihenfolge höher. Je höher das Al/Ga-Verhältnis ist, desto weniger einfach dehnt sich die Verarmungsschicht in die Elektronenzufuhrschicht 20 aus. Somit dehnt sich in einem Zustand, in dem die Schaltvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ausgeschaltet ist, wie es durch gestrichelte Linien 142 bis 146 in 13 gezeigt ist, die Verarmungsschicht weiter nach unten unter der p-Typ-Schicht 54 aus als unter der p-Typ-Schicht 56, wobei sich die Verarmungsschicht weiter nach unten unter der p-Typ-Schicht 26 als unter der p-Typ-Schicht 54 ausdehnt. Wenn das Potenzial der Gateelektrode 32 erhöht wird, weicht die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 26 von dem Heteroübergang 19 zurück, wie es durch eine gestrichelte Linie 148 in 13 gezeigt ist. Ferner steigen in Begleitung des Anstiegs des Potenzials der Gateelektrode 32 auch die Potenziale der Gateelektroden 50, 52 an. Aufgrund dessen weichen, wie es durch gestrichelte Linien 150, 152 in 13 gezeigt ist, die Verarmungsschichten unter den p-Typ-Schichten 54, 56 ebenso von dem Heteroübergang 19 zurück. Bei dieser Gelegenheit ist die Entfernung, um die die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 56 zurückweicht, im Vergleich zu denen für die Verarmungsschichten unter den p-Typ-Schichten 26, 54 kleiner. Ferner ist die Entfernung, um die die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 54 zurückweicht, im Vergleich zu der für die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 26 kleiner. Somit werden, wie es durch gestrichelte Linien 148, 150, 152 gezeigt ist, Positionen von unteren Enden der Verarmungsschichten nach dem Zurückweichen im Wesentlichen gleich. Wie es vorstehend beschrieben ist, weichen, wenn die Positionen der unteren Enden der Verarmungsschichten nach dem Zurückweichen im Wesentlichen gleich werden, bei einem Anstieg des Potenzials der Gateelektrode 32 die Verarmungsschichten unter den p-Typ-Schichten 26, 54, 56 von dem Heteroübergang 19 bei zueinander näheren Zeitpunkten zurück. Es ist weniger wahrscheinlich, dass der Zustand auftritt, in dem die Verarmungsschicht von dem Heteroübergang 19 nur unter der p-Typ-Schicht 56 nicht zurückgewichen ist. Aufgrund dessen können die Probleme, die in dem vorstehend genannten sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, genannt sind, gelöst werden.
  • Es ist anzumerken, dass in dem vorstehend genannten sechsten Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, und den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen der Strompfad zwischen der Gateelektrode 32 und der Drain-elektrode 30 konfiguriert sein kann, sich in der Spiralform um die Drainelektrode 30 herum zu erstrecken, wie es in den 7 und 8 gezeigt ist.
  • Ferner können die Merkmale, die in den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen genannt sind, kombiniert werden. Aufgrund dessen kann die Verarmungsschicht unter der p-Typ-Schicht 56 leichter von dem Heteroübergang 19 zurückweichen.
  • Es ist anzumerken, dass in den vorstehend genannten ersten bis sechsten Beispielen, die zum Verständnis der Erfindung beitragen, und den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen verschiedene Schaltvorrichtungen beschrieben worden sind, in denen die p-Typ-Schichten zwischen der Gateelektrode und der Elektronenzufuhrschicht angeordnet sind. Die Gateelektrode kann jedoch in direktem Kontakt (beispielsweise durch einen Schottky-Kontakt) mit der Elektronenzufuhrschicht sein. Ferner kann eine isolierende filmartige Schicht zwischen der Gateelektrode und der Elektronenzufuhrschicht bereitgestellt sein. In diesen Konfigurationen wird die Schaltvorrichtung der selbstleitende bzw. normalerweise eingeschaltete Typ, da der Gateschwellenwert niedriger als 0 V wird. Neben der Tatsache, dass der Gateschwellenwert unterschiedlich ist, können derartige Konfigurationen Betriebe verwirklichen, die ähnlich zu denen der vorstehend beschriebenen ersten bis sechsten Beispiele, die zum Verständnis der Erfindung beitragen, und der ersten bis dritten Ausführungsbeispiele sind.
  • Ferner sind in den vorstehend genannten ersten bis sechsten Beispielen, die zum Verständnis der Erfindung beitragen, und den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen verschiedene Schaltvorrichtungen beschrieben worden, in denen das 2DEG in dem Heteroübergang erzeugt wird. Die Technik, die hier offenbart ist, kann jedoch bei einer Schaltvorrichtung angewendet werden, bei der ein 2DHG bei dem Heteroübergang erzeugt wird. In dem Fall der Schaltvorrichtung, die 2DHG verwendet, schaltet sie sich aus, wenn das Gatepotenzial erhöht wird, wobei sie sich einschaltet, wenn das Gatepotenzial verringert wird. Neben diesem Punkt kann eine derartige Konfiguration Betriebe verwirklichen, die ähnlich zu denen der vorstehend genannten ersten bis sechsten Beispiele, die zum Verständnis der Erfindung beitragen, und der ersten bis dritten Ausführungsbeispiele sind.
  • Ferner ist in den vorstehend genannten ersten bis sechsten Beispielen, die zum Verständnis der Erfindung beitragen, und den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen die Drainverdrahtung 42 auf der Widerstandsschicht 34 angeordnet. Die Verdrahtung, die auf der Widerstandsschicht 34 anzuordnen ist, kann jedoch andere Verdrahtungen umfassen (beispielsweise eine Gateverdrahtung, eine Sourceverdrahtung, eine Signalverdrahtung und dergleichen). Auch mit dieser Konfiguration kann der Einfluss des elektrischen Feldes von der Verdrahtung auf die Elektronenzufuhrschicht durch die Widerstandsschicht 34 unterdrückt werden.
  • Zu bevorzugende Konfigurationen der vorstehend genannten Beispiele, die zum Verständnis der Erfindung beitragen, und Ausführungsbeispiele werden nachstehend aufgelistet. Es ist anzumerken, dass jede der nachstehend aufgelisteten Konfigurationen eine unabhängige Nützlichkeit aufweist.
  • In einer Konfiguration, die hier als ein Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, offenbart ist, kann die Schaltvorrichtung ferner eine Widerstandsschicht umfassen, die über der Elektronenzufuhrschicht bereitgestellt ist, zwischen der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode bereitgestellt ist, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet wird, und eine Widerstandsgröße aufweist, die höher als eine Widerstandsgröße der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode ist. Zumindest ein Teil eines Leitungspfades, der die erste Gateelektrode und die Drainelektrode elektrisch verbindet, wird aus der Widerstandsschicht gebildet.
  • Entsprechend dieser Konfiguration wird das Potenzial im Wesentlichen gleichmäßig innerhalb der Widerstandsschicht während einer Zeit, wenn die Schaltvorrichtung ausgeschaltet ist, verteilt. Aufgrund dessen kann die elektrische Feldkonzentration auf effektive Weise unterdrückt werden.
  • In einer Konfiguration, die hier als ein Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, offenbart ist, kann die Schaltvorrichtung ferner eine erste isolierende Schicht umfassen. Ferner kann die Widerstandsschicht eine erste Widerstandsschicht und eine zweite Widerstandsschicht umfassen. Die erste isolierende Schicht bedeckt die erste Widerstandsschicht. Die zweite Widerstandsschicht kann auf der ersten isolierenden Schicht bereitgestellt sein. Ein Teil der ersten Widerstandsschicht und ein Teil der zweiten Widerstandsschicht können einander überlappen, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden. Ein Kontaktloch, das die erste isolierende Schicht durchdringt und die erste Widerstandsschicht und die zweite Widerstandsschicht verbindet, kann bei einer Position bereitgestellt sein, bei der der Teil der ersten Widerstandsschicht und der Teil der zweiten Widerstandsschicht sich überlappen. Zumindest der Teil des Leitungspfades, der die erste Gateelektrode und die Drainelektrode elektrisch verbindet, kann aus der ersten Widerstandsschicht, der zweiten Widerstandsschicht und dem Kontaktloch gebildet werden.
  • Entsprechend dieser Konfiguration kann, da der Strompfad in der Aufwärts-Abwärts-Richtung gebogen ist, der Strompfad lang gemacht werden. Aufgrund dessen kann der elektrische Widerstand in dem Strompfad vergrößert werden, sodass der Strom, der zwischen der Drainelektrode und der ersten Gateelektrode fließt, während die Schaltvorrichtung ausgeschaltet ist, verringert werden kann.
  • In einer Konfiguration, die hier als ein Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, offenbart ist, kann die zweite Widerstandsschicht einen Abschnitt umfassen, der mit der ersten Widerstandsschicht bei einer Position überlappt, bei der das Kontaktloch nicht bereitgestellt ist, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, wird, indem noch mehr Abschnitte bereitgestellt werden, bei denen die erste Widerstandsschicht und die zweite Widerstandsschicht einander überlappen, die Halbleiterschicht unter der Widerstandsschicht gegenüber dem Einfluss des externen elektrischen Felds widerstandsfähiger.
  • In einer Konfiguration, die hier als ein Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, offenbart ist, kann die Schaltvorrichtung ferner eine zweite isolierende Schicht, die auf der Widerstandsschicht bereitgestellt ist, und eine Verdrahtung umfassen, die auf der zweiten isolierenden Schicht bereitgestellt ist.
  • Entsprechend dieser Konfiguration ist, auch wenn das Potenzial der Verdrahtung schwankt, die Halbleiterschicht unter der Widerstandsschicht gegenüber einem Einfluss eines elektrischen Felds, das durch die Potenzialschwankung der Verdrahtung erzeugt wird, widerstandsfähig. Somit kann ein Auftreten der elektrischen Feldkonzentration in der Halbleiterschicht durch die Potenzialschwankung der Verdrahtung unterdrückt werden.
  • In einer Konfiguration, die hier als ein Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, offenbart ist, kann eine Gesamtheit einer oberen Oberfläche der Elektronenzufuhrschicht, die zwischen der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode bereitgestellt ist, mit der Widerstandsschicht überlappen, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden.
  • Entsprechend dieser Konfiguration wird das elektrische Feld in der Halbleiterschicht, die zwischen der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode angeordnet ist (d.h. die Halbleiterschicht unter der Widerstandsschicht), gegenüber dem Einfluss des externen elektrischen Felds widerstandsfähiger. Aufgrund dessen kann ein Auftreten der elektrischen Feldkonzentration durch den Einfluss des externen elektrischen Felds in der Halbleiterschicht unterdrückt werden.
  • In einer Konfiguration, die hier als ein Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, offenbart ist, kann sich der Leitungspfad, der die erste Gateelektrode und die Drainelektrode elektrisch verbindet, um die Drainelektrode herum in einer Spiralform erstrecken.
  • Entsprechend dieser Konfiguration kann der Strompfad zwischen der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode noch länger gemacht werden, wobei der elektrische Widerstand zwischen der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode höher gemacht werden kann. Aufgrund dessen wird der Strom, der zwischen der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode fließt, während die Schaltvorrichtung ausgeschaltet ist, verringert werden.
  • In einer Konfiguration, die hier als ein Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, offenbart ist, kann die Schaltvorrichtung ferner eine zweite Gateelektrode umfassen, die über der Elektronenzufuhrschicht bereitgestellt ist und zwischen der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode bereitgestellt ist, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden. Die zweite Gateelektrode kann mit einem Leitungsweg verbunden sein, der die erste Gateelektrode und die Drainelektrode elektrisch verbindet.
  • Es ist anzumerken, dass die zweite Gateelektrode einen Teil des Leitungspfades konfigurieren kann, der die erste Gateelektrode und die Drainelektrode elektrisch verbindet.
  • In dieser Konfiguration ändert sich das Potenzial der zweiten Gateelektrode zusammen mit dem Potenzial der ersten Gateelektrode, da die zweite Gateelektrode mit der ersten Gateelektrode elektrisch verbunden ist. Indem das Potenzial der ersten Gateelektrode auf ein zugehöriges Aus-Potenzial gesteuert wird, kann das Potenzial der zweiten Gateelektrode gesteuert werden, um bei einem zugehörigen Aus-Potenzial zu sein. Indem die zwei Gateelektroden (die ersten und zweiten Gateelektroden) auf ihre zugehörigen Aus-Potenziale gesteuert werden, kann das 2DEG oder 2DHG in dem Heteroübergang bei mehreren Positionen vermindert werden. Aufgrund dessen kann der Spannungswiderstand der Schaltvorrichtung, während sie ausgeschaltet ist, weiter vergrößert werden.
  • In einer Konfiguration, die hier als ein Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, offenbart ist, kann die Schaltvorrichtung ferner eine erste p-Typ-Schicht, die zwischen der ersten Gateelektrode und der Elektronenzufuhrschicht bereitgestellt ist und in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht ist, und eine zweite p-Typ-Schicht umfassen, die zwischen der zweiten Gateelektrode und der Elektronenzufuhrschicht bereitgestellt ist und in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht ist.
  • Entsprechend dieser Konfiguration kann auch in einem Zustand, in dem die Potenziale der jeweiligen Gateelektroden das gleiche Potenzial wie die Sourceelektrode sind, die Schaltvorrichtung durch die Verarmungsschicht, die sich von den jeweiligen p-Typ-Schichten zu dem Heteroübergang erstreckt, ausgeschaltet werden. Das heißt, die Schaltvorrichtung kann konfiguriert sein, normalerweise aus bzw. selbstsperrend zu sein.
  • In einer Konfiguration, die hier als ein Ausführungsbeispiel offenbart ist, kann eine Dicke der Elektronenzufuhrschicht zwischen der zweiten p-Typ-Schicht und der Elektronentransportschicht dicker sein als eine Dicke der Elektronenzufuhrschicht zwischen der ersten p-Typ-Schicht und der Elektronentransportschicht.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, ändert sich, wenn das Potenzial der ersten Gateelektrode geändert wird, das Potenzial der zweiten Gateelektrode in Begleitung damit. Eine Änderungsgröße bzw. ein Änderungsbetrag in dem Potenzial der zweiten Gateelektrode wird jedoch kleiner als eine Änderungsgröße in dem Potenzial der ersten Gateelektrode. Aufgrund dessen neigt, wenn die Schaltvorrichtung sich einschaltet, eine Breite, um die die Verarmungsschicht unter der zweiten Gateelektrode (die zweite p-Typ-Schicht) in Richtung der zweiten p-Typ-Schicht zurückweicht, dazu, kleiner zu werden als eine Breite, um die die Verarmungsschicht unter der ersten Gateelektrode (die erste p-Typ-Schicht) in Richtung der ersten p-Typ-Schicht zurückweicht. Indem jedoch die Dicke der Elektronenzufuhrschicht wie vorstehend beschrieben justiert wird, kann die zweite p-Typ-Schicht weiter weg von dem Heteroübergang als die erste p-Typ-Schicht angeordnet werden. Aufgrund dessen wird die Verarmungsschicht unter der zweiten Gateelektrode in die Lage versetzt, einfach von dem Heteroübergang zurückzuweichen, wenn die Schaltvorrichtung sich ausschaltet. Aufgrund dessen kann die Schaltvorrichtung sichererer eingeschaltet werden.
  • In einer Konfiguration, die hier als ein Ausführungsbeispiel offenbart ist, kann eine p-Typ-Störstellenkonzentration in der zweiten p-Typ-Schicht niedriger sein als eine p-Typ-Störstellenkonzentration in der ersten p-Typ-Schicht.
  • Entsprechend dieser Konfiguration wird, auch wenn die Änderungsgröße bzw. der Änderungsbetrag in dem Potenzial der zweiten Gateelektrode klein ist, wenn die Schaltvorrichtung sich einschaltet, die Verarmungsschicht unter der zweiten Gateelektrode in die Lage versetzt, einfach von dem Heteroübergang zurückzuweichen. Aufgrund dessen kann die Schaltvorrichtung sichererer eingeschaltet werden.
  • In einer Konfiguration, die hier als ein Ausführungsbeispiel offenbart ist, kann die Elektronenzufuhrschicht aus AlGaN gebildet werden, wobei ein Al/Ga-Verhältnis in der Elektronenzufuhrschicht unter der zweiten Gateelektrode höher sein kann als ein Al/Ga-Verhältnis in der Elektronenzufuhrschicht unter der ersten Gateelektrode.
  • Es ist anzumerken, dass das Al/Ga-Verhältnis ein Verhältnis von Al in Bezug auf Ga ist. Das Al/Ga-Verhältnis ist äquivalent zu einem Wert, der erhalten wird, indem eine Al-Konzentration in AlGaN durch eine Ga-Konzentration in dem AlGaN dividiert wird.
  • Entsprechend dieser Konfiguration kann, auch wenn die Änderungsgröße in dem Potenzial der zweiten Gateelektrode, wenn sich die Schaltvorrichtung einschaltet, klein ist, die Verarmungsschicht unter der zweiten Gateelektrode leichter von dem Heteroübergang zurückweichen. Aufgrund dessen kann die Schaltvorrichtung sichererer eingeschaltet werden.
  • In einer Konfiguration, die hier als ein Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung beiträgt, offenbart ist, kann die Schaltvorrichtung ferner eine dritte p-Typ-Schicht, die auf der Elektronenzufuhrschicht bereitgestellt ist, eine dritte isolierende Schicht, die auf einer oberen Oberfläche der Elektronenzufuhrschicht bereitgestellt ist, die zwischen der dritten p-Typ-Schicht und der Drainelektrode angeordnet ist, und eine leitfähige Schicht umfassen, die auf der dritten isolierenden Schicht bereitgestellt ist. Die erste Gateelektrode kann aus einem Leiter gebildet werden, der auf der dritten p-Typ-Schicht bereitgestellt ist. Die erste Gateelektrode und die Drainelektrode können miteinander über die leitfähige Schicht elektrisch verbunden sein.
  • Eine Schaltvorrichtung umfasst eine Elektronentransportschicht; eine Elektronenzufuhrschicht, die auf der Elektronentransportschicht bereitgestellt ist und in Kontakt mit der Elektronentransportschicht durch einen Heteroübergang ist; eine Sourceelektrode, die in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht ist; eine Drainelektrode, die in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht bei einer Position ist, die von der Sourceelektrode beabstandet ist; und eine erste Gateelektrode, die über der Elektronenzufuhrschicht bereitgestellt ist und zwischen der Sourceelektrode und der Drainelektrode bereitgestellt ist, wenn sie in einer Draufsicht von oben betrachtet werden. Die erste Gateelektrode ist elektrisch über der Elektronenzufuhrschicht mit der Drainelektrode verbunden. Ein Einschaltwiderstand bzw. Durchlasswiderstand der Schaltvorrichtung ist niedriger als ein elektrischer Widerstand zwischen der ersten Gateelektrode und der Drainelektrode.

Claims (3)

  1. Schaltvorrichtung mit: einer Elektronentransportschicht (18); einer Elektronenzufuhrschicht (20), die auf der Elektronentransportschicht (18) bereitgestellt ist und in Kontakt mit der Elektronentransportschicht (18) durch einen Heteroübergang ist; einer Sourceelektrode (22), die in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht (20) ist; einer Drainelektrode (30), die in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht (20) bei einer Position ist, die von der Sourceelektrode (22) beabstandet ist; einer ersten Gateelektrode (32), die über der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist und zwischen der Sourceelektrode (22) und der Drainelektrode (30) bereitgestellt ist, wenn sie in einer Draufsicht von oben betrachtet werden; einer Widerstandsschicht (34), die über der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist, zwischen der ersten Gateelektrode (32) und der Drainelektrode (30) bereitgestellt ist, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden, und eine Widerstandsgröße aufweist, die höher ist als eine Widerstandsgröße der ersten Gateelektrode (32) und der Drainelektrode (30); einer zweiten Gateelektrode (50, 52), die über der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist und zwischen der ersten Gateelektrode (32) und der Drainelektrode (30) bereitgestellt ist, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden; einer ersten p-Typ-Schicht (26), die zwischen der ersten Gateelektrode (32) und der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist und in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht (20) ist; und einer zweiten p-Typ-Schicht (54, 56), die zwischen der zweiten Gateelektrode (50, 52) und der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist und in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht (20) ist wobei zumindest ein Teil eines Leitungspfades, der die erste Gateelektrode (32) und die Drainelektrode (30) elektrisch verbindet, aus der Widerstandsschicht (34) gebildet wird, ein Durchlasswiderstand der Schaltvorrichtung niedriger ist als ein elektrischer Widerstand des Leitungspfades ist, der die erste Gateelektrode (32) und die Drainelektrode (30) über die Widerstandsschicht (34) elektrisch verbindet, die zweite Gateelektrode (50, 52) mit dem Leitungspfad verbunden ist, der die erste Gateelektrode (32) und die Drainelektrode (30) über die Widerstandsschicht (34) elektrisch verbindet, und eine Dicke der Elektronenzufuhrschicht (20) zwischen der zweiten p-Typ-Schicht (54, 56) und der Elektronentransportschicht (18) dicker ist als eine Dicke der Elektronenzufuhrschicht (20) zwischen der ersten p-Typ-Schicht (26) und der Elektronentransportschicht (18).
  2. Schaltvorrichtung mit: einer Elektronentransportschicht (18); einer Elektronenzufuhrschicht (20), die auf der Elektronentransportschicht (18) bereitgestellt ist und in Kontakt mit der Elektronentransportschicht (18) durch einen Heteroübergang ist; einer Sourceelektrode (22), die in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht (20) ist; einer Drainelektrode (30), die in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht (20) bei einer Position ist, die von der Sourceelektrode (22) beabstandet ist; einer ersten Gateelektrode (32), die über der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist und zwischen der Sourceelektrode (22) und der Drainelektrode (30) bereitgestellt ist, wenn sie in einer Draufsicht von oben betrachtet werden; einer Widerstandsschicht (34), die über der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist, zwischen der ersten Gateelektrode (32) und der Drainelektrode (30) bereitgestellt ist, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden, und eine Widerstandsgröße aufweist, die höher ist als eine Widerstandsgröße der ersten Gateelektrode (32) und der Drainelektrode (30); einer zweiten Gateelektrode (50, 52), die über der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist und zwischen der ersten Gateelektrode (32) und der Drainelektrode (30) bereitgestellt ist, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden; einer ersten p-Typ-Schicht (26), die zwischen der ersten Gateelektrode (32) und der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist und in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht (20) ist; und einer zweiten p-Typ-Schicht (54, 56), die zwischen der zweiten Gateelektrode (50, 52) und der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist und in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht (20) ist wobei zumindest ein Teil eines Leitungspfades, der die erste Gateelektrode (32) und die Drainelektrode (30) elektrisch verbindet, aus der Widerstandsschicht (34) gebildet wird, ein Durchlasswiderstand der Schaltvorrichtung niedriger ist als ein elektrischer Widerstand des Leitungspfades ist, der die erste Gateelektrode (32) und die Drainelektrode (30) über die Widerstandsschicht (34) elektrisch verbindet, die zweite Gateelektrode (50, 52) mit dem Leitungspfad verbunden ist, der die erste Gateelektrode (32) und die Drainelektrode (30) über die Widerstandsschicht (34) elektrisch verbindet, und eine p-Typ-Störstellenkonzentration in der zweiten p-Typ-Schicht (54, 56) niedriger ist als eine p-Typ-Störstellenkonzentration in der ersten p-Typ-Schicht (26).
  3. Schaltvorrichtung mit: einer Elektronentransportschicht (18); einer Elektronenzufuhrschicht (20), die auf der Elektronentransportschicht (18) bereitgestellt ist und in Kontakt mit der Elektronentransportschicht (18) durch einen Heteroübergang ist; einer Sourceelektrode (22), die in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht (20) ist; einer Drainelektrode (30), die in Kontakt mit der Elektronenzufuhrschicht (20) bei einer Position ist, die von der Sourceelektrode (22) beabstandet ist; einer ersten Gateelektrode (32), die über der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist und zwischen der Sourceelektrode (22) und der Drainelektrode (30) bereitgestellt ist, wenn sie in einer Draufsicht von oben betrachtet werden; einer Widerstandsschicht (34), die über der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist, zwischen der ersten Gateelektrode (32) und der Drainelektrode (30) bereitgestellt ist, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden, und eine Widerstandsgröße aufweist, die höher ist als eine Widerstandsgröße der ersten Gateelektrode (32) und der Drainelektrode (30); und einer zweiten Gateelektrode (50, 52), die über der Elektronenzufuhrschicht (20) bereitgestellt ist und zwischen der ersten Gateelektrode (32) und der Drainelektrode (30) bereitgestellt ist, wenn sie in der Draufsicht von oben betrachtet werden; wobei zumindest ein Teil eines Leitungspfades, der die erste Gateelektrode (32) und die Drainelektrode (30) elektrisch verbindet, aus der Widerstandsschicht (34) gebildet wird, ein Durchlasswiderstand der Schaltvorrichtung niedriger ist als ein elektrischer Widerstand des Leitungspfades ist, der die erste Gateelektrode (32) und die Drainelektrode (30) über die Widerstandsschicht (34) elektrisch verbindet, die zweite Gateelektrode (50, 52) mit dem Leitungspfad verbunden ist, der die erste Gateelektrode (32) und die Drainelektrode (30) über die Widerstandsschicht (34) elektrisch verbindet, die Elektronenzufuhrschicht (20) aus AlGaN gebildet ist und ein Al/Ga-Verhältnis der Elektronenzufuhrschicht (20) unter der zweiten Gateelektrode (50, 52) höher ist als ein Al/Ga-Verhältnis in der Elektronenzufuhrschicht (20) unter der ersten Gateelektrode (32).
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