JP2005159117A - 窒化物系半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 InXGa1-XN(0≦X≦1)からなるキャリア走行層1と、そのキャリア走行層1上に配置され、第1領域201及びその第1領域201に連結し、第1領域201よりも膜厚の厚い第2領域202を有するAlYGa1-YN(0≦Y≦1)からなる障壁層2と、第1領域201上に配置されたゲート電極3と、第2領域202上に配置されたドレイン電極4と、第1領域201を挟んで第2領域202と対向する、障壁層2の第3領域203上に配置されたソース電極5とを備え、ゲート電極3とドレイン電極4間の距離L1a+L2aが、0.4/(5×X+Y)μm以上である。
【選択図】 図1
Description
集中するバイアス電界を緩和するためにSiO2膜で表面保護した窒化物系半導体装置では、ゲート電極3に負バイアスを印加したとき、SiO2膜と障壁層2との界面における表面準位が電子を捕獲する。このため、表面準位が仮想的なゲート電極として機能し、ゲート電極3のドレイン端TGでのバイアス電界の集中が緩和されて高い耐圧を実現している。
ジェイ・ピー・イベットソン(J. P. Ibbetson)、他 著、「アプライド・フィジクス・レターズ、第77巻、2号 (Appl. Phys. Lett. vol.77 Issue 2) 」、2000年、p.250 エス・カーマルカ(S. Karmalkar)、ユー・ケー・ミシュラ(U. K. Mishra)著、「米国電子通信技術者協会トランサクション・オン・エレクトロン・デバイセズ、第48巻、第8号(IEEE Trans. Electron Devices vol.48 No.8)」、2001年、p.1515
本発明の第1の実施の形態に係る窒化物系半導体装置は、図1に示すように、InXGa1-XN(0≦X≦1)からなるキャリア走行層1と、そのキャリア走行層1上に配置され、第1領域201及びその第1領域201に連結し、第1領域201よりも膜厚の厚い第2領域202を有するAlYGa1-YN(0≦Y≦1)からなる障壁層2と、第1領域201上に配置されたゲート電極3と、第2領域202上に配置されたドレイン電極4と、第1領域201を挟んで第2領域202と対向する、障壁層2の第3領域203上に配置されたソース電極5とを備える。ゲート電極3とドレイン電極4間の距離L1a+L2aが、0.4/(5×X+Y)μm以上である。第1領域201の膜厚W1と第2領域202及び第3領域203の膜厚W2の膜厚差dWである。ゲート電極3のドレイン端TGは、第1領域201と第2領域202との境界Tから距離L1a離れて配置され、ドレイン電極4のゲート端TDは、第1領域201と第2領域202との境界Tから距離L2a離れて配置されている。ここで、「ドレイン電極のゲート端」とは、ドレイン電極4のゲート電極3側の端部である。又、距離L1aは距離L2aより長い。
の場合は、距離L1aを2μm、距離L2aを1.5μmにすることができる。
本発明の第2の実施の形態に係わる窒化物系半導体装置は、図11に示すように、InXGa1-XN(0≦X≦1)からなるキャリア走行層1と、そのキャリア走行層1上に配置され、第1領域201及びその第1領域201に連結し、第1領域201よりも膜厚の厚い第2領域202を有するAlYGa1-YN(0≦Y≦1)からなる障壁層2と、第1領域201上に配置されたゲート電極3と、第2領域202上に配置されたドレイン電極4と、第1領域201を挟んで第2領域202と対向する、障壁層2の第3領域203上に配置されたソース電極5とを備える。更に、障壁層2上に絶縁膜6が配置され、ゲート電極3とドレイン電極4間の障壁層2上の絶縁膜6上にフィールドプレート電極7が配置されている。フィールドプレート電極7のドレイン端TFは、第1領域201と第2領域202との境界Tよりもドレイン電極4に近く配置されている。「フィールドプレート電極のドレイン端」とは、フィールドプレート電極7のドレイン電極4側の端部である。第1領域201の膜厚W1と第2領域202及び第3領域203の膜厚W2の膜厚差dWである。又、ゲート電極3のドレイン端TGは第1領域201と第2領域202との境界Tから距離L1a離れて配置され、ドレイン電極4のゲート端TDは第1領域201と第2領域202との境界Tから距離L2a離れて配置されている。更に、ゲート電極3とドレイン電極4間の距離L1a+L2aが、0.4/(5×X+Y)μm以上であり、距離L1aは距離L2aより長い。
本発明の第3の実施の形態に係る窒化物系半導体装置は、図17に示すように、InXGa1-XN(0≦X≦1)からなるキャリア走行層1と、そのキャリア走行層1上に配置され、第1領域201及びその第1領域201に連結し、第1領域201よりも膜厚の厚い第2領域202を有するAlYGa1-YN(0≦Y≦1)からなる障壁層2と、第1領域201上に配置されたゲート電極3と、第2領域202上に配置されたドレイン電極コンタクト層8aと、そのドレイン電極コンタクト層8a上に配置されたドレイン電極4と、第1領域201を挟んで第2領域202と対向する、障壁層2の第3領域203上に配置されたソース電極コンタクト層8bと、そのソース電極コンタクト層8b上に配置されたソース電極5とを備える。ゲート電極3とドレイン電極コンタクト層8aとの距離L1b+L2bは、0.4/(5×X+Y)μm以上である。膜厚W1の第1領域201と膜厚W2の第2領域202及び第3領域203の膜厚差dWである。又、ゲート電極3のドレイン端TGは第1領域201と第2領域202との境界Tから距離L1b離れて配置され、ドレイン電極コンタクト層8aのゲート電極側端部TDCは第1領域201と第2領域202との境界Tから距離L2b離れて配置されている。又、距離L1bは距離L2bより長い。
上記のように、本発明は第1乃至第3の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
2…障壁層
3…ゲート電極
4…ドレイン電極
5…ソース電極
6…絶縁膜
7…フィールドプレート電極
8…電極コンタクト層
8a…ドレイン電極コンタクト層
8b…ソース電極コンタクト層
9…電極用金属膜
10、11…絶縁膜
31、32、33、34、35、36…フォトレジスト膜
201…第1領域
202…第2領域
203…第3領域
204…第4領域
205…第5領域
Claims (8)
- InXGa1-XN(0≦X≦1)からなるキャリア走行層と、
該キャリア走行層上に配置され、第1領域及び該第1領域に連結し、該第1領域よりも膜厚の厚い第2領域を有するAlYGa1-YN(0≦Y≦1)からなる障壁層と、
前記第1領域上に配置されたゲート電極と、
前記第2領域上に配置されたドレイン電極と、
前記第1領域を挟んで前記第2領域と対向する、前記障壁層の第3領域上に配置されたソース電極
とを備え、前記ゲート電極と前記ドレイン電極間の距離が、0.4/(5×X+Y)μm以上であることを特徴とする窒化物系半導体装置。 - 前記ゲート電極と前記第1領域及び前記第2領域との境界との距離が、前記境界と前記ドレイン電極との距離より長いことを特徴とする請求項1に記載の窒化物系半導体装置。
- 前記ゲート電極と前記障壁層との間に絶縁膜があることを特徴とする請求項1又は2に記載の窒化物系半導体装置。
- InXGa1-XN(0≦X≦1)からなるキャリア走行層と、
該キャリア走行層上に配置され、第1領域及び該第1領域に連結し、該第1領域よりも膜厚の厚い第2領域を有するAlYGa1-YN(0≦Y≦1)からなる障壁層と、
前記第1領域上に配置されたゲート電極と、
前記第2領域上に配置されたドレイン電極と、
前記第1領域を挟んで前記第2領域と対向する、前記障壁層の第3領域上に配置されたソース電極と、
前記障壁層上に配置されたフィールドプレート電極
とを備えることを特徴とする窒化物系半導体装置。 - 前記ゲート電極と前記ドレイン電極間の距離が、0.4/(5×X+Y)μm以上であることを特徴とする請求項4に記載の窒化物系半導体装置。
- 前記ゲート電極と前記第1領域及び前記第2領域との境界との距離が、前記境界と前記ドレイン電極との距離より長いことを特徴とする請求項5に記載の窒化物系半導体装置。
- InXGa1-XN(0≦X≦1)からなるキャリア走行層と、
該キャリア走行層上に配置され、第1領域及び該第1領域に連結し、該第1領域よりも膜厚の厚い第2領域を有するAlYGa1-YN(0≦Y≦1)からなる障壁層と、
前記第1領域上に配置されたゲート電極と、
前記第2領域上に配置されたドレイン電極コンタクト層と、
該ドレイン電極コンタクト層上に配置されたドレイン電極と、
前記第1領域を挟んで前記第2領域と対向する、前記障壁層の第3領域上に配置されたソース電極コンタクト層と、
該ソース電極コンタクト層上に配置されたソース電極
とを備え、前記ゲート電極と前記ドレイン電極コンタクト層との距離が、0.4/(5×X+Y)μm以上であることを特徴とする窒化物系半導体装置。 - 前記ゲート電極と前記第1領域及び前記第2領域との境界との距離が、前記境界と前記ドレイン電極コンタクト層との距離より長いことを特徴とする請求項7に記載の窒化物系半導体装置。
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