JP2009064972A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導電性の基板上に2次元電荷ガス層または電子走行層を有する化合物半導体部が形成された、HEMT(高電子移動トランジスタ:high electron mobility transistor)等の半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device such as a HEMT (high electron mobility transistor) in which a compound semiconductor portion having a two-dimensional charge gas layer or an electron transit layer is formed on a conductive substrate.
従来、シリコン等からなる導電性の基板上にGaN系半導体材料等からなる化合物半導体部が形成された半導体装置が知られている(特許文献1参照)。例えば、導電性の基板と、基板上に形成されたGaN半導体層からなる電子走行層及びAlGaN半導体層からなる電子供給層を含む化合物半導体部と、化合物半導体部の表面に形成された3つの電極、つまり、入出力用の電極(ソース電極、ドレイン電極)、制御用の電極(ゲート電極)とを備えた半導体装置(HEMT)が知られている。一般に、ソース電極及びドレイン電極は、化合物半導体部とオーミック(低抵抗)接続され、ゲート電極は化合物半導体部とショットキー接合または絶縁膜を介して形成されたMIS構造となっている。 Conventionally, a semiconductor device is known in which a compound semiconductor portion made of a GaN-based semiconductor material or the like is formed on a conductive substrate made of silicon or the like (see Patent Document 1). For example, a compound semiconductor unit including a conductive substrate, an electron transit layer formed of a GaN semiconductor layer and an electron supply layer formed of an AlGaN semiconductor layer formed on the substrate, and three electrodes formed on the surface of the compound semiconductor unit That is, a semiconductor device (HEMT) including an input / output electrode (source electrode and drain electrode) and a control electrode (gate electrode) is known. In general, the source electrode and the drain electrode are in ohmic (low resistance) connection with the compound semiconductor portion, and the gate electrode has a MIS structure formed with the compound semiconductor portion through a Schottky junction or an insulating film.
上述の半導体装置では、電子走行層の電子供給層との界面近傍に2次元電子ガス層(2DEG層)が生成される。ソース電極及びドレイン電極間に電圧を印加すると、ソース電極とドレイン電極との間を2次元電子ガスの電子が高速で移動して、ゲート電極に印加された電圧に対応した主電流が流れる。 In the semiconductor device described above, a two-dimensional electron gas layer (2DEG layer) is generated near the interface between the electron transit layer and the electron supply layer. When a voltage is applied between the source electrode and the drain electrode, electrons of the two-dimensional electron gas move at high speed between the source electrode and the drain electrode, and a main current corresponding to the voltage applied to the gate electrode flows.
このような半導体装置の場合、大電力動作時においてオフからオン(又は、逆バイアスから順バイアス)に変えた時、電流が減少する、いわゆる電流コラプス現象が問題となる。ちなみに電流コラプス現象は、化合物半導体部の表面又は内部の欠陥にトラップされた電子が2次元電子ガス層や化合物半導体部に蓄えられる電荷を減少させることによって生じるといわれている。このため、基板と3つの電極のいずれかとを電気的に接続して、接続された電極と基板とを同電位にして安定にすることにより、電流コラプス現象を抑制させる技術が知られている。 In the case of such a semiconductor device, a so-called current collapse phenomenon in which the current decreases when switching from off to on (or from reverse bias to forward bias) during high power operation becomes a problem. Incidentally, the current collapse phenomenon is said to occur when electrons trapped on the surface or inside of the compound semiconductor portion reduce the charge stored in the two-dimensional electron gas layer or the compound semiconductor portion. For this reason, a technique is known in which the current collapse phenomenon is suppressed by electrically connecting the substrate and any of the three electrodes and stabilizing the connected electrode and the substrate at the same potential.
しかしながら、このように電極と基板とを接続した場合、3つの電極間の耐圧だけでなく、電極と基板との間の耐圧が新たな問題として発生する。ここで電極と基板との間の耐圧を高めるために、電極と基板との間の抵抗値を大きくすることが考えられる。この場合、基板上に形成される化合物半導体部を厚くすることによって電極と基板との間の抵抗値を大きくすることが考えられる。
しかしながら、窒化物系半導体材料は安価で高品質な基板が得られにくいことから、一般的にSi基板やSiC基板等、異種基板上に形成される。また、窒化物系半導体材料を形成するためには1000℃程度の高温にしなければならず、基板と化合物半導体部との熱膨張率の違いから、化合物半導体部を厚く形成することは基板の変形やクラック等を招くので限界がある。このため、上述したように化合物半導体部の厚みにより基板と電極との間の抵抗値を大きくして耐圧(例えば、1000V以上)を向上させることには限界がある。 However, nitride-based semiconductor materials are generally formed on heterogeneous substrates such as Si substrates and SiC substrates because it is difficult to obtain inexpensive and high-quality substrates. Also, in order to form a nitride-based semiconductor material, the temperature must be as high as about 1000 ° C. Due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the compound semiconductor portion, forming a thick compound semiconductor portion is a deformation of the substrate. Or cracks, so there is a limit. For this reason, as described above, there is a limit to increase the resistance value between the substrate and the electrode by the thickness of the compound semiconductor portion to improve the withstand voltage (for example, 1000 V or more).
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、電流コラプス現象を抑制しつつ、耐圧を向上させることが可能な半導体装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving the breakdown voltage while suppressing the current collapse phenomenon.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、基板と、前記基板の上に形成されるとともに、電子走行層を含む窒化物系化合物半導体の化合物半導体部と、前記化合物半導体部の上面から前記電子走行層を分断するように形成され、前記化合物半導体部に第1の部分と第2の部分を形成する切断溝と、前記化合物半導体部の第1の部分の上に形成された入出力用又は制御用の電極と、前記化合物半導体部の第2の部分の上に形成された補助電極と、前記電極のうちの1つと前記補助電極とを電気的に接続する接続導体とを備えることを特徴とする半導体装置である。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a substrate, a compound semiconductor portion of a nitride-based compound semiconductor formed on the substrate and including an electron transit layer, and the compound semiconductor portion. The electron transit layer is formed so as to be separated from the upper surface of the substrate, and is formed on the first portion of the compound semiconductor portion, and a cutting groove that forms a first portion and a second portion in the compound semiconductor portion. An input / output or control electrode; an auxiliary electrode formed on the second portion of the compound semiconductor portion; and a connection conductor for electrically connecting one of the electrodes and the auxiliary electrode; A semiconductor device comprising:
請求項2に記載の発明は、基板と、前記基板の上に形成されるとともに、2次元電子ガス層を含む窒化物系化合物半導体の化合物半導体部と、前記化合物半導体部の上面から前記2次元電子ガス層を分断するように形成され、前記化合物半導体部に第1の部分と第2の部分を形成する切断溝と、前記化合物半導体部の第1の部分の上に形成された入出力用又は制御用の電極と、前記化合物半導体部の第2の部分の上に形成された補助電極と、前記電極のうちの1つと前記補助電極とを電気的に接続する接続導体とを備えることを特徴とする半導体装置である。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、2次元電子ガス層を含む窒化物系化合物半導体の化合物半導体部と、前記化合物半導体部の上面から前記2次元電子ガス層を分断するように形成され、前記化合物半導体部に第1の部分と第2の部分を形成する切断溝と、前記化合物半導体部の前記第2の部分の下面から前記切断溝よりも高い位置まで掘られ、前記化合物半導体部の前記第2の部分に第3の部分と第4の部分を形成する延長溝と、前記化合物半導体部の第1の部分の上に形成された入出力用又は制御用の電極と、前記延長溝を挟み前記切断溝とは反対側の前記基板又は前記化合物半導体部の下面に形成された補助電極と、前記電極のうちの1つと前記補助電極とを電気的に接続する接続導体とを備えることを特徴とする半導体装置である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a compound semiconductor portion of a nitride-based compound semiconductor including a two-dimensional electron gas layer, and the compound semiconductor portion formed so as to divide the two-dimensional electron gas layer from an upper surface of the compound semiconductor portion. A cutting groove for forming a first portion and a second portion in the semiconductor portion, and a lower surface of the second portion of the compound semiconductor portion is dug to a position higher than the cutting groove, and the first portion of the compound semiconductor portion is An extension groove for forming a third part and a fourth part in
請求項4に記載の発明は、前記補助電極と接続される前記電極は、前記化合物半導体部とオーミック接続されていることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項を満足する半導体装置である。
The invention described in
請求項5に記載の発明は、導電性の第1の基板と、前記第1の基板の一方の主面に形成されるとともに、2次元電荷ガス層を含む第1の化合物半導体部と、前記第1の化合物半導体部の表面にオーミック接続された入出力用の電極と、導電性の第2の基板と、前記第2の基板の一方の主面に形成された第2の化合物半導体部と、前記第2の化合物半導体部の表面に形成された補助電極と、前記電極と前記補助電極とを電気的に接続する接続導体とを備え、前記第1の基板の他方の主面と前記第2の基板の他方の主面とが貼り合わされていることを特徴とする半導体装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a conductive first substrate, a first compound semiconductor portion formed on one main surface of the first substrate and including a two-dimensional charge gas layer, An input / output electrode ohmically connected to the surface of the first compound semiconductor portion, a conductive second substrate, and a second compound semiconductor portion formed on one main surface of the second substrate; And an auxiliary electrode formed on the surface of the second compound semiconductor portion, a connection conductor for electrically connecting the electrode and the auxiliary electrode, and the other main surface of the first substrate and the first The semiconductor device is characterized in that the other main surface of the second substrate is bonded.
本発明によれば、2次元電荷ガス又は電子走行層を切断するための切断溝、または、基板の貼り合わせにより基板に対していずれかの入出力用又は制御用の電極と補助電極との間のリーク電流経路を長くしているので、電流コラプス現象の抑制を実現しつつ、化合物半導体部を厚く形成することなく耐圧を向上させることができる。 According to the present invention, a cutting groove for cutting the two-dimensional charge gas or the electron transit layer, or between any of the input / output or control electrodes and the auxiliary electrode with respect to the substrate by bonding the substrates. Therefore, the breakdown voltage can be improved without forming a thick compound semiconductor portion while suppressing the current collapse phenomenon.
(第1実施形態)
次に、本発明をHEMTに適用した第1実施形態による半導体装置について、図面を参照して説明する。図1は、第1実施形態による半導体装置の断面図である。図2は、第1実施形態による半導体装置の平面図である。
(First embodiment)
Next, a semiconductor device according to a first embodiment in which the present invention is applied to a HEMT will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device according to the first embodiment.
図1に示すように、半導体装置1は、基板2と、化合物半導体部3と、ソース電極4と、ドレイン電極5と、ゲート電極6と、補助電極7と、接続導体8とを備えている。
As shown in FIG. 1, the semiconductor device 1 includes a
基板2は、化合物半導体部3を一方の主面2aにエピタキシャル成長させ、且つ、支持するためのものである。基板2は、約1×1012cm−3〜約1×1019cm−3の濃度のp型不純物であるボロンがドープされ、約0.01Ωcm〜約1000Ωcmの抵抗値を有する導電性のp型シリコン単結晶からなる。基板2は、約100μm〜約150μmの厚みを有する。なお、基板2をn型シリコン又はアンドープ又は高抵抗なシリコン基板としてもよい。
The
化合物半導体部3は、基板2の一方の主面(上面)2aに順に積層されたバッファ層11と、電子走行層12と、電子供給層13とを備えている。
The
バッファ層11は、基板2の主面(上面)2aに形成されている。バッファ層11は、AlN層とGaN層とが交互に周期的に積層された多層構造を有する。
The
電子走行層12は、電子供給層13から供給された電子が面方向に沿って移動させるための層である。電子走行層12は、バッファ層11上に形成された約0.3μm〜約10μmの厚みのAlXInYGa1−X−YN(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦X+Y≦1)として、例えば、アンドープGaN層からなる。
The
電子供給層13は、電子走行層12に電子を供給するためのものである。電子供給層13は、電子走行層12上に形成された約5nm〜約50nmの厚みのAlXInYGa1−X−YN(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦X+Y≦1)として、例えば、アンドープAlXGa1−XN層からなる。電子供給層13は、アンドープであるがn型半導体と同様の特性を有する。AlXGa1−XN層内のGaに対するAlの比率であるXは、
0.2<X<0.4 好ましくは X=0.3
となるように構成されている。
The
0.2 <X <0.4, preferably X = 0.3
It is comprised so that.
ここで、電子供給層13を構成するAlXGa1−XNは、電子走行層12を構成するGaNよりも広いバンドギャップを有する。これにより、電子走行層12には、電子供給層13との界面近傍の領域に2次元電子ガス層12aが形成される。
Here, Al X Ga 1-X N constituting the
化合物半導体部3には、ソース電極4と補助電極7との間の領域に切断溝21が形成されている。切断溝21は、化合物半導体部3を第1の部分51Aと第2の部分51Bに分けるものである。切断溝21は、化合物半導体部3の表面3aから2次元電子ガス層12aよりも深い位置まで形成されており、図1においては、基板2の主面(上面)2aに達するように形成されている。これにより、切断溝21は、2次元電子ガス層12aを切断し、ドレイン電極5と補助電極7との間のリーク電流経路Lを長くしている。
In the
ソース電極4及びドレイン電極5は、電気信号を入出力するためのものであって、所定の間隔を開けて化合物半導体部3の第1の部分51Aの表面3aに形成されている。ソース電極4及びドレイン電極5は、Ti層及びAl層とが順に積層された構造を有する。ソース電極4及びドレイン電極5は、化合物半導体部3と低抵抗(オーミック)接続されている。
The
ゲート電極6は、化合物半導体部3の第1の部分51Aの表面3aに形成されている。ゲート電極6は、ソース電極4及びドレイン電極5との間に配置されている。ゲート電極6は、Ni層、Au層、Ti層が順に積層された構造を有する。ゲート電極6は、化合物半導体部3とショットキー接合されている。
The
補助電極7は、切断溝21を挟んでソース電極4とは反対側の化合物半導体部3の第2の部分51Bの表面3aに形成されている。補助電極7は、Ni層、Au層、Ti層が順に積層された構造を有する。補助電極7は、化合物半導体部3とショットキー接合されている。
The auxiliary electrode 7 is formed on the
接続導体8は、ソース電極4と補助電極7とを電気的に接続するためのものである。接続導体8は、金細線等のワイヤからなる。
The
次に、上述した半導体装置1の動作説明をする。 Next, the operation of the semiconductor device 1 described above will be described.
半導体装置1は、ノーマリオン構造を有する。従って、半導体装置1では、ソース電極4の電位がドレイン電極5の電位よりも高く、且つ、ゲート電極6に電圧が印加されていない状態では、ソース電極4、電子供給層13、2次元電子ガス層12a、電子供給層13、及び、ドレイン電極5の順に電子が流れる(図1の点線参照)。
The semiconductor device 1 has a normally-on structure. Therefore, in the semiconductor device 1, when the potential of the
一方、ゲート電極6とソース電極4との間にオフ制御電圧を印加すると、ゲート電極6と化合物半導体部3との間のショットキー接合に逆方向バイアス電圧が印加されることになる。このため、化合物半導体部3に空乏層が形成され、この空乏層により2次元電子ガス層12aが遮断されてオフ状態になる。
On the other hand, when an off control voltage is applied between the
ここで、半導体装置1では、ソース電極4と補助電極7とが接続導体8によって電気的に接続されているので、ソース電極4と補助電極7との間の電流経路上の基板2の電位が安定する。これにより、動作時の半導体装置1の電気的特性が安定する。また、化合物半導体部3の表面3aのゲート電極6の近傍にトラップされる電子に起因する電流コラプスが抑制される。尚、ソース電極4と補助電極7との接続により電流コラプスが抑制されるのは、基板2の内部以外に電子の開放経路を設けることにより、化合物半導体部3の表面3aにトラップされた電子が放電されやすくなるためと考えられる。
Here, in the semiconductor device 1, since the
次に、上述した半導体装置1の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device 1 described above will be described.
まず、MOVPE(有機金属気相成長)法により、基板2の一方の主面2aにバッファ層11、電子走行層12及び電子供給層13を順に積層して、化合物半導体部3を形成する。
First, the
次に、所望のパターンにレジスト膜を形成した後、スパッタ法により化合物半導体部3の表面3aにTi層及びAl層を順に積層する。その後、レジスト膜とともに、レジスト膜上のTi層及びAl層を除去して、ソース電極4及びドレイン電極5を形成する。そして、熱処理することによりソース電極4及びドレイン電極5と化合物半導体部3とをオーミック接続させる。
Next, after forming a resist film in a desired pattern, a Ti layer and an Al layer are sequentially stacked on the
次に、レジスト膜を形成した後、スパッタ法により化合物半導体部3の表面3aにNi層、Au層、Ti層を順に積層する。その後、レジスト膜とともに、レジスト膜上のNi層、Au層、Ti層を除去することによって、化合物半導体部3とショットキー接合されたゲート電極6及び補助電極7を形成する。次に、レジスト膜を形成した後、化合物半導体部3の表面3a側から2次元電子ガス層12aよりも深い位置、例えば、図1においては基板2の主面2aに達する切断溝21を形成する。次に、素子単位に分割した後、ソース電極4と補助電極7とを接続導体8によって接続することにより、半導体装置1が完成する。
Next, after forming a resist film, a Ni layer, an Au layer, and a Ti layer are sequentially stacked on the
上述したように、本発明の第1実施形態における半導体装置1では、補助電極7とソース電極4との間に切断溝21が形成されている。これにより、切断溝がなく、3つの電極のいずれか、例えば、ソース電極と基板とを電気的に接続した半導体装置におけるドレイン電極と基板との間のリーク電流経路に比べて、本発明の第1実施形態におけるドレイン電極5と補助電極7との間のリーク電流経路Lが長くなるので、抵抗値を約2倍にすることができる。これにより、基板2の電位を安定させて電気的特性の安定及び電流コラプス現象の抑制を実現しつつ、ドレイン電極5と補助電極7との間の耐圧を向上させることができる。
As described above, in the semiconductor device 1 according to the first embodiment of the present invention, the cutting
また、ゲート電極6を挟み補助電極7とは反対側にドレイン電極5を形成することによって、切断溝21の幅を狭くしても補助電極7とドレイン電極5との間のリーク電流経路Lを十分に長くすることができる。これにより、切断溝21の幅を狭くしても、ドレイン電極5と補助電極7との間の耐圧を十分確保できる。
Further, by forming the
(第2実施形態)
次に、上述した第1実施形態の一部を変更した第2実施形態の半導体装置について図面を参照して説明する。図3は、第2実施形態による半導体装置の断面図である。尚、第1実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a semiconductor device according to a second embodiment obtained by changing a part of the first embodiment described above will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
図3に示すように、補助電極7Aと切断溝21との間には、ドレイン電極5と補助電極7Aとのリーク電流経路Lを長くするための延長溝22が形成されている。延長溝22は、化合物半導体部3の第1の部分51Aが上に設けられた第1の部分52Aと、第2の部分52Bとに基板2を分けるものであり、切断溝21と半導体装置1Aにおいて、反対の側から掘られている。即ち、延長溝22は、基板2の裏面2bから半導体装置1Aの内側へと形成されている。また、延長溝22は、化合物半導体部3の第2の部分51Bを第3の部分51Cと第4の部分51Dに分けるように形成されている。延長溝22の底面22aは、切断溝21の底面21aよりも化合物半導体部3の表面3a側(高い位置)に形成されている。
As shown in FIG. 3, an
補助電極7Aは、化合物半導体部3の第4の部分51Dと接触している基板2の第2の部分52Bの他方の主面(下面)2b上に形成されている。また、異なる面から2本の溝(切断溝21、延長溝22)が掘られている。これらにより、ドレイン電極5と補助電極7Aとの間のリーク電流経路Lをより長くして、抵抗値を大きくすることができる。この結果、切断溝21及び延長溝22がない場合に比べて、ドレイン電極5と補助電極7Aとの間の耐圧を約3倍に向上させることができる。さらに、第1実施形態と同様に基板2の電位を安定させて、電気的特性の安定及び電流コラプス現象の抑制を実現しつつ、ドレイン電極5と補助電極7Aとの間の耐圧を向上させることができる。
The
(第3実施形態)
次に、上述した第1実施形態の一部を変更した第3実施形態の半導体装置について図面を参照して説明する。図4は、第3実施形態による半導体装置の断面図である。尚、第1実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a semiconductor device according to a third embodiment in which a part of the first embodiment described above is changed will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
図4に示すように、第3実施形態による半導体装置1Bは、ソース電極4とドレイン電極5との配置が入れ替わるとともに、補助電極7がドレイン電極5と電気的に接続されている事以外は、第1実施形態による半導体装置1と同様である。従って、第3実施形態による半導体装置1Bは、第1実施形態と略同様の効果を奏することができる。尚、補助電極7は、ドレイン電極5ではなく、ゲート電極6と電気的に接続してもよい。
As shown in FIG. 4, in the semiconductor device 1B according to the third embodiment, the arrangement of the
(第4実施形態)
次に、第4実施形態の半導体装置について図面を参照して説明する。図5は、第4実施形態による半導体装置の断面図である。尚、第1実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, the semiconductor device of 4th Embodiment is demonstrated with reference to drawings. FIG. 5 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the fourth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
図5に示すように、第4実施形態による半導体装置1Cは、基板(請求項の第1の基板に相当)2と同じ構成を有する基板(請求項の第2の基板に相当)2A、及び、化合物半導体部(請求項の第1の化合物半導体部に相当)3と同じ構成を有するバッファ層11A、電子走行層12A及び電子供給層13Aを含む化合物半導体部(請求項の第2の化合物半導体部に相当)3Aとを備えている。接続導体8を介してソース電極4と電気的に接続される補助電極7Aが化合物半導体部3Aの表面3Aaに形成されている。ここで、基板2の裏面2bと基板2Aの裏面2Abは、既知の基板貼り合わせ技術により貼り合わされている。
As shown in FIG. 5, a semiconductor device 1C according to the fourth embodiment includes a substrate (corresponding to a second substrate in claims) 2A having the same configuration as a substrate (corresponding to a first substrate in claims) 2 and , A compound semiconductor portion including a
このように構成することにより、ドレイン電極5と補助電極7Aとの間のリーク電流経路Lを長くすることができるので、第1実施形態の半導体装置1と同じ効果を奏することができる。尚、基板2と基板2Aとを異なる基板により構成してもよい。更に、化合物半導体部3と化合物半導体部3Aとを異なる半導体材料により構成してもよい。
By configuring in this way, the leakage current path L between the
以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。 As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using embodiment, this invention is not limited to embodiment described in this specification. The scope of the present invention is determined by the description of the claims and the scope equivalent to the description of the claims. Hereinafter, modified embodiments in which the above-described embodiment is partially modified will be described.
例えば、上述した第1実施形態〜第3実施形態では、切断溝を基板の主面に達するように形成したが、切断溝の深さは特に限定されるものではない。具体的には、切断溝が2次元電子ガス層を切断するように構成すればよい。従って、切断溝は2次元電子ガス層の下面まで達すればよく、切断溝が基板の内部にまで達してもよい。 For example, in the first to third embodiments described above, the cutting groove is formed so as to reach the main surface of the substrate, but the depth of the cutting groove is not particularly limited. Specifically, the cutting groove may be configured to cut the two-dimensional electron gas layer. Therefore, the cut groove only needs to reach the lower surface of the two-dimensional electron gas layer, and the cut groove may reach the inside of the substrate.
また、補助電極と化合物半導体部及び基板とは、ショットキー接合に限定されるものではなく、オーミック接続させてもよい。 Further, the auxiliary electrode, the compound semiconductor portion, and the substrate are not limited to the Schottky junction, and may be ohmic-connected.
また、各半導体層及び電極等を構成する材料は適宜変更可能である。例えば、基板をシリコン以外のSiC等の導電性の材料により構成してもよい。 Moreover, the material which comprises each semiconductor layer, an electrode, etc. can be changed suitably. For example, the substrate may be made of a conductive material such as SiC other than silicon.
また、上述した各実施形態では、本発明をHEMTに適用した例を示したが、他の半導体装置、例えば、MESFET、ショットキーダイオードを構成する電極のいずれかに置き換え、補助電極とを電気的に接続するように本発明を適用してもよい。 In each of the above-described embodiments, an example in which the present invention is applied to the HEMT has been described. However, the auxiliary electrode is electrically replaced with another semiconductor device, for example, an electrode constituting a MESFET or a Schottky diode. You may apply this invention so that it may connect.
また、上述の実施形態では、2次元電子ガス層を有する半導体装置について説明したが、2次元正孔ガス層を有する半導体装置に本発明を適用してもよい。 In the above-described embodiment, the semiconductor device having a two-dimensional electron gas layer has been described. However, the present invention may be applied to a semiconductor device having a two-dimensional hole gas layer.
また、ゲート電極6をショットキー電極でなくMIS構造としてもよいし、ソース電極4及びドレイン電極5を櫛歯状に形成してもよい。
Further, the
また、上述した各実施形態では、ノーマリオン型のHEMTに適応した例を示したが、リセスゲート型やゲート電極6の下にp型半導体層を形成する等、周知のノーマリオフ型のHEMTに本発明を適応してもよい。 In each of the above-described embodiments, an example adapted to a normally-on type HEMT has been shown. May be adapted.
1、1A、1B、1C 半導体装置
2、2A 基板
2a 主面
2b 裏面
3、3A 化合物半導体部
3a、3Aa 表面
4 ソース電極
5 ドレイン電極
6 ゲート電極
7 補助電極
8 接続導体
11、11A バッファ層
12、12A 電子走行層
12a 2次元電子ガス層
13、13A 電子供給層
21 切断溝
21a 底面
22 延長溝
22a 底面
L リーク電流経路
1, 1A, 1B,
Claims (5)
前記基板の上に形成されるとともに、電子走行層を含む窒化物系化合物半導体の化合物半導体部と、
前記化合物半導体部の上面から前記電子走行層を分断するように形成され、前記化合物半導体部に第1の部分と第2の部分を形成する切断溝と、
前記化合物半導体部の第1の部分の上に形成された入出力用又は制御用の電極と、
前記化合物半導体部の第2の部分の上に形成された補助電極と、
前記電極のうちの1つと前記補助電極とを電気的に接続する接続導体とを備えることを特徴とする半導体装置。 A substrate,
A compound semiconductor portion of a nitride-based compound semiconductor formed on the substrate and including an electron transit layer;
A cutting groove formed to divide the electron transit layer from an upper surface of the compound semiconductor portion, and forming a first portion and a second portion in the compound semiconductor portion;
An input / output or control electrode formed on the first portion of the compound semiconductor portion;
An auxiliary electrode formed on the second portion of the compound semiconductor portion;
A semiconductor device comprising: a connection conductor that electrically connects one of the electrodes to the auxiliary electrode.
前記基板の上に形成されるとともに、2次元電子ガス層を含む窒化物系化合物半導体の化合物半導体部と、
前記化合物半導体部の上面から前記2次元電子ガス層を分断するように形成され、前記化合物半導体部に第1の部分と第2の部分を形成する切断溝と、
前記化合物半導体部の第1の部分の上に形成された入出力用又は制御用の電極と、
前記化合物半導体部の第2の部分の上に形成された補助電極と、
前記電極のうちの1つと前記補助電極とを電気的に接続する接続導体とを備えることを特徴とする半導体装置。 A substrate,
A compound semiconductor portion of a nitride compound semiconductor formed on the substrate and including a two-dimensional electron gas layer;
A cutting groove formed to divide the two-dimensional electron gas layer from an upper surface of the compound semiconductor portion, and forming a first portion and a second portion in the compound semiconductor portion;
An input / output or control electrode formed on the first portion of the compound semiconductor portion;
An auxiliary electrode formed on the second portion of the compound semiconductor portion;
A semiconductor device comprising: a connection conductor that electrically connects one of the electrodes to the auxiliary electrode.
前記化合物半導体部の上面から前記2次元電子ガス層を分断するように形成され、前記化合物半導体部に第1の部分と第2の部分を形成する切断溝と、
前記化合物半導体部の前記第2の部分の下面から前記切断溝よりも高い位置まで掘られ、前記化合物半導体部の前記第2の部分に第3の部分と第4の部分を形成する延長溝と、
前記化合物半導体部の第1の部分の上に形成された入出力用又は制御用の電極と、
前記延長溝を挟み前記切断溝とは反対側の前記基板又は前記化合物半導体部の下面に形成された補助電極と、
前記電極のうちの1つと前記補助電極とを電気的に接続する接続導体とを備えることを特徴とする半導体装置。 A compound semiconductor portion of a nitride-based compound semiconductor including a two-dimensional electron gas layer;
A cutting groove formed to divide the two-dimensional electron gas layer from an upper surface of the compound semiconductor portion, and forming a first portion and a second portion in the compound semiconductor portion;
An extension groove that is dug from the lower surface of the second portion of the compound semiconductor portion to a position higher than the cutting groove, and forms a third portion and a fourth portion in the second portion of the compound semiconductor portion; ,
An input / output or control electrode formed on the first portion of the compound semiconductor portion;
An auxiliary electrode formed on the lower surface of the substrate or the compound semiconductor portion on the opposite side of the cutting groove across the extension groove;
A semiconductor device comprising: a connection conductor that electrically connects one of the electrodes to the auxiliary electrode.
前記第1の基板の一方の主面に形成されるとともに、2次元電荷ガス層を含む第1の化合物半導体部と、
前記第1の化合物半導体部の表面にオーミック接続された入出力用の電極と、
導電性の第2の基板と、
前記第2の基板の一方の主面に形成された第2の化合物半導体部と、
前記第2の化合物半導体部の表面に形成された補助電極と、
前記電極と前記補助電極とを電気的に接続する接続導体とを備え、
前記第1の基板の他方の主面と前記第2の基板の他方の主面とが貼り合わされていることを特徴とする半導体装置。 A conductive first substrate;
A first compound semiconductor portion formed on one main surface of the first substrate and including a two-dimensional charge gas layer;
An input / output electrode ohmically connected to the surface of the first compound semiconductor portion;
A conductive second substrate;
A second compound semiconductor portion formed on one main surface of the second substrate;
An auxiliary electrode formed on the surface of the second compound semiconductor portion;
A connection conductor for electrically connecting the electrode and the auxiliary electrode;
A semiconductor device, wherein the other main surface of the first substrate and the other main surface of the second substrate are bonded together.
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JP2007231751A JP2009064972A (en) | 2007-09-06 | 2007-09-06 | Semiconductor device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011204984A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Renesas Electronics Corp | Field-effect transistor |
JP2012044113A (en) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
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2007
- 2007-09-06 JP JP2007231751A patent/JP2009064972A/en active Pending
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