JP2011243978A - 窒化物系半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ドレイン電極26とゲート電極28との間に設けられたSBD金属電極30がAlGaN層20とショットキー接合されている。また、SBD金属電極30とソース電極24とが接続されており、電気的に短絡している。これにより、ゲート電極28にオフ信号が入ると、MOSFET部32がオフ状態となり、MOSFET部32のドレイン側の電圧がドレイン電極26の電圧値と近くなる。ドレイン電極26の電圧が上昇すると、SBD金属電極30の電圧値が、MOSFET部32のドレイン側の電圧値よりも低くなるため、SBD金属電極30によってMOSFET部32のドレイン側とドレイン電極26とが電気的に切断される。
【選択図】図1
Description
以下、図面を参照して本実施の形態の窒化物系半導体装置について詳細に説明する。なお、本実施の形態は本発明の半導体装置の一例であり、本実施の形態により本発明が限定されるものではない。
第2の実施の形態の窒化物系半導体素子は、第1の実施の形態の窒化物系半導体素子10と略同様の構成及び動作であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分のみ詳細に説明する。
第3の実施の形態の窒化物系半導体素子は、第1の実施の形態の窒化物系半導体素子10及び第2の実施の形態の窒化物系半導体素子50と略同様の構成及び動作であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分のみ詳細に説明する。
第4の実施の形態の窒化物系半導体素子は、第1の実施の形態〜第3の実施の形態の窒化物系半導体素子(窒化物系半導体素子10、50、60)と略同様の構成及び動作であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分のみ詳細に説明する。
第5の実施の形態の窒化物系半導体素子は、第1の実施の形態〜第4の実施の形態の窒化物系半導体素子(窒化物系半導体素子10、50、60、70)と略同様の構成及び動作であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分のみ詳細に説明する。
第6の実施の形態の窒化物系半導体素子は、第1の実施の形態〜第5の実施の形態の窒化物系半導体素子(窒化物系半導体素子10、50、60、70、80)と略同様の構成及び動作であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分のみ詳細に説明する。
第7の実施の形態の窒化物系半導体素子は、第1の実施の形態〜第6の実施の形態の窒化物系半導体素子(窒化物系半導体素子10、50、60、70、80、90)と略同様の構成及び動作であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分のみ詳細に説明する。
第8の実施の形態の窒化物系半導体素子は、第1の実施の形態〜第7の実施の形態の窒化物系半導体素子(窒化物系半導体素子10、50、60、70、80、90、100)と略同様の構成及び動作であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分のみ詳細に説明する。
第9の実施の形態の窒化物系半導体素子は、第1の実施の形態〜第8の実施の形態の窒化物系半導体素子(窒化物系半導体素子10、50、60、70、80、90、100、110)と略同様の構成及び動作であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分のみ詳細に説明する。
12 基板
14 バッファ層
16 GaN層
18 2DEG層
20 AlGaN層(電子供給層)
21、51 リセス部
22、52、122 ゲート絶縁膜
24 ソース電極
26 ドレイン電極
28 ゲート電極
30、72 SBD金属電極
32 MOSFET部
64 p−AlGaN層
92、102 電子供給層、92−A、102−A GaN層、 92−B、102−B AlN層、102−C AlN層
124 電界緩和層
132 キャップ層
Claims (14)
- 基板と、
前記基板上に形成されたバッファ層と、
前記バッファ層上に形成された窒化物系化合物より成る電子走行層と、
前記電子走行層上に形成され、前記電子走行層とはバンドギャップエネルギーが異なり、かつ、少なくとも一層からなる電子供給層と、
前記電子供給層の表面から少なくとも前記電子供給層に到るまでの領域に形成されたリセス部と、
前記電子供給層上に前記リセス部を挟んで対向する位置に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記リセス部内部を覆うように、前記リセス部から前記電子供給層の表面にわたって形成されたゲート絶縁膜と、
前記リセス部内の前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極と前記ドレイン電極との間に形成され、かつ前記ソース電極に接続されて前記ソース電極にキャリアを輸送するためのキャリア輸送用電極と、
を備えた窒化物系半導体装置。 - 前記キャリア輸送用電極が、前記電子供給層及び前記電子走行層の少なくとも一方とショットキー接合されている、請求項1に記載の窒化物系半導体装置。
- 前記電子供給層の表面から前記電子供給層内部または前記電子走行層内部に到る深さまでの領域に前記キャリア輸送用電極が形成されている請求項2に記載の窒化物系半導体装置。
- 前記電子供給層とpn接合する半導体層を備え、前記半導体層上に前記キャリア輸送用電極がオーミック接合されている、請求項1に記載の窒化物系半導体装置。
- 前記ソース電極から前記リセス部の下部領域に到るまでの前記ゲート絶縁膜の下部領域に形成され、前記ソース電極に接続された第1のn+層と、
前記リセス部の下部領域から前記キャリア輸送用電極の手前に到るまでの前記ゲート絶縁膜の下部領域に形成され、前記キャリア輸送用電極に接続されていない第2のn+層と、
を備えた請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の窒化物系半導体装置。 - 前記ドレイン電極の下部領域の電子供給層及び電子走行層がn+層である、請求項5に記載の窒化物系半導体装置。
- 前記電子走行層は、アンドープのGaNからなり、厚さが2nm以上、かつ、500nm以下である、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の窒化物系半導体装置。
- 前記電子供給層は、AlGaNからなり、厚さが1nm以上、かつ、50nm以下である、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の窒化物系半導体装置。
- 前記電子走行層に発生する2次元電子ガスのキャリア濃度は2×1012cm−2以上、かつ、2×1013cm−2以下である、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の窒化物系半導体装置。
- 前記電子供給層は、組成が異なる少なくとも二種類の層が繰り返し積層された積層構造を有する、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の窒化物系半導体装置。
- 前記電子供給層は、前記電子走行層との間に、AlNからなる層を備えた、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の窒化物系半導体装置。
- 前記リセス部の周囲を除いた、前記電子供給層と前記ゲート絶縁膜との間の領域に、電界緩和層を備え、
前記ゲート絶縁膜は、前記電子供給層と前記電界緩和層との段差に応じた多段構造を有する、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の窒化物系半導体装置。 - 前記電子供給層の表面の少なくとも、前記ソース電極、前記ドレイン電極、及び前記キャリア輸送用電極が形成されない領域に、GaNよりなるキャップ層を備えた、請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の窒化物系半導体装置。
- 前記ソース電極、前記ドレイン電極、及び前記キャリア輸送用電極が形成された前記電子供給層の表面を覆うように形成された保護膜を備えた、請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の窒化物系半導体装置。
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