JP2014045154A

JP2014045154A - 半導体装置

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Publication number: JP2014045154A
Application number: JP2012188094A
Authority: JP
Inventors: Hironori Aoki; 宏憲青木
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2014-03-13
Anticipated expiration: 2032-08-28
Also published as: JP6047998B2

Abstract

【課題】リーク電流を十分に抑制することができる半導体装置を提供する。
【解決手段】基板と、基板上に形成され、主電流の電流通路となる窒化物系化合物半導体層と、窒化物系化合物半導体層上に配置され、主電流通路に電流を流す第1及び第2の主電極と、第1及び第2の主電極を囲むように窒化物系化合物半導体層上に配置された外周電極の基部と、窒化物系化合物半導体層上に絶縁層を介して設けられ、且つ平面的に見て外周電極から外側に延伸した外周電極の延伸部と、を有することを特徴とする半導体装置。
【選択図】図１

Description

本発明は基板上に窒化物系化合物半導体を形成した半導体装置に関する。

窒化ガリウム系等の窒化物系化合物半導体は絶縁破壊電界が高いことから、低損失の高耐圧パワーデバイス等への応用が期待されている。そのために、特性が良好なだけでなく、安価にデバイスを作成することが望まれている。これらの点を鑑みて、窒化物系化合物半導体層の成長基板として、窒化物系単結晶基板ではなく、大口径基板の製造が容易で安価なシリコン（Ｓｉ）基板等を用いることが望まれている。例えば、シリコン基板上に周知の有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法などを用いて形成された窒化物系半導体装置が特許文献１等で開示されている。このような窒化物系半導体装置は窒化物半導体層を厚く形成すると、クラック等を生じ易くなり、あまり厚く形成することができない。その結果、窒化物半導体層の厚みがソース電極とドレイン電極との間隔に比べて十分に小さいと、例えば半導体装置のオフ（ＯＦＦ）状態において、ドレイン電極からバッファ層やシリコン（Ｓｉ）基板を経由してソース電極に流れ込むリーク電流が発生し易いという問題がある。

また、窒化物半導体装置の端部は一般的にドライエッチングを用いて窒化物系化合物半導体層の上面にメサ形状を形成したり、トレンチ形状を形成したりして素子分離（外周分離）構造を形成しているが、ドライエッチングを用いて外周分離構造を形成しているために、窒化物系化合物半導体層の側壁に結晶欠陥等が生じる。その結果、窒化物系化合物半導体層に形成した外周分離構造近傍は、窒化物半導体層の他の部分に比べて低抵抗となることでリーク電流が流れる通路となり、窒化物半導体装置の耐圧の低下や破壊の原因となっていた。このような問題を解決する手段として、例えば、特許文献２の方法がある。特許文献２の窒化物半導体装置は、ソース電極よりも窒化物系化合物半導体層の端部側に外周電極を配置し、半導体装置がオフ時に外周電極によってチャネル領域に達する空乏層を生じさせ、窒化物系化合物半導体層の端部からソース電極へ流れるリーク電流を抑制する構造が開示されている。

特開２００６−５００５号公報特開２００９−６００４９号公報

しかしながら、特許文献２の半導体装置は、外周電極で空乏化させることによってリーク電流を低減することは考慮されているが、ドレイン電極から基板又はバッファ層を経由して窒化物半導体層の端部に至る経路が低インピーダンスである場合、窒化物半導体層の側壁部はドレイン電極に近い数値まで電位が高くなり、窒化物半導体層の側壁部に高電界が発生してしまう。その結果、リーク電流を十分に抑制することができないという問題がある。

本発明は、上記従来技術の状況に鑑み、リーク電流を十分に抑制することができる半導体装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係る半導体装置は、
基板と、
基板上に形成され、主電流の電流通路となる窒化物系化合物半導体層と、
窒化物系化合物半導体層上に配置され、主電流通路に電流を流す第1及び第2の主電極と、
第1及び第2の主電極を囲むように窒化物系化合物半導体層上に配置された外周電極の基部と、
窒化物系化合物半導体層上に絶縁層を介して設けられ、且つ平面的に見て前記外周電極から外側に延伸した外周電極の延伸部と、
を有することを特徴とする。

本発明に係る半導体装置によれば、第1の外周電極の基部から外周分離溝側に向かって延伸する外周電極の第１の延伸部が絶縁層上に形成されていることによって、窒化物系化合物半導体層の第1の外周電極の基部から外周分離溝側に向かう電界集中を緩和し、第1の外周電極と外周分離溝との間に流れるリーク電流を抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の模式的な断面構造図である。本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の模式的な断面構造図である。

以下、本発明の実施の形態の半導体装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。また、以下に示す第１及び第２の実施例は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、様々な変更を加えることができる。

図１は、本発明に係る実施例１を説明する半導体装置３０である。
図１に示す半導体装置３０は、基板１と、基板１の上に形成された緩衝層２と、GaN等の窒化ガリウム系半導体から成る電子走行層（チャネル層）３と、AlGaN等の窒化ガリウム系半導体から成る電子供給層（バリア層）４と、電子供給層４と電子走行層３との界面近傍に生じる２次元電子ガス層２０と、半導体装置の外周を規定するためのトレンチ分離から成る外周分離構造１３と、半導体装置３０を平面的に見て外周分離構造１３の内側に外周電極８とを備える。

半導体装置３０を平面的に見て外周電極８の内側には、２次元電子ガス層２０と電気的に接続されている第1の主電極１２と、２次元電子ガス層２０と電気的に接続され且つ第1の主電極１２を外側から囲むように配置された第２の主電極９と、半導体装置の第1の主電極９と第２の主電極１２との間に流れる主電流を制御するために第1の主電極１２と第２の主電極９との間に配置された制御電極１０とを備える。

以下、第１の主電極１２がドレイン電極、第２の主電極９がソース電極、制御電極１０がゲート電極の場合について例示的に説明するが、第１の主電極１２がソース電極、第２の主電極９がドレイン電極、制御電極１０がゲート電極であっても良い。

以下に、図１に示した半導体装置３０の構成について説明する。基板１は、シリコン、シリコンカーバイト（SiC）、GaN等の窒化ガリウム系半導体から成る。例えば、シリコン基板はｐ型不純物を添加した基板が使用される。

緩衝層２は、格子定数及び熱膨張係数が互いに異なる複数の窒化物系化合物半導体が積層された構造を採用することができる。例えば、緩衝層２として、組成比が互いに異なるＡｌＧａＮ層を１つの組として積層した多層膜の緩衝層やＡｌＮ層とＧａＮ層を１つの組として複数回積層された多層膜の緩衝層などを使用する。また、ＡｌＮ層とＧａＮ層が交互に複数回積層形成された第１の多層膜と第２の多層膜との間に第１及び第２の多層膜よりも厚い窒化物系化合物半導体層を配置した間欠バッファ構造を採用することも可能である。

緩衝層２上の電子走行層３はノンドープのＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）等の窒化物系化合物半導体から構成され、電子供給層４はｎ型またはノンドープのＡｌＹＧａ１−ＹＮ（Ｘ＜Ｙ≦１）等の電子走行層３とは異なる組成から構成され、電子走行層３よりもバンドギャップが大きく、且つ電子走行層３と格子定数の異なる窒化物系化合物半導体から構成される。なお、電子走行層１０と電子供給層１１との界面近傍に二次元電子ガス（２ＤＥＧ）層２０が発生する。また、図１では電子供給層４の上にｎ型ＡｌｚＧａ１−ｚＮ（０≦ｚ≦１、ｚはＹと異なる）等から構成されるキャップ層５を配置している。キャリア供給層４の膜厚は、キャリア走行層３よりも薄い例えば５〜５０ｎｍ程度、より好ましくは５〜３０ｎｍ程度である。キャップ層５は数ｎｍ程度である。

なお、電子供給層４とＧａＮからなる電子走行層３との間にアンドープＡｌＮからなるスペーサ層を配置してもよい。また、ソース電極９とドレイン電極１２と電子供給層４との間に、図１では図示していないが、例えばｎ型ＡｌＧａＮからなるコンタクト層を配置してもよい。スペーサ層は、二次元電子ガス層２０と電子供給層４に残されたイオン化ドナーによる正電荷との間に働くクーロン相互作用を低減する効果や、電子供給層４の不純物が電子走行層３に拡散することを防ぐ効果がある。コンタクト層は、ソース電極９とドレイン電極１２と電子供給層４との接触抵抗の低減に寄与する。図１において、ソース電極９とドレイン電極１２は二次元電子ガス層２０と接するように、キャップ層５及び電子供給層４を貫通して電子走行層３に達する彫り込み溝が形成されており、この彫り込み溝内にソース電極９とドレイン電極１２が埋め込まれている。

半導体装置３０は、ソース電極９とドレイン電極１２との間で電子供給層４上に配置され、Ｎｉ／Ａｕ等の材料で構成される制御電極（ゲート電極）１０を更に備える。制御電極１０の基部１０Ａは、電子走行層３を通ってソース電極９とドレイン電極１２間に流れる主電流を制御する。制御電極１０の基部１０Ａと電子供給層４との間にはｐ型ＡｌＰＧａ１−ＰＮ（０≦Ｐ＜１）、ｐ型金属酸化物等のｐ型材料膜、又はＡｌ２Ｏ３等の絶縁膜からなる下地膜１１を設けているが、下地膜１１を設けなくても良い。例えば、半導体装置３０をノーマリオフ型の半導体装置とする場合、制御電極１０の基部１０Ａ下の電子供給層４は傾斜した側面と傾斜した側面との間に挟まれた底部からなる凹部が形成されており、凹部の底部に相当する電子供給層４の厚みは薄くなっている。これよって、制御電極１０の基部１０Ａ下の下地膜１１と合わせることによって、制御電極１０の基部１０Ａ下の２次元電子ガス層２０が遮断され、半導体装置３０はノーマリオフを実現することができる。なお、このとき、キャップ層５の側面も傾斜した側面を有し、その上にも制御電極１０及び下地膜１１を設けても良い。

キャップ層５上には絶縁膜６が配置されている。なお、図１で示すように、制御電極１０の基部１０Ａから段差を有するように、制御電極１０の延伸部１０Ｂが絶縁膜６上にも延伸して配置されており、周知のゲート・フィールド・プレートを構成している。ゲート・フィールド・プレートは制御電極１０のドレイン電極１２側だけではなくソース電極９側にも延伸部１０Ｂが絶縁膜６上に延伸して配置されていても良い。なお、ソース・ゲート間電圧よりもドレイン・ゲート間電圧の方が大きいので、ゲート・フィールド・プレートについて、ドレイン電極１２側の延伸部１０Ｂがソース電極９側の延伸部１０Ｂよりも緩やかであり、且つソース電極９側の延伸部１０Ｂよりもドレイン電極１２側の延伸部１０Ｂが長く延びていることが望ましい。よって、ドレイン電極１２側の制御電極１０の延伸部１０Ｂはキャップ層５上面から絶縁膜６の傾斜面、そして絶縁膜６の上面へと段々に延伸していることが望ましい。

半導体装置３０には、図１で示すように、電子供給層４上のソース電極９と外周分離構造１３との間に、制御電極１０と同じＮｉ／Ａｕ等の材料で構成される外周電極７を更に備える。リーク電流を良好に抑制するため、外周電極７の基部７Ａと電子供給層４との間にはｐ型ＡｌＰＧａ１−ＰＮ（０≦Ｐ＜１）、ｐ型金属酸化物等のｐ型材料膜、又はＡｌ２Ｏ３等の絶縁膜からなる下地膜８を設けているが、下地膜８を設けなくても良い。
外周電極７は、リーク電流を抑制するため、ソース電極９と同電位、又はソース電極９よりも低い電位（例えば負電位）が印加できるようにしても良い。さらに、外周電極７の延伸部７Ｂが外周電極７の基部７Ａから外周分離構造１３側の絶縁膜６上へと延伸して配置されており、外周電極７近傍の電界を緩和している。外周電極７の延伸部７Ｂは外周電極７の外周分離構造１３側だけではなくソース電極９側にも延伸部が絶縁膜６上に延伸して配置されていても良い。なお、ソース・ゲート間電圧よりも外周分離構造１３・ソース間電圧の方が大きいので、外周分離構造１３側の延伸部７Ｂがソース電極９側の延伸部７Ｂよりも緩やかであり、且つソース電極９側の延伸部７Ｂよりも外周分離構造１３側の延伸部７Ｂが長く延びていることが望ましい。よって、外周分離構造１３側の外周電極７の延伸部７Ｂはキャップ層５の上面から絶縁膜６の傾斜面、絶縁膜６の上面へと段々に延伸しており、外周分離構造１３側の外周電極７の延伸部７Ｂは、階段状に形成されていることが望ましい。また、制御電極１０の基部１０Ａと外周電極７の基部７Ａにおける断面形状、制御電極１０の延伸部１０Ｂと外周電極７の延伸部７Ｂにおける断面形状の少なくとも何れか一方を同じとしても良い。また、制御電極１０と同様に、外周電極７の基部７Ａ下の電子供給層４は傾斜した側面と傾斜した側面との間に挟まれた底部からなる凹部が形成されており、外周電極７の基部７Ａ下の凹部の底部に相当する電子供給層４の厚みは薄くなっている。上記リーク電流を良好に抑制することができる。ちなみに、外周電極７の基部７Ａ下の凹部は２次元電子ガス層２０を遮断するために２次元電子ガス層２０を貫通し、外周電極７の基部７Ａ下の凹部の底部は、外周電極７の基部７Ａ下の凹部の周囲の２次元電子ガス層２０よりも下にあっても良い。

外周分離構造１３は、半導体装置の外周を規定するためのトレンチ分離から成る。外周分離構造１３は、２次元電子ガス層２０が形成される位置よりも深くなるように、少なくとも電子供給層４より位置までエッチングされた溝である。少なくとも電子供給層４より位置までエッチングされた溝とすることで、外周分離構造１３の領域には２次元電子ガス層２０が形成されず、半導体装置の端部と外周分離構造１３の内側とを良好に遮断することができる。更に、２次元電子ガス層２０が遮断されていることによって、複数の素子領域を形成することができ、複数の窒化物系化合物半導体素子から成る半導体装置とすることができる。ただし、外周分離構造１３は、２次元電子ガス層２０の形成される位置よりも深くしなくても良い。
また、半導体装置が１つの特性を有する窒化物系化合物半導体素子で構成されている場合、外周分離構造１３は無くても良い。なお、窒化物半導体層の最も外側の側壁は半導体装置を形成する際にダイシングによって切断されるため、窒化物半導体層の最も外側の側壁に結晶欠陥が生じ易く、リーク電流が生じる原因ともなる。そこで、半導体装置が１つの特性を有する窒化物系化合物半導体素子で構成されている場合においても、外周分離構造１３を設けることが好ましい。
また、半導体装置が複数の特性を有する窒化物系化合物半導体素子で構成されている場合、外周分離構造１３が素子分離領域として機能する。

図２で示すように、半導体装置３０を平面的に見て、ドレイン電極１２は、ドレインパッド電極１２０から櫛形状に複数枝分かれしている。ドレインパッド電極１２０と反対側にソースパッド電極９０を有する。ソース電極９はドレインパッド電極１２０及びドレイン電極１２をソース電極パッド９０とで囲むように形成された部分と、隣接したドレイン電極１２の枝分かれした部分間に延在するように、ソースパッド電極９０から櫛形状に枝分かれした部分とを有する。ソース電極９よりも内側には、ドレインパッド電極と同じ側に制御パッド電極１００を有する。制御電極１０はソース電極９よりも内側であって、ソース電極９とドレイン電極１２との間に制御パッド電極１００から延びるように有する。更に、ソース電極９、ソースパッド電極９０を囲むように外周電極７を有する。つまり、外周電極７は、ソースパッド電極９０・ソース電極９・制御電極１０・制御パッド電極１００・ドレイン電極１２・ドレインパッド電極１２０よりも外側に設けられている。外周分離構造１３が外周電極７を囲むように更にその外側に配置されている。

次に、本発明の第１の実施形態の半導体装置３０の効果について説明する。
窒化物系化合物半導体装置が逆バイアスされた状態（即ち、ＦＥＴがオフの状態）において、特許文献２と同様に、半導体装置３０の外周電極７にソース電極９と同電位又はソース電極９よりも低い電位を印加する。半導体装置３０の外周電極７は、外周電極７直下の２次元電子ガス層２０が空乏化して遮断することによって、ドレイン電極１２から緩衝層２や基板１、外周分離構造１３、そして２次元電子ガス層２０を経由してソース電極９に流れるリーク電流を抑制する。しかし、特許文献２の場合、高電圧が印加されると、リーク電流が流れる経路が低インピーダンスの場合、外周分離構造１３もドレイン電極１１と同様に高電位となり、ドレイン電極１１端だけではなく外周分離構造１３との界面近傍にも電界集中が生じ、半導体装置３０のリーク電流が増加してしまうことが発明者によって発見された。

そこで、図１及び図２に示した本発明の窒化物系化合物半導体装置において、フィールド・プレートとして機能する外周電極７の延伸部７Ｂを外周分離構造１３側の絶縁層上に形成し、外周電極７直下から外周分離構造１３方向に延びる空乏層の広がりを緩やかにし、外周電極７近傍の電界集中を抑制することができる。また、図１及び図２に示した半導体装置３０の外周電極７においては、ソース電極７側に比べて外周分離構造１３側の延伸部７Ｂが緩やかであり、且つ長い。外周電極７の延伸部７Ｂをこのように形成することによって、半導体装置３０のチップサイズを出来る限り大きくすることなく、より良好にリーク電流を抑制することができる。

また、図１及び図２に示した半導体装置３０においては、いわゆる電流コラプス現象によるオン抵抗の増大を抑制できる。電流コラプス現象は、制御電極１０とドレイン電極１２間への逆バイアス印加（オフ）後にオン抵抗が増大する現象である。このオン抵抗の増大は、逆バイアス（オフ）時に窒化物半導体層内部の欠陥にトラップされた電子が２次元電子ガス層２０や窒化物半導体層に蓄えられる電荷を減少させることにより生じるといわれている。図１及び図２に示した半導体装置３０では、窒化物半導体層内部の欠陥にトラップされた電子が、オン状態時に、ダメージを受けたことで比較的低抵抗となっている窒化物半導体層の端面である外周分離構造１３近傍の電界集中を緩和できるので、逆バイアス印加（オフ）後のオン抵抗の増大も抑制できる。

また、制御電極１１と同様に、外周電極７の基部７Ａ下の電子供給層４の上面は傾斜した側面と傾斜した側面との間に挟まれた底部からなる凹部が形成されており、外周電極７の基部７Ａ下の凹部の底部に相当する電子供給層４の厚みは薄くすることによって、リーク電流を良好に抑制することができる。
また、ソース・ゲート間電圧よりも外周分離構造１３・ソース間電圧の方が大きいので、外周分離構造１３側の延伸部７Ｂがソース電極９側の延伸部７Ｂよりも緩やかであり、且つソース電極９側の延伸部７Ｂよりも外周分離構造１３側の延伸部７Ｂが長く延びている。これによって、できる限りチップサイズを小さくし、良好にリーク電流を抑制することができる。

（第２の実施の形態）
図３に本発明の第２の実施の形態に係る窒化物系化合物半導体装置を示す。図３に示した半導体装置において、外周分離構造１３とソース電極９との間の距離がソース電極９とドレイン電極１２との間の距離以上の長さとすることが、図２で示した本発明の第１の実施の形態と異なる。その他の構成については、図１及び図２で示した本発明の第１の実施の形態に係る窒化物系化合物半導体装置と同様である。

ドライエッチングを用いて外周分離構造１３を形成しているために、従来構造では、外周分離構造１３近傍の窒化物系化合物半導体層には、結晶欠陥等が生じ易い。結晶欠陥が生じた外周分離構造１３近傍は、窒化物半導体層の他の部分に比べて低抵抗領域となってしまうので、例えばドレイン電極１２から外周分離構造１３までのリーク電流通路が低インピーダンスの場合、ドレイン電極１２に所定の電位を印加すると、外周分離構造１３の電位がドレイン電極１２と同程度の高電位にまで持ち上がってしまう。そこで、外周分離構造１３とソース電極９との間の距離がソース電極９とドレイン電極１２との間の距離以上の長さとすることで、例えばドレイン電極１２から外周分離構造１３までのリーク電流通路が低インピーダンスの場合においても、外周分離構造１３とソース電極９との間の耐圧を良好に確保し、リーク電流をより抑制することができる。

同様に、外周分離構造１３と外周電極７の基部７Ａとの間の距離が制御電極の基部１０Ａとドレイン電極１２との間の距離以上の長さとすることが望ましい。

上記のように、本発明は第１乃至第２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。

例えば、キャリア走行層３及びキャリア供給層４には、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ以外のＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＧａＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＮ、ＧａＡｓＰ等のIII−Ｖ属化合物半導体、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）等のII−VI化合物半導体、若しくは更に別の化合物半導体を採用可能である。

また、キャリア供給層４をｐ型半導体からなる正孔（ホール）供給層に置き換えることができる。この場合、２次元電子ガス層２０に対応する領域に２次元キャリアガス層として２次元正孔ガス層２０´が生じる。

更に、基板１がシリコン基板以外の導電性基板である場合や、窒化ガリウム系化合物半導体の下に絶縁性の低い層がある場合等にも、本発明は適用可能である。更に、基板１の下面に背面電極を設けてもよい。
また、外周分離構造１３と外周電極７との間に、２次元電子ガス層２０に到達しない程度の外周分離構造１３よりも浅い溝１３aを別途形成しても良い。溝１３aを形成することによって、溝１３a直下の２次元電子ガス層２０の濃度が低下するので、外周分離構造１３と外周電極７との間のリーク電流を抑制することができる。

また、第１乃至第２の実施の形態はＨＥＭＴを例に説明したが、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）の場合にも、本発明は適用可能である。

また、第１乃至第２の実施の形態の外周分離構造１３をトレンチ構造で説明したが、メサ構造の場合にも、本発明は適用可能である。

また、第１乃至第２の実施の形態の外周電極７と制御電極１０、外周電極７直下の下地層８と制御電極１０直下の下地層１１の両方は同じ材料で形成した例で説明したが、少なくともどれか一方を異なる材料で形成しても良い。また、下地層８、１１の少なくとも何れか一方を削除しても良い。

また、１つの半導体装置３０は外周分離構造１３及び外周電極７を１つ備えても良いが、半導体装置３０が複数の素子構造から構成されている場合、外周分離構造１３及び外周電極７を各々の素子を囲むように備えても良い。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…基板
２…緩衝層
３…電子走行層
４…電子供給層
５…キャップ層
６…絶縁層
７…外周電極
８…（外周電極の）下地層
９…ソース電極
１０…制御電極
１１…（制御電極の）下地層
１２…ドレイン電極
１３…外周分離構造
２０…２次元電子ガス層

Claims

基板と、
前記基板上に形成され、主電流の電流通路となる窒化物系化合物半導体層と、
前記窒化物系化合物半導体層上に配置され、前記主電流通路に電流を流す第1及び第2の主電極と、
前記第1及び第2の主電極を囲むように前記窒化物系化合物半導体層上に配置された外周電極の基部と、
前記窒化物系化合物半導体層上に絶縁層を介して設けられ、且つ平面的に見て前記外周電極から外側に延伸した外周電極の延伸部と、
を有することを特徴とする半導体装置。
前記外周電極の延伸部よりも外側の窒化物系化合物半導体層の領域に外周分離溝を有することを特徴とする請求項１の半導体装置。
前記第１の電極と第２の電極との間の距離は、前記第２の電極と前記外周分離溝との間の距離以下であることを特徴とする請求項２の半導体装置。
前記第１の電極と第２の電極との間の距離は、前記外周電極と前記外周分離溝との間の距離以下であることを特徴とする請求項２の半導体装置。
前記窒化物系化合物半導体層は
第１の窒化物系化合物半導体層と、
前記第１の窒化物系化合物半導体層上に形成され、前記第１の窒化物系化合物半導体層と異なる組成を有する第２の窒化物系化合物半導体層と、
前記第１の窒化物系化合物半導体層と前記第２の窒化物系化合物半導体層との界面近傍の２次元電子ガス層とを有し、
前記外周分離溝は、前記２次元電子ガス層よりも深いことを特徴とする請求項２〜４何れか１項を満足する半導体装置。
前記外周電極は、前記外周電極の基部から前記第２の電極側に延伸し、且つ前記窒化物系化合物半導体層上に絶縁層を介して設けられた外周電極の前記第２の電極側に延伸する延伸部を更に有し、
前記第２の電極側に延伸する延伸部は前記外側に延伸する延伸部より短いことを特徴とする請求項１〜５何れか１項を満足する半導体装置。
前記第１の電極は前記第２の電極よりも高電位が印加される電極であって、
前記外周電極は前記第２の電極と同電位以下の電位が印加されることを特徴とする請求項１〜６何れか１項を満足する半導体装置。
前記外周電極の下の窒化物系化合物半導体層の上面領域には、凹部が形成されており、
前記凹部の底部に前記外周電極の基部が配置されていることを特徴とする請求項１〜７何れか１項を満足する半導体装置。