JP2016136547A - Field effect transistor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば、窒化物半導体層上にソース電極、ドレイン電極およびゲート電極が形成された電界効果トランジスタに関する。 The present invention relates to a field effect transistor in which a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode are formed on a nitride semiconductor layer, for example.
従来、電界効果トランジスタとしては、特開2004−200248号公報(特許文献1)に記載されたものがある。この電界効果トランジスタは、窒化物半導体層上にソース電極とドレイン電極が離間して形成され、このソース電極とドレイン電極との間にゲート電極が形成され、窒化物半導体層上に第1の絶縁膜と第2の絶縁膜が積層されている。 Conventionally, as a field effect transistor, there exist some which were described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-200248 (patent document 1). In this field effect transistor, a source electrode and a drain electrode are formed on a nitride semiconductor layer so as to be separated from each other, a gate electrode is formed between the source electrode and the drain electrode, and a first insulation is formed on the nitride semiconductor layer. A film and a second insulating film are stacked.
この電界効果トランジスタは、ゲート電極がフィールドプレート構造であり、第1の絶縁膜をシリコン窒化膜で形成することにより電流コラプスを抑えようとしている。この電流コラプスとは、GaN系半導体素子において、特に、問題になっているもので、低電圧動作でのトランジスタのオン抵抗と比べて、高電圧動作でのトランジスタのオン抵抗が著しく高くなってしまう現象である。 In this field effect transistor, the gate electrode has a field plate structure, and an attempt is made to suppress current collapse by forming the first insulating film with a silicon nitride film. This current collapse is a particular problem in GaN-based semiconductor devices, and the on-resistance of a transistor in high-voltage operation is significantly higher than the on-resistance of the transistor in low-voltage operation. It is a phenomenon.
しかしながら、上記従来の電界効果トランジスタでは、電流コラプス現象を抑えることができても、高電圧下ではリーク電流が生じて耐圧が低下し、素子破壊が発生するという問題がある。 However, the conventional field effect transistor has a problem that even if the current collapse phenomenon can be suppressed, a leakage current is generated under a high voltage, the breakdown voltage is lowered, and element breakdown occurs.
そこで、この発明の課題は、リーク電流を低減し、コラプス特性に優れ、さらには高電圧状態での素子破壊を抑制可能な電界効果トランジスタを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a field effect transistor that can reduce leakage current, has excellent collapse characteristics, and can suppress element breakdown in a high voltage state.
上記課題を解決するため、この発明の電界効果トランジスタは、
窒化物半導体層と、
上記窒化物半導体層上または上記窒化物半導体層内に少なくとも一部が形成されると共に互いに間隔をおいて配置されたソース電極およびドレイン電極と、
上記ソース電極と上記ドレイン電極との間で上記窒化物半導体層上に配置されていると共にショットキー接合のための基部と、この基部から上記ドレイン電極と上記ソース電極に向かって延在しているフィールドプレート部とを有するゲート電極と、
上記ソース電極と上記ドレイン電極との間で上記窒化物半導体層上に形成されていると共に、上記ゲート電極の上記フィールドプレート部の下で上記基部に隣接している端縁部を有する第1の絶縁膜と、
上記第1の絶縁膜上に形成されている第2の絶縁膜と
を備え、
上記第1の絶縁膜のソース電極側の端縁部は、上記ゲート電極の下部で、上記第2の絶縁膜のソース電極側の端縁部から上記窒化物半導体層に沿ってドレイン電極側に突き出ており、
上記第1の絶縁膜のドレイン電極側の端縁部は、上記ゲート電極の下部で、上記第2の絶縁膜のドレイン電極側の端縁部から上記窒化物半導体層に沿ってソース電極側に突き出ており、
上記第1の絶縁膜の膜厚は、20nm以上70nm以下であることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the field effect transistor of the present invention is
A nitride semiconductor layer;
A source electrode and a drain electrode which are at least partially formed on or in the nitride semiconductor layer and spaced apart from each other;
A base portion for Schottky junction is disposed between the source electrode and the drain electrode, and extends from the base portion toward the drain electrode and the source electrode. A gate electrode having a field plate portion;
A first electrode formed on the nitride semiconductor layer between the source electrode and the drain electrode and having an edge portion adjacent to the base portion under the field plate portion of the gate electrode; An insulating film;
A second insulating film formed on the first insulating film,
The edge of the first insulating film on the source electrode side is below the gate electrode, and extends from the edge of the second insulating film on the source electrode side along the nitride semiconductor layer to the drain electrode side. Stick out,
The edge of the first insulating film on the drain electrode side is below the gate electrode and extends from the edge of the second insulating film on the drain electrode side along the nitride semiconductor layer to the source electrode side. Stick out,
The first insulating film has a thickness of 20 nm to 70 nm.
また、一実施形態の電界効果トランジスタでは、上記第1の絶縁膜のソース電極側の端縁部と上記第2の絶縁膜のソース電極側の端縁部との間のソース電極側の突出長aと上記第1の絶縁膜のドレイン電極側の端縁部と上記第2の絶縁膜のドレイン電極側の端縁部との間のドレイン電極側の突出長bとの和cと、上記ゲート電極の上記基部の長さdとは、0<c/d<1を満たす。 Further, in the field effect transistor of one embodiment, the protruding length on the source electrode side between the edge on the source electrode side of the first insulating film and the edge on the source electrode side of the second insulating film. a sum c of the protrusion length b on the drain electrode side between the edge a on the drain electrode side of the first insulating film and the edge on the drain electrode side of the second insulating film, and the gate The length d of the base portion of the electrode satisfies 0 <c / d <1.
また、一実施形態の電界効果トランジスタでは、上記ゲート電極の直下に第3の絶縁膜を備えている。 In one embodiment, the field effect transistor includes a third insulating film immediately below the gate electrode.
この発明の電界効果トランジスタによれば、上記第1の絶縁膜の膜厚は、20nm以上70nm以下であるので、リーク電流を低減し、電流コラプス特性を抑制した上で、高電圧状態での素子破壊を抑制することができる。 According to the field effect transistor of the present invention, since the film thickness of the first insulating film is not less than 20 nm and not more than 70 nm, the leakage current is reduced, the current collapse characteristic is suppressed, and the element in the high voltage state Destruction can be suppressed.
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
(第1の実施形態)
図1は、この発明の第1実施形態の電界効果トランジスタを示す断面模式図である。この電界効果トランジスタは、GaN系HFETであり、図1に示すように、Si基板10上に、バッファ層11を介して、アンドープGaN層12とアンドープAlGaN層13とを順に形成している。アンドープGaN層12とアンドープAlGaN層13との界面に、2DEG(2次元電子ガス)が発生する。アンドープGaN層12とアンドープAlGaN層13は、窒化物半導体層の一例である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a field effect transistor according to a first embodiment of the present invention. This field effect transistor is a GaN-based HFET, and as shown in FIG. 1, an
なお、上記基板10は、Si基板に限らず、サファイア基板やSiC基板を用いてもよく、サファイア基板やSiC基板上に窒化物半導体層を成長させてもよい。または、GaN基板にAlGaN層を成長させる等のように、窒化物半導体からなる基板上に窒化物半導体層を成長させてもよい。また、適宜、バッファ層11を基板10と各層間に形成してもよい。また、アンドープGaN層12とアンドープAlGaN層13との間に層厚1nm程度のAlN層をヘテロ改善層として形成してもよい。また、AlGaN層13上にGaNキャップ層を形成してもよい。
In addition, the said board |
上記アンドープAlGaN層13を貫通して上記アンドープGaN層12内に達するリセス40が予め定められた間隔をあけて形成され、このリセス40上に、ソース電極31とドレイン電極32を形成している。ソース電極31とドレイン電極32との間にゲート電極33を形成している。
A
なお、上記リセス40を形成せずに、上記アンドープAlGaN層13上にソース電極31とドレイン電極32を形成してもよい。この場合は、上記アンドープAlGaN層13の厚さを例えば20nmとしてソース電極31とドレイン電極32をアニールすることでオーミックコンタクト可能にできる。また、上記アンドープAlGaN層13の厚さを例えば30nmとしてアンドープAlGaN層13のオーミックコンタクト部分に予めSiドープをしてn型化させることで電極のオーミックコンタクトを可能としてもよい。
Note that the
上記ソース電極31と上記ドレイン電極32との間で上記窒化物半導体層12,13上に、第1の絶縁膜21が形成され、上記第1の絶縁膜21上に第2の絶縁膜22が形成されている。第1、第2の絶縁膜21,22は、SiNを用いて形成してもよく、SiOを用いてもよい。
A first insulating
上記ゲート電極33は、一例として、WN層,W層が順に積層されたWN/W、WN/W/TiN、Pt、Ni、Pd、または、TiNで作製される。また、上記ソース電極31およびドレイン電極32は、Ti層,Al層が順に積層されたTi/Al、または、Ti/Al/TiN、または、Hf/Al上にHf/Auを積層したHf/Al/Hf/Auで作製される。
For example, the
上記ゲート電極33は、基部33aと、この基部33aから上記ドレイン電極32と上記ソース電極31に向かって延在しているフィールドプレート部33bとを有する。基部33aは、ソース電極31とドレイン電極32との間で窒化物半導体層12,13上に配置され、窒化物半導体層13とショットキー接合する。
The
上記第1の絶縁膜21は、端縁部21aを有する。この端縁部21aは、上記ゲート電極33の上記フィールドプレート部33bの下で上記基部33aに隣接している。
The first insulating
上記第1の絶縁膜21のソース電極31側の端縁部21aは、上記ゲート電極33の下部で、上記第2の絶縁膜22のソース電極31側の端縁部22aから上記窒化物半導体層12,13に沿ってドレイン電極32側に突き出ている。上記第1の絶縁膜21のドレイン電極32側の端縁部21aは、上記ゲート電極33の下部で、上記第2の絶縁膜22のドレイン電極32側の端縁部22aから上記窒化物半導体層12,13に沿ってソース電極31側に突き出ている。第1の絶縁膜21の膜厚は、20nm以上70nm以下である。
The
次に、上記構成の電界効果トランジスタの製造方法を説明する。 Next, a method for manufacturing the field effect transistor having the above configuration will be described.
まず、図2Aに示すように、Si基板10上に、MOCVD(有機金属気相成長)法を用いて、GaN、AlGaNからなるバッファ層11、アンドープGaN層12、アンドープAlGaN層13、を順に形成する。なお、上記基板10は、Si基板に限らず、サファイア基板やSiC基板を用いてもよく、サファイア基板やSiC基板上に窒化物半導体層を成長させてもよいし、GaN基板にAlGaN層を成長させる等のように、窒化物半導体からなる基板上に窒化物半導体層を成長させてもよい。また、適宜、バッファ層11を基板10と各層間に形成してもよい。
First, as shown in FIG. 2A, a
次に、上記アンドープAlGaN層13上に、プラズマCVD法を用いて、シリコン窒化膜からなる第1の絶縁膜21を30nm形成する。この第1の絶縁膜21の成長温度は、一例として、225℃としたが、200℃〜400℃の範囲で設定してもよい。また、上記第1の絶縁膜21の膜厚は、一例として、30nmとしたが、リーク電流の低減、電流コラプスの抑制、高圧状態での素子破壊の抑制のため、最終製品状態での膜厚が20nm〜70nmの範囲になるように設定する必要がある。
Next, a first insulating
次に、図2Bに示すように、上記第1の絶縁膜21上にフォトレジスト(図示せず)を形成し、露光、現像することにより、ゲート電極33下の開口を形成すべき領域の上記フォトレジストを除去し、このフォトレジストをマスクとして、バッファードフッ酸(BHF)を用いたウェットエッチングを行なう。次に、上記フォトレジストを剥離する。これにより、上記第1の絶縁膜21のうち、ゲート電極33下の開口を形成すべき領域を除去して、開口部21bを形成し、この開口部21bからアンドープAlGaN層13を露出させる。
Next, as shown in FIG. 2B, a photoresist (not shown) is formed on the first insulating
次に、図2Cに示すように、プラズマCVD(化学的気相成長)法により、第2の絶縁膜22となるシリコン窒化膜を全面に形成する。次に、図2Dに示すように、フォトレジスト(図示せず)を用いたパターニングにより、上記第2の絶縁膜22のうち、ゲート電極33下の開口を形成すべき領域の上記フォトレジストを除去する。次に、バッファードふっ酸(BHF)を用いたウェットエッチングを行い、上記第2の絶縁膜22を開口し、上記第1の絶縁膜21が突出した形状の開口部22bを作成する。次に、上記フォトレジストを剥離する。
Next, as shown in FIG. 2C, a silicon nitride film to be the second insulating
次に、図2Eに示すように、WN/W積層膜30を全面スパッタし、フォトリソグラフィでゲート電極33を形成すべき電極形成領域にレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジストパターンをマスクとして、ドライエッチングを行なって、上記電極形成領域以外のWN/W積層膜を除去して、図2Fに示すように、WN/W電極によるゲート電極33を形成する。
Next, as shown in FIG. 2E, the entire surface of the WN / W laminated
次に、フォトリソグラフィにより、リセス40を形成すべき領域が開口したフォトレジスト(図示せず)を形成し、このフォトレジストをマスクとして、ドライエッチングを行なう。これにより、図2Gに示すように、上記第2の絶縁膜22、上記第1の絶縁膜21およびアンドープAlGaN層13を貫通してアンドープGaN層12内まで達するリセス40を形成する。
Next, a photoresist (not shown) having an opening in the region where the
次に、フォトリソグラフィにより、ソース電極31,ドレイン電極32を形成すべき領域(上記リセス40の領域)が開口したフォトレジスト(図示せず)を形成し、このフォトレジスト上にTi,Alを順に蒸着し、リフトオフにより、図2Hに示すように、上記リセス40上にTi/Al電極によるソース電極31,ドレイン電極32を形成する。上記Ti/Al電極は、Ti層,Al層が順に積層された積層構造の電極である。次に、上記ソース電極31,ドレイン電極32を、熱処理してオーミック電極にする。この熱処理(オーミックアニール)の条件は、一例として500℃で30分としたが、上記熱処理の条件は、これに限らず、例えば、上記熱処理温度を、400℃〜600℃の範囲内で設定してもよい。
Next, by photolithography, a photoresist (not shown) in which a region where the
図3は、上記構成の電界効果トランジスタのゲート電極33下部の拡大図である。図4は、図3のA点、B点、C点の各点における電界強度の、第1の絶縁膜21の厚さによる違いを示したグラフである。
FIG. 3 is an enlarged view of the lower portion of the
第1の絶縁膜21の厚さが20nmより薄い場合、B点における電界強度は3.3MV/cm以上であり、ドレイン電極32に600V、ゲート電極33に−10Vを印加した高電圧状況下でトランジスタの破壊が生じた。解析の結果、B点を起点とする破壊痕が発見された。しかしながら、第1の絶縁膜21の厚さを20nm以上にすることによって、高電圧状況でもB点における電界が低減されたことにより、素子が破壊することはなかった。ただし、第1の絶縁膜21の膜厚が70nmを超えると、高電圧状況下で素子破壊が発生した。解析の結果、B点での破壊ではなく、C点を起点とする破壊が発見された。第1の絶縁膜21の膜厚が70nmを超えると、B点よりもC点の電界強度が高くなっており、それにより、破壊位置が変化したと考えられる。以上の結果から、第1の絶縁膜21を20nm以上70nm以下に設定することにより、高電圧状況下での素子の破壊を防止できることが判明した。
When the thickness of the first insulating
要するに、本願発明者は、窒化物半導体デバイスのリーク電流を低減し、電流コラプス特性を抑制した上で、高電圧状態での素子破壊を抑制するため鋭意検討を行ったところ、特許文献1において提案されている構造だけでは効果が不十分であり、窒化物半導体表面に形成する絶縁膜特性を詳細に規定しなければ、本願発明の課題は解決できないことを見出したのである。 In short, the inventor of the present application has made extensive studies to reduce the leakage current of the nitride semiconductor device, suppress the current collapse characteristic, and suppress the element breakdown in a high voltage state. It has been found that the effect of the present invention is insufficient with the structure alone, and the problem of the present invention cannot be solved unless the characteristics of the insulating film formed on the surface of the nitride semiconductor are specified in detail.
上記構成の電界効果トランジスタによれば、第1の絶縁膜21の膜厚を20nm以上70nm以下に設定することにより、リーク電流を低減し、電流コラプス特性を抑制した上で、高電圧状況下での電界の集中を緩和して素子の破壊を抑制することが可能となる。
According to the field effect transistor having the above configuration, by setting the film thickness of the first insulating
(第2の実施形態)
この発明の第2実施形態の電界効果トランジスタでは、図3に示すように、第1の絶縁膜21のソース電極31側の端縁部21aと第2の絶縁膜22のソース電極31側の端縁部22aとの間のソース電極31側の突出長aと第1の絶縁膜21のドレイン電極32側の端縁部21aと第2の絶縁膜22のドレイン電極32側の端縁部22aとの間のドレイン電極32側の突出長bとの和cと、ゲート電極33の基部33aの長さdとは、0<c/d<1を満たしている。これにより、高電圧状況下での電界の集中を緩和し、素子の破壊を抑制することが可能となる。
(Second Embodiment)
In the field effect transistor according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the
具体的に述べると、最終製品の状態で、ソース電極31側の突出長aとドレイン電極32側の突出長bとが、0.5μmとなるように、フォトリソグラフィの条件を調整によるフォトレジストの開口幅調整とウェットエッチング時間調整を実施した。一例として、0.5μmとしたが、高電圧状況下での素子破壊の抑制し、且つ、閾値電圧の単一化のためには、最終製品状態でのソース電極31側の突出長aとドレイン電極32側の突出長bとの和c(=a+b)とゲート電極33のショットキー接合の基部33aの長さdが、0<c/d<1を満たすように設定する必要がある。c/d=0の場合、B点における電界が高くなり、B点を起点とする破壊が確認された。一方、c/d≧1の場合、B点の電界強度の増加を抑制した上で、C点における電界強度をより低減することは可能となるが、ゲート電極33のショットキー接合の部分に対する、突出部のゲート電極33全体に対する影響が大きくなり、しきい値電圧が2段階になるなどの素子動作の安定性の低下を招くこととなる。本実施例では一例として、ソース電極31側の突出長aとドレイン電極32側の突出長bとが、0.5μmとしたが、0.2μm〜1.5μmの範囲でも同様の結果が得られた。また、ソース電極31側の突出長aとドレイン電極32側の突出長bは、a<b、a>b、a=b、のいずれでも同様の効果が得られた。
Specifically, in the final product state, the photoresist by adjusting the photolithography conditions so that the protruding length a on the
(第3の実施形態)
この発明の第3実施形態の電界効果トランジスタでは、図5に示すように、ゲート電極33の直下に第3の絶縁膜23を備えている。なお、この第3の実施形態において、上記第1の実施形態(図1)と同一の符号は、上記第1の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
(Third embodiment)
The field effect transistor according to the third embodiment of the present invention includes a third insulating
次に、上記構成の電界効果トランジスタの製造方法を説明する。 Next, a method for manufacturing the field effect transistor having the above configuration will be described.
まず、図2Aから図2Dに示すように、上記第1の実施形態と同様に製造する。次に、図6Aに示すように、プラズマCVD(化学的気相成長)法により、第3の絶縁膜23となるシリコン窒化膜を一例として20nm全面に形成する。ここでは、一例としてシリコン窒化膜を使用したが、シリコン酸化膜を用いてもよい。
First, as shown in FIG. 2A to FIG. 2D, it is manufactured in the same manner as in the first embodiment. Next, as shown in FIG. 6A, a silicon nitride film to be the third insulating
次に、図6Bに示すように、WN/W積層膜30を全面スパッタし、フォトリソグラフィでゲート電極33を形成すべき電極形成領域にレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジストパターンをマスクとして、ドライエッチングを行なって、上記電極形成領域以外のWN/W積層膜を除去して、図6Cに示すように、WN/W電極によるゲート電極33を形成する。
Next, as shown in FIG. 6B, the entire surface of the WN / W laminated
次に、フォトリソグラフィにより、リセス40を形成すべき領域が開口したフォトレジスト(図示せず)を形成し、このフォトレジストをマスクとして、ドライエッチングを行なう。これにより、図6Dに示すように、上記第2の絶縁膜22、上記第1の絶縁膜21およびアンドープAlGaN層13を貫通してアンドープGaN層12内まで達するリセス40を形成する。
Next, a photoresist (not shown) having an opening in the region where the
次に、フォトリソグラフィにより、ソース電極31,ドレイン電極32を形成すべき領域(上記リセス40の領域)が開口したフォトレジスト(図示せず)を形成し、このフォトレジスト上にTi,Alを順に蒸着し、リフトオフにより、図6Eに示すように、上記リセス40上にTi/Al電極によるソース電極31,ドレイン電極32を形成する。上記Ti/Al電極は、Ti層,Al層が順に積層された積層構造の電極である。次に、上記ソース電極31,ドレイン電極32を、熱処理してオーミック電極にする。この熱処理(オーミックアニール)の条件は、一例として500℃で30分としたが、上記熱処理の条件は、これに限らず、例えば、上記熱処理温度を、400℃〜600℃の範囲内で設定してもよい。
Next, by photolithography, a photoresist (not shown) in which a region where the
第3の絶縁膜23をゲート電極33の直下に延在させたことにより、第3の絶縁膜23が存在しない場合と比較し、素子の破壊を抑制したまま、高電圧状況下、ここでは、室温、ゲート電圧−10V、ドレイン電圧600Vの条件下で、ゲートリーク電流を4.1×10−7Aから5.4×10−9Aへと約2桁減少させることに成功した。本実施例では一例として第3の絶縁膜の膜厚を20nmとしたが、10nmから40nmの範囲で同様の効果が得られた。
By extending the third insulating
なお、この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記第1から上記第3の実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。 In addition, although specific embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be implemented within the scope of this invention. For example, the feature points of the first to third embodiments may be variously combined.
この発明の電界効果トランジスタは、
窒化物半導体層12,13と、
上記窒化物半導体層12,13上または上記窒化物半導体層12,13内に少なくとも一部が形成されると共に互いに間隔をおいて配置されたソース電極31およびドレイン電極32と、
上記ソース電極31と上記ドレイン電極32との間で上記窒化物半導体層12,13上に配置されていると共にショットキー接合のための基部33aと、この基部33aから上記ドレイン電極32と上記ソース電極31に向かって延在しているフィールドプレート部33bとを有するゲート電極33と、
上記ソース電極31と上記ドレイン電極32との間で上記窒化物半導体層12,13上に形成されていると共に、上記ゲート電極33の上記フィールドプレート部33bの下で上記基部33aに隣接している端縁部21aを有する第1の絶縁膜21と、
上記第1の絶縁膜21上に形成されている第2の絶縁膜22と
を備え、
上記第1の絶縁膜21のソース電極31側の端縁部21aは、上記ゲート電極33の下部で、上記第2の絶縁膜22のソース電極31側の端縁部22aから上記窒化物半導体層12,13に沿ってドレイン電極32側に突き出ており、
上記第1の絶縁膜21のドレイン電極32側の端縁部21aは、上記ゲート電極33の下部で、上記第2の絶縁膜22のドレイン電極32側の端縁部22aから上記窒化物半導体層12,13に沿ってソース電極31側に突き出ており、
上記第1の絶縁膜21の膜厚は、20nm以上70nm以下であることを特徴としている。
The field effect transistor of this invention is
Nitride semiconductor layers 12, 13;
A
A
It is formed on the nitride semiconductor layers 12 and 13 between the
A second insulating
The
An
The first insulating
この発明の電界効果トランジスタによれば、第1の絶縁膜21の膜厚を20nm以上70nm以下に設定することにより、リーク電流を低減し、電流コラプス特性を抑制した上で、高電圧状況下での電界の集中を緩和して素子の破壊を抑制することが可能となる。
According to the field effect transistor of the present invention, by setting the film thickness of the first insulating
また、一実施形態の電界効果トランジスタでは、上記第1の絶縁膜21のソース電極31側の端縁部21aと上記第2の絶縁膜22のソース電極31側の端縁部22aとの間のソース電極31側の突出長aと上記第1の絶縁膜21のドレイン電極32側の端縁部21aと上記第2の絶縁膜22のドレイン電極32側の端縁部22aとの間のドレイン電極32側の突出長bとの和cと、上記ゲート電極33の上記基部33aの長さdとは、0<c/d<1を満たす。
In the field effect transistor of one embodiment, the gap between the
この実施形態の電界効果トランジスタによれば、ソース電極31側の突出長aとドレイン電極32側の突出長bとの和cと、ゲート電極33の基部33aの長さdとを、0<c/d<1に設定することにより、高電圧状況下での電界の集中を緩和し、素子の破壊を抑制することが可能となる。
According to the field effect transistor of this embodiment, the sum c of the protruding length a on the
また、一実施形態の電界効果トランジスタでは、上記ゲート電極33の直下に第3の絶縁膜23を備えている。
In one embodiment, the field effect transistor includes a third insulating
この実施形態の電界効果トランジスタによれば、ゲート電極33の直下に第3の絶縁膜23が存在することにより、さらなるリーク電流の低減が可能となる。
According to the field effect transistor of this embodiment, the leakage current can be further reduced by the presence of the third insulating
10 基板
11 バッファ層
12 アンドープGaN層(窒化物半導体層)
13 アンドープAlGaN層(窒化物半導体層)
21 第1の絶縁膜
21a 端縁部
21b 開口部
22 第2の絶縁膜
22a 端縁部
22b 開口部
23 第3の絶縁膜
31 ソース電極
32 ドレイン電極
33 ゲート電極
33a 基部
33b フィールドプレート部
10
13 Undoped AlGaN layer (nitride semiconductor layer)
21 first insulating
Claims (3)
上記窒化物半導体層上または上記窒化物半導体層内に少なくとも一部が形成されると共に互いに間隔をおいて配置されたソース電極およびドレイン電極と、
上記ソース電極と上記ドレイン電極との間で上記窒化物半導体層上に配置されていると共にショットキー接合のための基部と、この基部から上記ドレイン電極と上記ソース電極に向かって延在しているフィールドプレート部とを有するゲート電極と、
上記ソース電極と上記ドレイン電極との間で上記窒化物半導体層上に形成されていると共に、上記ゲート電極の上記フィールドプレート部の下で上記基部に隣接している端縁部を有する第1の絶縁膜と、
上記第1の絶縁膜上に形成されている第2の絶縁膜と
を備え、
上記第1の絶縁膜のソース電極側の端縁部は、上記ゲート電極の下部で、上記第2の絶縁膜のソース電極側の端縁部から上記窒化物半導体層に沿ってドレイン電極側に突き出ており、
上記第1の絶縁膜のドレイン電極側の端縁部は、上記ゲート電極の下部で、上記第2の絶縁膜のドレイン電極側の端縁部から上記窒化物半導体層に沿ってソース電極側に突き出ており、
上記第1の絶縁膜の膜厚は、20nm以上70nm以下であることを特徴とする電界効果トランジスタ。 A nitride semiconductor layer;
A source electrode and a drain electrode which are at least partially formed on or in the nitride semiconductor layer and spaced apart from each other;
A base portion for Schottky junction is disposed between the source electrode and the drain electrode, and extends from the base portion toward the drain electrode and the source electrode. A gate electrode having a field plate portion;
A first electrode formed on the nitride semiconductor layer between the source electrode and the drain electrode and having an edge portion adjacent to the base portion under the field plate portion of the gate electrode; An insulating film;
A second insulating film formed on the first insulating film,
The edge of the first insulating film on the source electrode side is below the gate electrode, and extends from the edge of the second insulating film on the source electrode side along the nitride semiconductor layer to the drain electrode side. Stick out,
The edge of the first insulating film on the drain electrode side is below the gate electrode and extends from the edge of the second insulating film on the drain electrode side along the nitride semiconductor layer to the source electrode side. Stick out,
The field effect transistor according to claim 1, wherein the first insulating film has a thickness of 20 nm to 70 nm.
上記第1の絶縁膜のソース電極側の端縁部と上記第2の絶縁膜のソース電極側の端縁部との間のソース電極側の突出長aと上記第1の絶縁膜のドレイン電極側の端縁部と上記第2の絶縁膜のドレイン電極側の端縁部との間のドレイン電極側の突出長bとの和cと、上記ゲート電極の上記基部の長さdとは、0<c/d<1を満たすことを特徴とする電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to claim 1.
Projection length a on the source electrode side between the edge of the first insulating film on the source electrode side and the edge of the second insulating film on the source electrode side, and the drain electrode of the first insulating film The sum c of the protrusion length b on the drain electrode side between the edge portion on the side and the end edge portion on the drain electrode side of the second insulating film, and the length d of the base portion of the gate electrode are: A field effect transistor satisfying 0 <c / d <1.
上記ゲート電極の直下に第3の絶縁膜を備えていることを特徴とする電界効果トランジスタ。 The field effect transistor according to claim 1 or 2,
A field effect transistor comprising a third insulating film immediately below the gate electrode.
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