JP2016195195A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device.
HEMT(High Electron Mobility Transistor)やMESFET(Metal Semiconductor Field Effect Transistor)を含むFET及びMIM(Metal Insulator Metal)キャパシタを有するMMIC増幅器を用いることにより、レーダー装置やマイクロ波通信機器を小型化することができる。
MIMキャパシタとHEMTとを同一基板上に形成したMMIC増幅器等の半導体装置においては、MIMキャパシタの絶縁膜を所望の膜厚とすると共に、HEMTのゲート保護膜を薄くし、寄生容量を低減することが望ましい。
By using an MMIC amplifier having an FET including a HEMT (High Electron Mobility Transistor) and a MESFET (Metal Semiconductor Field Effect Transistor) and an MIM (Metal Insulator Metal) capacitor, the radar device and the microwave communication device can be downsized. .
In a semiconductor device such as an MMIC amplifier in which an MIM capacitor and an HEMT are formed on the same substrate, the insulating film of the MIM capacitor is made to have a desired film thickness, and the gate protective film of the HEMT is made thin to reduce parasitic capacitance. Is desirable.
ゲート電極上の保護膜に起因する寄生容量を低減可能な半導体装置を提供する。 Provided is a semiconductor device capable of reducing parasitic capacitance caused by a protective film on a gate electrode.
実施形態によれば、MIMキャパシタを有する第1領域と、前記第1領域に隣接し電界効果トランジスタを有する第2領域と、を有する半導体装置であって、基板上に半導体が積層された半導体積層体と、前記第1領域の前記半導体積層体の一部の上面上に設けられた下部電極と、前記第1領域の前記下部電極の表面上及び前記半導体積層体上に設けられた絶縁膜と、前記第2領域の前記半導体積層体上に設けられたソース電極と、前記第2領域の前記半導体積層体上に設けられたドレイン電極と、前記第2領域の前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられたゲート電極と、前記絶縁膜の表面上、前記第1領域内の前記半導体積層体上の前記下部電極が堆積されていない部分及び前記第2領域内の前記半導体積層体上の前記ソース電極、前記ドレイン電極又は前記ゲート電極が設けられていない部分に設けられた第1保護膜と、前記下部電極の上方の前記第1保護膜の上面上に設けられた上部電極と、前記上部電極の表面上、前記第1保護膜の表面上、前記ソース電極の表面上、前記ゲート電極の表面上及び前記ドレイン電極の表面上に設けられた第2保護膜と、を備えた半導体装置が提供される。前記半導体の前記第2領域には、少なくとも電子供給層及びチャネル層を含み、前記ゲート電極上の前記第2保護膜の膜厚は、前記下部電極及び前記上部電極との間の、前記絶縁膜の膜厚と前記第1保護膜の膜厚との和よりも小さい。 According to the embodiment, a semiconductor device having a first region having an MIM capacitor and a second region having a field effect transistor adjacent to the first region, wherein the semiconductor is stacked on the substrate. A lower electrode provided on a top surface of a part of the semiconductor stack in the first region, and an insulating film provided on a surface of the lower electrode in the first region and on the semiconductor stack. A source electrode provided on the semiconductor laminate in the second region, a drain electrode provided on the semiconductor laminate in the second region, the source electrode and the drain electrode in the second region, On the surface of the insulating film, on the surface of the semiconductor stack in the first region where the lower electrode is not deposited, and on the semiconductor stack in the second region The source of A first protective film provided on a portion where no electrode, the drain electrode or the gate electrode is provided; an upper electrode provided on an upper surface of the first protective film above the lower electrode; and the upper electrode And a second protective film provided on the surface of the first protective film, on the surface of the source electrode, on the surface of the gate electrode, and on the surface of the drain electrode. Is done. The second region of the semiconductor includes at least an electron supply layer and a channel layer, and the film thickness of the second protective film on the gate electrode is the insulating film between the lower electrode and the upper electrode Smaller than the sum of the thickness of the first protective film and the thickness of the first protective film.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係る半導体装置の平面図である。
本実施形態に係る半導体装置は、同一基板上にMIMキャパシタ及びHEMTを形成している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view of the semiconductor device according to the present embodiment.
In the semiconductor device according to the present embodiment, the MIM capacitor and the HEMT are formed on the same substrate.
先ず、本実施形態に係る半導体装置100の構成について説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る半導体装置100は、基板101上に設けられたHEMT110を有する。HEMT110は、フィンガー形状のソース電極107と、フィンガー形状のドレイン電極105と、ソース電極107とドレイン電極105との間のゲート電極106と、を有する。さらに、半導体装置100は、基板101上に設けられたMIMキャパシタ104を有する。MIMキャパシタ104とHEMT110との間には、分離領域103が設けられている。
First, the configuration of the
As illustrated in FIG. 1, the
図2(а)は、図1のА―А線に沿った模式断面図である。
図2に示すように、本実施形態に係る半導体装置100は、MIMキャパシタ領域R1と、HEMT110の一部であるHEMT領域R2と、を有する。
FIG. 2A is a schematic cross-sectional view along the line А-А in FIG.
As shown in FIG. 2, the
半導体装置100の最下層には、MIMキャパシタ領域R1及びHEMT領域R2の全面に渡って半導体積層体101が設けられている。半導体積層体101は、基板101а、バッファ層101e、チャネル層101b及び電子供給層101cがこの順に積層されて形成されている。
バッファ層101eは、例えば、窒化ガリウム(GaN)を含む半導体である。チャネル層101bは、例えば、窒化ガリウムを含む半導体である。電子供給層101cは、例えば、チャネル層101bとヘテロ接合を構成し、例えば、Al0.2Ga0.8Nを含む半導体である。
In the lowermost layer of the
The
電子供給層101cからチャネル層101bへ移動した電子は、チャネル層101b上に2次元電子ガス層(2DEG:two-dimensional electron gas)101dを形成し、高移動度かつ高密度の電子ガスとなる。
MIMキャパシタ領域R1とHEMT領域R2周辺のバッファ層101e、チャネル層101b及び電子供給層101cは、イオン注入などにより高抵抗化された分離領域103が設けられている。これにより、HEMT領域R2において、電子供給層101cからチャネル層101bへ移動した電子が、MIMキャパシタなどの他の回路要素に漏れることを抑制することができる。
The electrons that have moved from the
The
MIMキャパシタ領域R1内においては、半導体積層体101の一部の上面上に下部電極121が設けられている。下部電極121の表面上及び半導体積層体101の一部の上面上に絶縁膜122が設けられている。
In the MIM capacitor region R1, a
HEMT領域R2内においては、半導体積層体101上にMIMキャパシタ領域R1側から順に、ソース電極107、ゲート電極106及びドレイン電極105が設けられている。
In the HEMT region R2, a
MIMキャパシタ領域R1の絶縁膜122の表面上と半導体積層体101上、及びHEMT領域R2のソース電極107、ドレイン電極105又はゲート電極106が設けられていない半導体積層体101上の部分に、第1保護膜102が設けられている。
On the surface of the
下部電極121の上方の第1保護膜102の上面上に上部電極123が設けられている。上部電極123の表面上、電極が堆積されていない第1保護膜102の表面上、ソース電極107の表面上、ゲート電極106の表面上、及び、ドレイン電極105の表面上に第2保護膜112が設けられている。
An
ソース電極107の一部は、境界面131を介して第1保護膜102と隣接している。ソース電極107は、半導体積層体101上に設けられたオーミック電極118及びその上に設けられたパッド電極119とから形成されている。パッド電極119のソース電極107からドレイン電極105へ向かう方向の長さは、オーミック電極118のMIMキャパシタ領域R1からHEMT領域R2へ向かう方向の長さよりも小さく、紙面に垂直な方向から見て凸型をしている。パッド電極119は、ソース電極107への配線抵抗値を低くするために設けられている。
A part of the
ゲート電極106は、半導体積層体101上に設けられたゲート電極下部108及びその上に設けられたゲート電極上部109とから形成されている。ゲート電極上部109のソース電極107からドレイン電極105へ向かう方向の長さは、ゲート電極下部108のソース電極107からドレイン電極105へ向かう方向の長さよりも大きく、紙面に垂直な方向から見て略T字型をしている。ゲート電極上部109は、ゲート電極下部108への配線抵抗値を低くするために設けられている。
The
ドレイン電極105は、半導体積層体101上に設けられたオーミック電極128及びその上に設けられたパッド電極129とから形成されている。パッド電極129のソース電極107からドレイン電極105へ向かう方向の長さは、オーミック電極128のソース電極107からドレイン電極105へ向かう方向の長さよりも小さく、紙面に垂直な方向から見て凸型をしている。パッド電極129は、ドレイン電極105への配線抵抗値を低くするために設けられている。
下部電極121、上部電極123、分離領域103、ソース電極107、ゲート電極106及びドレイン電極105は、紙面に垂直な方向に延びている。
The
The
ソース電極107の膜厚は、ドレイン電極105の膜厚と同程度である。ゲート電極106の膜厚は、ソース電極107の膜厚よりも薄い。
第1保護膜102の膜厚t102は、例えば、200〜500Åである。
オーミック電極118の膜厚は、オーミック電極128の膜厚と同程度であり、第1保護膜102の膜厚よりも厚い。
ゲート電極106上の第2保護膜112の膜厚t103は、例えば、500Åである。
下部電極121と上部電極123に挟まれた絶縁膜122の膜厚t101と第1保護膜102の膜厚t102との合計の膜厚は、ゲート電極106上の第2保護膜112の膜厚t103よりも厚く、例えば、2000Åである。
なお、本実施形態に係る半導体装置100においては、MIMキャパシタ104が1個設けられている例を示したが、これには限定されない。
The thickness of the
The film thickness t102 of the first
The film thickness of the
The film thickness t103 of the second
The total thickness of the film thickness t101 of the insulating
In the
次に、本実施形態に係る半導体装置100の製造方法について説明する。
図3(а)は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の内、基板101の形成までを説明する模式断面図である。
先ず、基板101а上に、バッファ層101e、チャネル層101b及び電子供給層101cをMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法やMBE(EMolecular Beam Epitaxy)法などを用いて、この順番に積層し形成する。
Next, a method for manufacturing the
FIG. 3A is a schematic cross-sectional view illustrating the process up to the formation of the
First, the
図3(b)は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の内、分離領域103の形成を説明する模式断面図である。
バッファ層101e、チャネル層101b及び電子供給層101cが窒化ガリウムを含む半導体で形成されている場合には、例えば、アルゴン(Аr)イオンなどを所望の部分に注入して分離領域103を形成する。
FIG. 3B is a schematic cross-sectional view for explaining the formation of the
When the
なお、分離領域103は、リソグラフィにより除去する範囲を特定し、エッチングを施すことにより半導体積層体101の一部を選択的に除去した後、除去した部分に、例えば、シリコン窒化物(SiN)などの絶縁材料を埋め込んで形成してもよい。
Note that the
図3(c)は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の内、下部電極121の形成を説明する模式断面図である。
MIMキャパシタ領域R1の半導体積層体101の一部の上面上に、例えば、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)をこの順番で蒸着して下部電極121を形成する。また、例えば、ニッケル(Ni)に代わってプラチナ(Pt)を使用してもよい。
FIG. 3C is a schematic cross-sectional view illustrating the formation of the
For example, titanium (Ti) and nickel (Ni) are vapor-deposited in this order on the upper surface of a part of the semiconductor stacked
図3(d)は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の内、絶縁膜172の形成を説明する模式断面図である。
ウエハ全面、つまり半導体積層体101の上面上及び下部電極121の表面上に、例えば、シリコン窒化物(SiN)を堆積して絶縁膜172を形成する。このとき、下部電極121上の絶縁膜172の膜厚は、所望の耐圧が得られる程度の膜厚で形成する。
FIG. 3D is a schematic cross-sectional view illustrating the formation of the insulating
For example, silicon nitride (SiN) is deposited on the entire surface of the wafer, that is, on the upper surface of the semiconductor stacked
図4(а)は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の内、絶縁膜122の形成を説明する模式断面図である。
リソグラフィにより除去する範囲を特定し、エッチングを施すことにより絶縁膜172を選択的に除去し、絶縁膜122を形成する。絶縁膜172の残部である絶縁膜122の膜厚は、下部電極121上の絶縁膜172の膜厚を維持する。
FIG. 4A is a schematic cross-sectional view illustrating the formation of the insulating
A region to be removed is specified by lithography, and etching is performed to selectively remove the insulating
図4(b)は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の内、第1保護膜152の形成を説明する模式断面図である。
ウエハ全面、つまり半導体積層体101の上面上、分離領域103上面上及び絶縁膜122の表面上に、例えば、シリコン窒化物(SiN)を堆積して絶縁膜152を形成する。絶縁膜152の膜厚t102は、例えば、200〜500Åである。
FIG. 4B is a schematic cross-sectional view illustrating the formation of the first
An insulating
図4(c)は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の内、第1保護膜102の形成を説明する模式断面図である。
HEMT領域R2内の絶縁膜152において、リソグラフィにより除去する範囲を特定し、エッチングを施すことにより絶縁膜152を選択的に除去する。残部を第1保護膜102とする。また、除去された部分をMIMキャパシタ領域R1側から順番に開口部161、162及び163とする。
FIG. 4C is a schematic cross-sectional view illustrating the formation of the first
In the insulating
図5(а)は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の内、オーミック電極118及びオーミック電極128の形成を説明する模式断面図である。
半導体積層体101上の開口部161内に、例えば、アルミニウム(Аl)、チタン(Ti)、プラチナ(Pt)、金(Аu)をこの順番で蒸着してオーミック電極118を形成する。同時に、開口部163内に、例えば、アルミニウム、チタン、プラチナ、金をこの順番で蒸着してオーミック電極128が形成される。その後、約600℃から約700℃でアニール処理を行う。
FIG. 5A is a schematic cross-sectional view illustrating the formation of the
In the
図5(b)は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の内、ゲート電極106の形成を説明する模式断面図である。
半導体積層体101上の開口部162内に、例えば、ニッケル(Ni)、金(Аu)を蒸着してゲート電極下部108及びゲート電極上部109からなるゲート電極106を形成する。
FIG. 5B is a schematic cross-sectional view illustrating the formation of the
In the
図6(а)は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の内、上部電極123、パッド電極119及びパッド電極129の形成を説明する模式断面図である。
下部電極121の上方の第1保護膜102上に金属を蒸着して上部電極123を形成する。同時に、オーミック電極118、128の一部の上面上に金属を蒸着してパッド電極119、129を形成し、オーミック電極118、128とパッド電極119、129からなるソース電極107とドレイン電極105を形成する。
FIG. 6A is a schematic cross-sectional view illustrating the formation of the
An
図6(b)は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の内、第2保護膜112の形成を説明する模式断面図である。
ウエハ全面、つまりMIMキャパシタ領域R1及びHEMT領域R2の全表面上に、例えば、シリコン窒化物を堆積して第2保護膜112を形成する。このとき、ゲート電極106上の第2保護膜112により発生する寄生容量C12の影響を小さくするため、第2保護膜112は薄く形成する。第2保護膜112の膜厚t103は、例えば、500Åである。
FIG. 6B is a schematic cross-sectional view illustrating the formation of the second
For example, silicon nitride is deposited on the entire surface of the wafer, that is, the entire surface of the MIM capacitor region R1 and the HEMT region R2, to form the second
次に、本実施形態に係る半導体装置100の動作について説明する。
図2(а)に示すように、MIMキャパシタ領域R1においては、下部電極121及び上部電極123と、それらの間に挟まれた絶縁膜122及び第1保護膜102により、コンデンサC11が形成されている。絶縁膜122の膜厚t101と第1絶縁膜の膜厚t102の合計の膜厚を大きくすると、コンデンサC11の耐圧V11は高くなり、単位面積当たりの容量値は低くなる。膜厚と電極面積により容量を所望の値に合わせる。
Next, the operation of the
As shown in FIG. 2A, in the MIM capacitor region R1, a capacitor C11 is formed by the
第1保護膜102は、同程度の膜厚のままHEMT領域R2まで延びているので、膜厚t102を一定とし、膜厚t101を変化させて所望の耐圧を得た方がよい。
Since the first
HEMT領域R2においては、ゲート電極106上の第2保護膜112により寄生容量C12が発生する。図2(b)に示すように、寄生容量C12は、ゲートG・ドレインD間容量Cgd、ゲートG・ソースS間容量Cgs及びドレインD・ソースS間容量Cdsを含む。寄生容量C12の容量値は、第2保護膜112の膜厚t103により変化する。膜厚t103を厚く形成すると寄生容量C12が大きくなり、半導体装置100の利得や効率が低下する。
In the HEMT region R2, a parasitic capacitance C12 is generated by the second
そこで、本実施形態に係る半導体装置100においては、絶縁膜122の膜厚t101と第1保護膜102の膜厚t102の合計の膜厚を、所望の耐圧が得られる膜厚以上の膜厚で形成する。これを満たす膜厚t101と膜厚t102の合計の膜厚は、例えば、2000Å程度であり、このときの耐圧は、約100Vである。
膜厚t103は薄く形成し、寄生容量C12による高周波特性の低下を抑制する。例えば、膜厚t103を、膜厚t101よりも薄く形成する。第2保護膜112の膜厚t103は、例えば、500Åである。
Therefore, in the
The film thickness t103 is formed thin and suppresses a decrease in high frequency characteristics due to the parasitic capacitance C12. For example, the film thickness t103 is formed thinner than the film thickness t101. The film thickness t103 of the second
次に、本実施形態に係る半導体装置100の効果について説明する。
本実施形態に係る半導体装置100においては、絶縁膜122の膜厚t101を、所望の耐圧が得られる膜厚以上の膜厚で形成している。また、第2保護膜112の膜厚t103を薄く形成している。
Next, effects of the
In the
これにより、HEMT領域R2においては、ゲート電極106上の第2保護膜122に起因する寄生容量C12を低減可能な半導体装置を提供することができる。例えば、寄生容量C12が20%低下すると、半導体装置100の利得は1dB増加する。また、MIMキャパシタ領域R1においては、所望の耐圧を確保することができる。
Thereby, in the HEMT region R2, a semiconductor device that can reduce the parasitic capacitance C12 caused by the second
なお、本実施形態に係る半導体装置100においては、HEMTが設けられている例を示したが、これには限定されず、HEMT以外の電界効果トランジスタでもよい。
In the
(第1の実施形態の比較例)
図7は、本比較例に係る半導体装置を説明する模式断面図である。
図7に示すように、本比較例に係る半導体装置200は、前述の第1の実施形態と比べて、絶縁膜211がHEMT領域R2まで延びている点が異なっている。これにより、下部電極221上の絶縁膜211の膜厚t202と、ゲート電極206上の絶縁膜211の膜厚t203及び第2保護膜212の膜厚t205の合計の膜厚が同程度の膜厚となっている。
(Comparative example of the first embodiment)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to this comparative example.
As shown in FIG. 7, the
MIMキャパシタ領域R1における絶縁膜211の膜厚t202を、所望の耐圧が得られる程の膜厚で形成した場合には、HEMT領域R2におけるゲート電極206上の絶縁膜211の膜厚t203もt202と同程度の膜厚となり、これにより発生した寄生容量C22による影響が大きくなる。一方、寄生容量C22による影響を小さくするため、膜厚t203を薄く形成した場合には、HEMT領域R2において、所望の耐圧を得ることが難しくなる。
When the film thickness t202 of the insulating
すなわち、本比較例に係る半導体装置200においては、MIMキャパシタ領域R1において所望の耐圧を確保し、HEMT領域R2においてゲート電極上の保護膜に起因する寄生容量を低減することは難しい。
That is, in the
これに対して第1の実施形態によれば、ゲート電極上の保護膜に起因する寄生容量を低減可能として高周波特性を高めると共に、回路構成上必要なMIMキャパシタの容量を有する半導体装置を提供することができる。従って、第1の実施形態に係る半導体装置は、レーダー装置やマイクロ波通信機器に広く用いることができる。 On the other hand, according to the first embodiment, there is provided a semiconductor device that can reduce the parasitic capacitance caused by the protective film on the gate electrode to improve the high frequency characteristics and have the capacitance of the MIM capacitor necessary for the circuit configuration. be able to. Therefore, the semiconductor device according to the first embodiment can be widely used for radar devices and microwave communication devices.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalents thereof.
100、200 半導体装置、101、201 積層体、101а 基板、101b チャネル層、101c 電子供給層、101d 2次元電子ガス層、101e バッファ層、102、202 第1保護膜、103 分離領域、104 MIMキャパシタ、110 HEMT、105、205 ドレイン電極、106、206 ゲート電極、107、207 ソース電極、108、208 ゲート電極下部、109、209 ゲート電極上部、118、128 オーミック電極、119、129 パッド電極、112、212 第2保護膜、121、221 下部電極、122、221 絶縁膜、123、223 上部電極、131、231 境界面、132、232 端面、133、233 端面、152、172 絶縁膜、R1 MIMキャパシタ領域、R2 HEMT領域、C11 コンデンサ、C12、C22 寄生容量、Cgd ゲート・ドレイン間容量、Cgs ゲート・ソース間容量、Cds ドレイン・ソース間容量、G ゲート、D ドレイン、S ソース、t101、t102、t103、t202、t203、t205 膜厚、V11 耐圧
100, 200 Semiconductor device, 101, 201 Laminate, 101a substrate, 101b channel layer, 101c electron supply layer, 101d two-dimensional electron gas layer, 101e buffer layer, 102, 202 first protective film, 103 isolation region, 104
Claims (7)
基板上に半導体が積層された半導体積層体と、
前記第1領域の前記半導体積層体の一部の上面上に設けられた下部電極と、
前記第1領域の前記下部電極の表面上及び前記半導体積層体上に設けられた絶縁膜と、
前記第2領域の前記半導体積層体上に設けられたソース電極と、
前記第2領域の前記半導体積層体上に設けられたドレイン電極と、
前記第2領域の前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられたゲート電極と、
前記絶縁膜の表面上、前記第1領域内の前記半導体積層体上の前記下部電極が堆積されていない部分及び前記第2領域内の前記半導体積層体上の前記ソース電極、前記ドレイン電極又は前記ゲート電極が設けられていない部分に設けられた第1保護膜と、
前記下部電極の上方の前記第1保護膜の上面上に設けられた上部電極と、
前記上部電極の表面上、前記第1保護膜の表面上、前記ソース電極の表面上、前記ゲート電極の表面上及び前記ドレイン電極の表面上に設けられた第2保護膜と、
を備え、
前記半導体の前記第2領域には、少なくとも電子供給層及びチャネル層を含み、
前記ゲート電極上の前記第2保護膜の膜厚は、前記下部電極及び前記上部電極との間の、前記絶縁膜の膜厚と前記第1保護膜の膜厚との和よりも小さい半導体装置。 A semiconductor device comprising: a first region having an MIM capacitor; and a second region having a field effect transistor adjacent to the first region,
A semiconductor laminate in which a semiconductor is laminated on a substrate;
A lower electrode provided on an upper surface of a part of the semiconductor stacked body in the first region;
An insulating film provided on a surface of the lower electrode in the first region and on the semiconductor stacked body;
A source electrode provided on the semiconductor laminate in the second region;
A drain electrode provided on the semiconductor laminate in the second region;
A gate electrode provided between the source electrode and the drain electrode in the second region;
On the surface of the insulating film, the portion where the lower electrode on the semiconductor stacked body in the first region is not deposited and the source electrode, the drain electrode, or the above on the semiconductor stacked body in the second region A first protective film provided in a portion where the gate electrode is not provided;
An upper electrode provided on the upper surface of the first protective film above the lower electrode;
A second protective film provided on the surface of the upper electrode, on the surface of the first protective film, on the surface of the source electrode, on the surface of the gate electrode, and on the surface of the drain electrode;
With
The second region of the semiconductor includes at least an electron supply layer and a channel layer,
The thickness of the second protective film on the gate electrode is smaller than the sum of the thickness of the insulating film and the thickness of the first protective film between the lower electrode and the upper electrode. .
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WO2021090657A1 (en) * | 2019-11-05 | 2021-05-14 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Semiconductor device and electronic apparatus |
WO2021146229A1 (en) * | 2020-01-14 | 2021-07-22 | Cree, Inc. | Group iii hemt and capacitor that share structural features |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021090657A1 (en) * | 2019-11-05 | 2021-05-14 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Semiconductor device and electronic apparatus |
WO2021146229A1 (en) * | 2020-01-14 | 2021-07-22 | Cree, Inc. | Group iii hemt and capacitor that share structural features |
US11257940B2 (en) | 2020-01-14 | 2022-02-22 | Cree, Inc. | Group III HEMT and capacitor that share structural features |
CN115244683A (en) * | 2020-01-14 | 2022-10-25 | 沃孚半导体公司 | Group III HEMTs and capacitors sharing structural features |
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