JP2018142664A - Nitride semiconductor device - Google Patents

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龍介 鹿又
Ryusuke Shikamata
龍介 鹿又
文智 井腰
Fumitomo Igoshi
文智 井腰
優人 山際
Yuto Yamagiwa
優人 山際
金子 佐一郎
Saichiro Kaneko
佐一郎 金子
柳原 学
Manabu Yanagihara
学 柳原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nitride semiconductor device with long life span and high reliability.SOLUTION: A nitride semiconductor device 100c comprises: a laminate structure part 105; a first main electrode 110c and a second main electrode 120 extended to a first direction; and a lead-out wiring that is connected to the second main electrode 120, and is extended to one direction in a first direction on the second main electrode 120. The first main electrode 110c includes a first tip 111c in an end part on the side where the lead-out wiring is extended, and the second main electrode 120 includes a second tip 121 on an end part of the side where the lead-out wiring is extended and an inclined part 123 in which a width in the second direction is reduced as it approaches to the second tip 121 on the second tip 121 side in the first direction. The lead-out wiring includes a region 165 projected from the inclined part 123 to the second direction, and an end on a central side of the second main electrode 120 of the inclined part 123 is arranged on the second tip 121 side in the first direction from the first tip 111c.SELECTED DRAWING: Figure 1G

Description

本開示は、窒化物半導体装置に関し、特に、インバータ、パワーコンディショナーや電源回路等に用いられるトランジスタやダイオード等の窒化物半導体装置に関する。   The present disclosure relates to a nitride semiconductor device, and more particularly, to a nitride semiconductor device such as a transistor or a diode used in an inverter, a power conditioner, a power supply circuit, or the like.

近年、窒化ガリウム(GaN)系の窒化物半導体を用いた高周波大電力デバイスとしての電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor:FET)開発が活発に行われている。   In recent years, field effect transistors (FETs) have been actively developed as high-frequency, high-power devices using gallium nitride (GaN) -based nitride semiconductors.

GaNと、同じ窒化物半導体である窒化アルミニウム(AlN)及び窒化インジウム(InN)とを用いることで、種々の混晶を作ることができる。これら窒化物半導体のヘテロ接合には、不純物ドーピングなしの状態においても自発分極又はピエゾ分極によって、高移動度で高濃度の2次元電子ガス(2−Dimensional Electron Gas、2DEG)層が接合界面に発生するという特徴がある。この2DEG層をキャリアとして用いたFETやショットキーバリアダイオード(Schottky Barrier Diode:SBD)が、高周波用及び大電力用のデバイスとして注目を集めている。   By using GaN and the same nitride semiconductors, aluminum nitride (AlN) and indium nitride (InN), various mixed crystals can be formed. In these nitride semiconductor heterojunctions, a high-mobility and high-concentration two-dimensional electron gas (2-Dimensional Electron Gas, 2DEG) layer is generated at the junction interface by spontaneous polarization or piezo-polarization even without impurity doping. There is a feature to do. FETs and Schottky Barrier Diodes (SBD) using the 2DEG layer as carriers are attracting attention as high-frequency and high-power devices.

2DEG層を用いるGaN−FETは、半導体基板に対して水平方向に電流が流れる横型デバイスである。一方、現在、広く実用化されているSi半導体を用いたパワーMOS(Metal−Oxide Semiconductor)トランジスタやIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)は、半導体基板に対して垂直方向に電流が流れる縦型デバイスである。横型デバイスにおいては縦型デバイスと異なり、接地電極であるソース電極と高電圧が印加されるドレイン電極とが同じ表面側に存在するため、短い距離の間に高電圧が印加される。従って、縦型デバイス以上にデバイスの耐圧設計に注意が必要となる。さらに、2DEG層を用いたGaN−FETの場合、この2DEG層は一般的に、不純物ドーピングなしのGaNチャネル層と、その上に形成される不純物ドーピングなしの厚さ10nm以上100nm以下程度のAlGaN層との界面に形成される。従って、当該GaN−FETにおいては、半導体表面から極めて浅い10nm以上100nm以下程度の領域に大電流が流れる。このため、当該GaN−FETにおいてゲート幅が大きいパワートランジスタ(GaNパワートランジスタ)は、放熱設計や均一に電流を流す設計、電界集中が起きない設計等の信頼性を確保するためのデバイス設計が重要となってくる。   A GaN-FET using a 2DEG layer is a lateral device in which current flows in a horizontal direction with respect to a semiconductor substrate. On the other hand, currently widely used power MOS (Metal-Oxide Semiconductor) transistors and IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) using Si semiconductors are vertical devices in which current flows in a direction perpendicular to the semiconductor substrate. . In a horizontal device, unlike a vertical device, a source electrode that is a ground electrode and a drain electrode to which a high voltage is applied exist on the same surface side, so that a high voltage is applied over a short distance. Therefore, attention must be paid to the breakdown voltage design of the device more than the vertical device. Furthermore, in the case of a GaN-FET using a 2DEG layer, this 2DEG layer is generally composed of a GaN channel layer without impurity doping and an AlGaN layer with a thickness of about 10 nm to 100 nm formed thereon without impurity doping. Formed at the interface. Therefore, in the GaN-FET, a large current flows from the semiconductor surface to a very shallow region of about 10 nm to 100 nm. For this reason, in the power transistor (GaN power transistor) having a large gate width in the GaN-FET, it is important to design a device for ensuring reliability such as a heat dissipation design, a design in which current flows uniformly, and a design in which electric field concentration does not occur. It becomes.

当該GaN−FETにおける信頼性に関わる大きな問題の一つとして、半導体表面にトラップされた電子が、チャネルの電子数を減らしてオン抵抗を上昇させる電流コラプスという現象がある。これまでに、この電流コラプスを抑制する方法としては、ドレイン電極周辺部に正孔注入電極を配置して、トラップされる電子を消滅させる構造を形成する方法が開示されている(特許文献1)。   One of the major problems related to reliability in the GaN-FET is a phenomenon called current collapse in which electrons trapped on the semiconductor surface reduce the number of electrons in the channel and increase the on-resistance. So far, as a method of suppressing this current collapse, a method of disposing trapped electrons by disposing a hole injection electrode in the periphery of the drain electrode has been disclosed (Patent Document 1). .

また、GaN−FETにおける他の信頼性に関わる問題として、静的なオフ耐圧に比べて、ゲートにオンパルスを1パルス与えた時の動的な耐圧が大きく低下することが報告されている(特許文献2)。特許文献2においては、動的な耐圧の低下の原因をドレイン電極の先端部における電流集中と考えて、ドレイン電極の先端に電流が集中しない構造が開示されている。   As another reliability-related problem in GaN-FETs, it has been reported that the dynamic breakdown voltage when a single on-pulse is applied to the gate is significantly lower than the static off-breakdown voltage (patent) Reference 2). Patent Document 2 discloses a structure in which current does not concentrate at the tip of the drain electrode, considering that the cause of the dynamic breakdown voltage drop is current concentration at the tip of the drain electrode.

国際公開第2014/174810号International Publication No. 2014/174810 特開2013−021361号公報JP 2013-021361 A

発明者らは、GaN−FETの長時間の実使用状態を想定した信頼性を調べるために、連続ハードスイッチング動作させる試験を行った。当該試験について図面を用いて説明する。図7は、GaN−FETの連続ハードスイッチング試験で用いた回路の構成を示す回路図である。図8は、連続ハードスイッチング試験においてGaN−FETに印加される電圧及び電流の軌跡(ローカス)を示すグラフである。図8には、GaN−FETのスイッチング動作におけるドレイン電流と、ドレイン電圧の軌跡(ローカス)が示されている。図9は、本試験に用いた従来のGaN−FETのレイアウトを示す平面図である。   The inventors conducted a test for continuous hard switching operation in order to investigate the reliability of the GaN-FET assuming a long-term actual use state. The test will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a circuit used in a continuous hard switching test of a GaN-FET. FIG. 8 is a graph showing a locus (locus) of voltage and current applied to the GaN-FET in the continuous hard switching test. FIG. 8 shows the drain current and the drain voltage locus (locus) in the switching operation of the GaN-FET. FIG. 9 is a plan view showing a layout of a conventional GaN-FET used in this test.

図7に示すように、回路における負荷としてインダクタンスLを用いているため、スイッチング時にはGaN−FETに高電圧及び高電流が同時に印加される状態となる。このため、図8の点線で囲まれた領域に示すとおり、ターンオン時及びターンオフ時に高電圧及び高電流が同時にGaN−FETに印加される。   As shown in FIG. 7, since the inductance L is used as a load in the circuit, a high voltage and a high current are simultaneously applied to the GaN-FET during switching. For this reason, as shown in a region surrounded by a dotted line in FIG. 8, a high voltage and a high current are simultaneously applied to the GaN-FET at the time of turn-on and turn-off.

図9に示すように、本GaN−FETにおいては、ソース電極1011及びドレイン電極1005が交互に配列されている。ソース電極1011上及びドレイン電極1005は、それぞれ、ソース電極配線1012及びドレイン電極配線1006に接続されている。また、ソース電極1011上とドレイン電極1005との間に、ゲート電極1010が配置されている。さらに、ドレイン電極1005の周囲にp−GaN及び電極から構成される正孔注入部1007が配置されている。高電圧及び高電流が同時に印加されるスイッチング時には、正孔注入部1007から正孔が注入され、ドレイン電極1005周辺部にトラップされる電子を消滅させ、電流コラプスを抑制している。   As shown in FIG. 9, in this GaN-FET, source electrodes 1011 and drain electrodes 1005 are alternately arranged. The source electrode 1011 and the drain electrode 1005 are connected to the source electrode wiring 1012 and the drain electrode wiring 1006, respectively. A gate electrode 1010 is disposed between the source electrode 1011 and the drain electrode 1005. Furthermore, a hole injection portion 1007 composed of p-GaN and an electrode is disposed around the drain electrode 1005. At the time of switching in which a high voltage and a high current are applied simultaneously, holes are injected from the hole injection portion 1007 and electrons trapped around the drain electrode 1005 are extinguished to suppress current collapse.

本GaN−FETを用いて連続ハードスイッチングを実施したところ、試験開始後の20分程度でGaN−FETの破壊が発生した。破壊したGaN−FETを調べたところ、図9に示すドレイン電極配線1006がドレイン電極1005の先端からはみだした(突出した)部分の近傍に位置する電極近傍領域1030の中の、特にドレイン電極1005寄りの箇所(図9のX印部)で破壊が発生していることが確認できた。ドレイン電極1005の先端は電界集中を緩和するために電極幅(図9における横方向の幅)が連続的に細くなる略半円形状を有するが、この先端の近傍で破壊が発生していた。このため、従来のGaN−FETでは、寿命が短く、信頼性が十分ではない。   When continuous hard switching was performed using this GaN-FET, destruction of the GaN-FET occurred about 20 minutes after the start of the test. When the broken GaN-FET was examined, the drain electrode wiring 1006 shown in FIG. 9 is located near the drain electrode 1005 in the electrode vicinity region 1030 located in the vicinity of the protruding (protruded) portion, particularly near the drain electrode 1005. It was confirmed that the breakage occurred at the position (marked with X in FIG. 9). The tip of the drain electrode 1005 has a substantially semicircular shape in which the electrode width (lateral width in FIG. 9) is continuously narrowed in order to alleviate the electric field concentration, but the breakdown occurred in the vicinity of this tip. For this reason, the conventional GaN-FET has a short life and is not sufficiently reliable.

そこで、本開示は、長寿命かつ高信頼性の窒化物半導体装置を提供する。   Accordingly, the present disclosure provides a long-life and high-reliability nitride semiconductor device.

上記課題を解決するために、本開示に係る窒化物半導体装置の一態様は、基板と、前記基板の上方に配置される第1の窒化物半導体層と、前記第1の窒化物半導体層の上方に積層され、かつ、前記第1の窒化物半導体層よりバンドギャップが大きい第2の窒化物半導体層とを備え、前記第1の窒化物半導体層と前記第2の窒化物半導体層との界面に誘起される2次元電子ガスが存在する活性領域を有する積層構造部と、前記活性領域の上方に配置され、前記基板に対する平面視で第1の方向に延びる第1の主電極と、前記基板に対する平面視で前記第1の方向に垂直な第2の方向において前記第1の主電極から離間した前記活性領域の上方の位置に配置され、前記第1の方向に延びる第2の主電極と、前記第2の主電極の上方に配置され、前記第2の主電極に電気的に接続される引き出し配線であって、前記第2の主電極上から、前記第1の方向における一方側に延びる引き出し配線とを備え、前記第1の主電極は、前記第1の方向における両端部のうち、前記引き出し配線が延びる側の端部に第1の先端を有し、前記第2の主電極は、前記第1の方向における両端部のうち、前記引き出し配線が延びる側の端部に第2の先端を有し、かつ、前記第1の方向における前記第2の先端側に、前記第2の先端に近づくにしたがって前記第2の方向における幅が減少する傾斜部を有し、前記引き出し配線は、前記基板に対する平面視で前記傾斜部から第2の方向に突出し、かつ、下方が前記活性領域に含まれる領域を有し、前記傾斜部の前記第1の方向における前記第2の主電極の中央側の端は、前記第1の先端より、前記第1の方向において前記第2の先端側に配置される。   In order to solve the above-described problem, an aspect of the nitride semiconductor device according to the present disclosure includes a substrate, a first nitride semiconductor layer disposed above the substrate, and the first nitride semiconductor layer. And a second nitride semiconductor layer having a band gap larger than that of the first nitride semiconductor layer, and the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer. A laminated structure having an active region in which a two-dimensional electron gas induced at the interface exists; a first main electrode disposed above the active region and extending in a first direction in a plan view with respect to the substrate; A second main electrode disposed in a position above the active region spaced from the first main electrode in a second direction perpendicular to the first direction in plan view with respect to the substrate and extending in the first direction; And disposed above the second main electrode, A lead wire electrically connected to the second main electrode, the lead wire extending from above the second main electrode to one side in the first direction, the first main electrode comprising: The second main electrode has a first tip at an end portion on the side where the lead-out wiring extends among both end portions in the first direction, and the second main electrode has the first end in the first direction. A width in the second direction is closer to the second front end on the second front end side in the first direction and has a second front end at the end on the side where the lead wiring extends. The lead-out wiring has a region that protrudes in a second direction from the inclined portion in a plan view with respect to the substrate, and has a region that is included in the active region at a lower portion; The center side of the second main electrode in the first direction End, from the first tip, is disposed in the second distal end side in the first direction.

本開示の一態様によれば、長寿命かつ高信頼性の窒化物半導体装置を提供することが可能となる。   According to one embodiment of the present disclosure, it is possible to provide a nitride semiconductor device having a long lifetime and high reliability.

図1Aは、実施の形態1に係る窒化物半導体装置のレイアウトを示す平面図である。1A is a plan view showing a layout of the nitride semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 図1Bは、実施の形態1に係る窒化物半導体装置の図1A中の1B−1B断面を示す断面図である。1B is a cross-sectional view showing the 1B-1B cross section in FIG. 1A of the nitride semiconductor device according to the first embodiment. 図1Cは、実施の形態1に係る窒化物半導体装置の図1A中の1C−1C断面を示す断面図である。1C is a cross-sectional view showing the 1C-1C cross section in FIG. 1A of the nitride semiconductor device according to the first exemplary embodiment. 図1Dは、実施の形態1に係る制御電極と異なる構成を有する制御電極を備える窒化物半導体装置のレイアウトを示す平面図である。FIG. 1D is a plan view showing a layout of a nitride semiconductor device including a control electrode having a configuration different from that of the control electrode according to the first embodiment. 図1Eは、実施の形態1に係る窒化物半導体装置及び比較例に係る窒化物半導体装置の連続ハードスイッチング動作寿命を示すグラフである。FIG. 1E is a graph showing the continuous hard switching operation lifetime of the nitride semiconductor device according to the first embodiment and the nitride semiconductor device according to the comparative example. 図1Fは、実施の形態1に係る第1の主電極の他の構成例を示す平面図である。1F is a plan view showing another configuration example of the first main electrode according to Embodiment 1. FIG. 図1Gは、実施の形態1に係る第1の主電極のさらに他の構成例を示す平面図である。1G is a plan view showing still another configuration example of the first main electrode according to Embodiment 1. FIG. 図1Hは、実施の形態1の変形例に係る窒化物半導体装置のレイアウトを示す平面図である。FIG. 1H is a plan view showing a layout of the nitride semiconductor device according to the modification of the first embodiment. 図1Iは、実施の形態1の変形例に係る窒化物半導体装置の図1H中の1I−1I断面を示す断面図である。1I is a cross-sectional view showing a 1I-1I cross section in FIG. 1H of a nitride semiconductor device according to a modification of the first embodiment. 図1Jは、実施の形態1の変形例に係る窒化物半導体装置の図1H中の1J−1J断面を示す断面図である。1J is a cross sectional view showing a 1J-1J cross section in FIG. 1H of a nitride semiconductor device according to a modification of the first embodiment. 図2Aは、実施の形態2に係る窒化物半導体装置のレイアウトを示す平面図である。FIG. 2A is a plan view showing a layout of the nitride semiconductor device according to the second embodiment. 図2Bは、実施の形態2に係る窒化物半導体装置の図2A中の2B−2B断面を示す断面図である。2B is a cross-sectional view showing the 2B-2B cross section in FIG. 2A of the nitride semiconductor device according to the second embodiment. 図2Cは、実施の形態2に係る窒化物半導体装置の図2A中の2C−2C断面を示す断面図である。2C is a cross-sectional view showing the 2C-2C cross section in FIG. 2A of the nitride semiconductor device according to the second embodiment. 図2Dは、実施の形態2に係る正孔注入部及びと第2の引き出し配線との適正な位置関係を調べるために用いた窒化物半導体装置の第1の方向に垂直な断面図である。FIG. 2D is a cross-sectional view perpendicular to the first direction of the nitride semiconductor device used for examining an appropriate positional relationship between the hole injection portion and the second lead-out wiring according to the second embodiment. 図2Eは、XY間距離と電流コラプス現象が起こる電圧との関係を示すグラフである。FIG. 2E is a graph showing the relationship between the XY distance and the voltage at which the current collapse phenomenon occurs. 図3Aは、実施の形態3に係る窒化物半導体装置のレイアウトを示す平面図である。FIG. 3A is a plan view showing a layout of the nitride semiconductor device according to the third embodiment. 図3Bは、実施の形態3に係る窒化物半導体装置の図3A中の3B−3B断面を示す断面図である。3B is a cross-sectional view showing the 3B-3B cross section in FIG. 3A of the nitride semiconductor device according to the third embodiment. 図3Cは、実施の形態3に係る窒化物半導体装置の図3A中の3C−3C断面を示す断面図である。3C is a cross-sectional view showing the 3C-3C cross section in FIG. 3A of the nitride semiconductor device according to the third embodiment. 図4Aは、実施の形態4に係る窒化物半導体装置のレイアウトを示す平面図である。FIG. 4A is a plan view showing a layout of the nitride semiconductor device according to the fourth embodiment. 図4Bは、実施の形態4に係る窒化物半導体装置の図4A中の4B−4B断面を示す断面図である。4B is a cross-sectional view showing the 4B-4B cross section in FIG. 4A of the nitride semiconductor device according to the fourth embodiment. 図4Cは、実施の形態4に係る窒化物半導体装置の図4A中の4C−4C断面を示す断面図である。FIG. 4C is a cross sectional view showing a 4C-4C cross section in FIG. 4A of the nitride semiconductor device according to the fourth embodiment. 図4Dは、比較実験において用いたリセス部を有する電極構造体の断面図である。FIG. 4D is a cross-sectional view of an electrode structure having a recess used in a comparative experiment. 図4Eは、比較実験において用いたリセス部を有さない電極構造体の断面図である。FIG. 4E is a cross-sectional view of an electrode structure having no recess used in a comparative experiment. 図4Fは、リセス部の有無による正孔注入効果の比較実験の結果を示すグラフである。FIG. 4F is a graph showing the results of a comparative experiment of the hole injection effect with and without the recess. 図5Aは、実施の形態5に係る窒化物半導体装置のレイアウトを示す平面図である。FIG. 5A is a plan view showing a layout of the nitride semiconductor device according to the fifth embodiment. 図5Bは、実施の形態5に係る窒化物半導体装置の図5A中の5B−5B断面を示す断面図である。FIG. 5B is a cross sectional view showing a 5B-5B cross section in FIG. 5A of the nitride semiconductor device according to the fifth embodiment. 図5Cは、実施の形態5に係る窒化物半導体装置の図5A中の5C−5C断面を示す断面図である。FIG. 5C is a cross sectional view showing the 5C-5C cross section in FIG. 5A of the nitride semiconductor device according to the fifth embodiment. 図6Aは、実施の形態6に係る窒化物半導体装置のレイアウトを示す平面図である。FIG. 6A is a plan view showing a layout of the nitride semiconductor device according to the sixth embodiment. 図6Bは、実施の形態6に係る窒化物半導体装置の図6A中の6B−6B断面を示す断面図である。6B is a cross-sectional view showing the 6B-6B cross section in FIG. 6A of the nitride semiconductor device according to the sixth embodiment. 図6Cは、実施の形態6の変形例に係る窒化物半導体装置の断面図である。FIG. 6C is a cross-sectional view of the nitride semiconductor device according to the modification of the sixth embodiment. 図7は、GaN−FETの連続ハードスイッチング試験で用いた回路の構成を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a circuit used in a continuous hard switching test of a GaN-FET. 図8は、連続ハードスイッチング試験においてGaN−FETに印加される電圧及び電流の軌跡を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the locus of voltage and current applied to the GaN-FET in the continuous hard switching test. 図9は、連続ハードスイッチング試験で用いた従来のGaN−FETのレイアウトを示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing a layout of a conventional GaN-FET used in the continuous hard switching test. 図10は、図9に示す従来のGaN−FETの10−10断面を示す断面図である。10 is a cross-sectional view showing a 10-10 cross section of the conventional GaN-FET shown in FIG.

(本開示の基礎となった知見)
本発明者らは、GaN−FETの連続ハードスイッチング試験において、ドレイン電極の先端付近で発生する破壊に関して鋭意検討を行った。まず、連続ハードスイッチング試験を行っているGaN−FETの温度及びオン抵抗を試験中に観測した結果、破壊直前での温度及びオン抵抗の急激な上昇は観測されなかった。つまり、GaN−FETにおいて特許文献1に示されているような電流コラプスが発生しているわけではないことがわかった。さらに、破壊の発生する瞬間はターンオン、又はターンオフの瞬間のスイッチング時であり、GaN−FETがオンしている期間又はオフしている期間では無いことがわかった。つまり、破壊の発生は、図8の点線で囲まれた領域に示される高電圧及び高電流が同時にGaN−FETに印加される時に発生する現象であることがわかった。
(Knowledge that became the basis of this disclosure)
The inventors of the present invention conducted intensive studies on the breakdown generated near the tip of the drain electrode in the continuous hard switching test of the GaN-FET. First, as a result of observing the temperature and on-resistance of the GaN-FET performing the continuous hard switching test during the test, a rapid increase in temperature and on-resistance immediately before the breakdown was not observed. That is, it was found that current collapse as shown in Patent Document 1 did not occur in the GaN-FET. Furthermore, it was found that the moment when the breakdown occurs is at the time of switching at the turn-on or turn-off moment, and not the period during which the GaN-FET is on or off. That is, it has been found that the occurrence of breakdown is a phenomenon that occurs when a high voltage and a high current shown in a region surrounded by a dotted line in FIG. 8 are simultaneously applied to the GaN-FET.

これらのことから、電子がソース電極からドレイン電極に向かって流れる際に、その途中で上部のドレイン電極配線から高電圧が印加されると、流れる電子の一部が、高電圧が印加されたドレイン電極配線に引き寄せられ、本来流れ込むドレイン電極ではなく、半導体表面に存在するトラップ準位に飛び込む現象が発生していると考察した。   Therefore, when electrons flow from the source electrode toward the drain electrode, if a high voltage is applied from the upper drain electrode wiring in the middle, a part of the flowing electrons are drained to which the high voltage is applied. It was considered that a phenomenon of jumping to the trap level existing on the semiconductor surface occurred, not the drain electrode that was attracted to the electrode wiring and originally flowed in.

このメカニズムによりドレイン電極の先端部において破壊が発生する現象を図9と図10を用いて説明する。図10は、図9に示す従来のGaN−FETの10−10断面を示す断面図である。   A phenomenon in which breakdown occurs at the tip of the drain electrode by this mechanism will be described with reference to FIGS. 10 is a cross-sectional view showing a 10-10 cross section of the conventional GaN-FET shown in FIG.

図10に示すように、従来のGaN−FETでは、GaN層1004と、AlGaN層1003とを含む積層構造上に、ドレイン電極1005及び正孔注入部1007が形成されている。ソース電極1011(図9参照)からドレイン電極1005に流れる電子流1060は、AlGaN層1003及びGaN層1004の接合界面に存在する。   As shown in FIG. 10, in a conventional GaN-FET, a drain electrode 1005 and a hole injection part 1007 are formed on a stacked structure including a GaN layer 1004 and an AlGaN layer 1003. An electron flow 1060 that flows from the source electrode 1011 (see FIG. 9) to the drain electrode 1005 exists at the junction interface between the AlGaN layer 1003 and the GaN layer 1004.

また、ドレイン電極1005上には、ドレイン電極配線1006が形成されている。ここで、ドレイン電極配線1006は、ドレイン電極1005から正孔注入部1007側に突出して、電極近傍領域1030を覆っている。   A drain electrode wiring 1006 is formed on the drain electrode 1005. Here, the drain electrode wiring 1006 protrudes from the drain electrode 1005 toward the hole injection portion 1007 and covers the electrode vicinity region 1030.

図9に示すように、ソース電極1011からドレイン電極1005に向かう電子流1060の密度は、ソース電極1011とドレイン電極1005が対向する対向領域ではほぼ一様である。それに対し、ドレイン電極1005よりソース電極1011が長い場合は、ドレイン電極1005の先端において電子流1060が収束するため、ドレイン電極1005の先端近傍で電子流1060の密度が上記対向領域よりも高くなる。さらに、ドレイン電極1005の電極近傍領域1030であって、ドレイン電極配線1006の直下にあるAlGaN層1003の表面は、ドレイン電極配線1006の電位の影響を直接に受ける。その結果、図8の点線で囲まれた領域に示される高電圧及び高電流が同時に印加される時に、多くの電子1061が高電位となったAlGaN層1003の表面に引き寄せられて、図10に示すようにトラップされる。   As shown in FIG. 9, the density of the electron flow 1060 from the source electrode 1011 toward the drain electrode 1005 is substantially uniform in the facing region where the source electrode 1011 and the drain electrode 1005 face each other. On the other hand, when the source electrode 1011 is longer than the drain electrode 1005, the electron flow 1060 converges at the tip of the drain electrode 1005, so that the density of the electron flow 1060 is higher in the vicinity of the tip of the drain electrode 1005 than the counter region. Further, the surface of the AlGaN layer 1003 in the electrode vicinity region 1030 of the drain electrode 1005 and immediately below the drain electrode wiring 1006 is directly affected by the potential of the drain electrode wiring 1006. As a result, when a high voltage and a high current shown in a region surrounded by a dotted line in FIG. 8 are applied simultaneously, many electrons 1061 are attracted to the surface of the AlGaN layer 1003 having a high potential, and FIG. Trapped as shown.

つまり、連続ハードスイッチング動作時にドレイン電極1005の電極近傍領域1030でドレイン電極配線1006の直下のAlGaN層1003の表面においてトラップされる電子1061が徐々に蓄積されていく。このトラップされた電子1061によって形成されるAlGaN層1003の表面の電位と、ドレイン電極1005、ドレイン電極配線1006、又はドレイン電極1005の近傍の2DEG層の電位とが、スイッチング時に乖離して、AlGaN層1003又はAlGaN層1003上に形成される絶縁膜(図示せず)において絶縁破壊が発生していると推定できる。このようなドレイン電極1005の先端近傍で、かつ、ドレイン電極配線1006の直下における電子トラップによる破壊の対策は、特許文献1に開示されているような正孔注入部1007を配置するだけでは不十分であった。   That is, electrons 1061 trapped on the surface of the AlGaN layer 1003 immediately below the drain electrode wiring 1006 are gradually accumulated in the electrode vicinity region 1030 of the drain electrode 1005 during the continuous hard switching operation. The potential of the surface of the AlGaN layer 1003 formed by the trapped electrons 1061 and the potential of the 2DEG layer in the vicinity of the drain electrode 1005, the drain electrode wiring 1006, or the drain electrode 1005 are separated at the time of switching, so that the AlGaN layer It can be estimated that dielectric breakdown has occurred in an insulating film (not shown) formed on 1003 or the AlGaN layer 1003. For such a countermeasure against destruction by an electron trap in the vicinity of the tip of the drain electrode 1005 and immediately below the drain electrode wiring 1006, it is not sufficient to dispose the hole injection portion 1007 as disclosed in Patent Document 1. Met.

また、特許文献2に開示されているようなドレイン電極の先端における電流集中を抑制するレイアウト設計だけでも、電子トラップによる破壊の対策としては不十分である。すなわち、ソース電極、ドレイン電極、ドレイン電極配線、及び、2DEGが存在する活性領域も含めたGaN−FETのレイアウト設計が重要である。   Further, the layout design that suppresses the current concentration at the tip of the drain electrode as disclosed in Patent Document 2 is not sufficient as a countermeasure against the breakdown by the electron trap. That is, the layout design of the GaN-FET including the source electrode, the drain electrode, the drain electrode wiring, and the active region where 2DEG exists is important.

以上のような知見及び考察に基づき、フィンガー状(長尺状)のドレイン電極先端においてトラップされる電子を低減することで、連続ハードスイッチング動作の寿命を向上させる本開示に係る窒化物半導体装置に想到した。   Based on the above knowledge and considerations, the nitride semiconductor device according to the present disclosure that improves the lifetime of continuous hard switching operation by reducing the number of electrons trapped at the tip of the finger-like (long) drain electrode I came up with it.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。   Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a specific example of the present disclosure. Therefore, the numerical values, shapes, materials, components, component arrangement positions, connection forms, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present disclosure. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept of the present disclosure are described as arbitrary constituent elements.

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。   Each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same structure, The overlapping description is abbreviate | omitted or simplified.

また、本明細書において、「上方」(又は「上」)及び「下方」(又は「下」)という用語は、絶対的な空間認識における上方向(鉛直上方)及び下方向(鉛直下方)を指すものではなく、積層構成における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。また、「上方」及び「下方」という用語は、2つの構成要素が互いに間隔を空けて配置されて2つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、2つの構成要素が互いに密着して配置されている場合にも適用される。   In addition, in this specification, the terms “upper” (or “upper”) and “lower” (or “lower”) refer to the upper direction (vertically upper) and the lower direction (vertically lower) in absolute space recognition. It is not intended to indicate, but is used as a term defined by a relative positional relationship based on the stacking order in the stacking configuration. In addition, the terms “upper” and “lower” are used not only when two components are spaced apart from each other and there is another component between the two components. It is also applied to the case where they are arranged in close contact with each other.

(実施の形態1)
以下に、実施の形態1に係る窒化物半導体装置について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
The nitride semiconductor device according to the first embodiment will be described below with reference to the drawings.

図1Aは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置100のレイアウトを示す平面図である。図1Bは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置100の図1A中の1B−1B断面を示す断面図である。図1Cは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置100の図1A中の1C−1C断面を示す断面図である。   FIG. 1A is a plan view showing a layout of nitride semiconductor device 100 according to the present embodiment. FIG. 1B is a cross-sectional view showing a 1B-1B cross section in FIG. 1A of nitride semiconductor device 100 according to the present embodiment. FIG. 1C is a cross-sectional view showing a 1C-1C cross section in FIG. 1A of nitride semiconductor device 100 according to the present embodiment.

以下、窒化物半導体装置100の構成を、図1A〜図1Cを用いて説明する。   Hereinafter, the configuration of nitride semiconductor device 100 will be described with reference to FIGS. 1A to 1C.

窒化物半導体装置100は、窒化物半導体を用いた窒化物半導体装置であり、図1Cに示すように基板101と、バッファ層102と、積層構造部105と、第1の主電極110と、第2の主電極120と、制御電極130と、絶縁膜140と、第1の引き出し配線150と、第2の引き出し配線160とを備える。また、図1Aに示すように、窒化物半導体装置100は、さらに、第1の集約配線170と、第2の集約配線180とを備える。   The nitride semiconductor device 100 is a nitride semiconductor device using a nitride semiconductor. As shown in FIG. 1C, the substrate 101, the buffer layer 102, the stacked structure portion 105, the first main electrode 110, and the first 2 main electrodes 120, a control electrode 130, an insulating film 140, a first lead wire 150, and a second lead wire 160. As shown in FIG. 1A, the nitride semiconductor device 100 further includes a first aggregated wiring 170 and a second aggregated wiring 180.

なお、本実施の形態及び以下の各実施の形態に係る窒化物半導体装置について、各図においては、一対の第1の主電極110及び第2の主電極120のみが示されているが、各実施の形態に係る窒化物半導体装置は、いずれも複数の第1の主電極110及び複数の第2の主電極120が交互に配置された繰り返し構造を有する。   Note that, in each drawing, only a pair of the first main electrode 110 and the second main electrode 120 are shown for the nitride semiconductor device according to the present embodiment and each of the following embodiments. The nitride semiconductor device according to the embodiment has a repeated structure in which a plurality of first main electrodes 110 and a plurality of second main electrodes 120 are alternately arranged.

基板101は、窒化物半導体装置100の基体であり、基板101の上方に窒化物半導体装置100の他の構成要素が形成される。基板101を形成する材料は特に限定されない。本実施の形態では、基板101を形成する材料はシリコンである。   The substrate 101 is a base of the nitride semiconductor device 100, and other components of the nitride semiconductor device 100 are formed above the substrate 101. The material for forming the substrate 101 is not particularly limited. In this embodiment mode, the material for forming the substrate 101 is silicon.

バッファ層102は、基板101と第1の窒化物半導体層103との間に配置される層であり、基板101と第1の窒化物半導体層103との間の格子不整合に伴う第1の窒化物半導体層103の格子歪みを低減する。バッファ層102の構成は、第1の窒化物半導体層103の格子歪みを低減できれば、特に限定されない。本実施の形態では、バッファ層102は、AlN層及びAlGaN層からなる多層構造を有する。バッファ層102は、超格子構造を有していてもよい。バッファ層102は、例えば、有機金属気相成長法(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)によって形成される。   The buffer layer 102 is a layer disposed between the substrate 101 and the first nitride semiconductor layer 103, and is a first layer associated with a lattice mismatch between the substrate 101 and the first nitride semiconductor layer 103. The lattice strain of the nitride semiconductor layer 103 is reduced. The configuration of the buffer layer 102 is not particularly limited as long as the lattice distortion of the first nitride semiconductor layer 103 can be reduced. In the present embodiment, the buffer layer 102 has a multilayer structure including an AlN layer and an AlGaN layer. The buffer layer 102 may have a superlattice structure. The buffer layer 102 is formed by, for example, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method (MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition).

積層構造部105は、第1の窒化物半導体層103と、第1の窒化物半導体層103の上方に積層され、かつ、第1の窒化物半導体層103よりバンドギャップが大きい第2の窒化物半導体層104とを備える。   The stacked structure unit 105 includes a first nitride semiconductor layer 103 and a second nitride that is stacked above the first nitride semiconductor layer 103 and has a larger band gap than the first nitride semiconductor layer 103. A semiconductor layer 104.

第1の窒化物半導体層103は、基板101の上方に配置される窒化物半導体層である。本実施の形態では、第1の窒化物半導体層103は、バッファ層102を介して基板101の上方に積層される。第1の窒化物半導体層103の構成は、第2の窒化物半導体層104よりバンドギャップが小さい窒化物半導体層であれば、特に限定されない。本実施の形態では、第1の窒化物半導体層103は、厚さが2μm程度のGaN層からなる。   The first nitride semiconductor layer 103 is a nitride semiconductor layer disposed above the substrate 101. In the present embodiment, the first nitride semiconductor layer 103 is stacked above the substrate 101 with the buffer layer 102 interposed therebetween. The configuration of the first nitride semiconductor layer 103 is not particularly limited as long as it is a nitride semiconductor layer having a band gap smaller than that of the second nitride semiconductor layer 104. In the present embodiment, the first nitride semiconductor layer 103 is made of a GaN layer having a thickness of about 2 μm.

第2の窒化物半導体層104は、第1の窒化物半導体層103の上方に配置され、かつ、第1の窒化物半導体層103よりバンドギャップが大きい窒化物半導体層である。第2の窒化物半導体層104の構成は、第1の窒化物半導体層103よりバンドギャップが大きい窒化物半導体層であれば、特に限定されない。本実施の形態では、第2の窒化物半導体層104は、厚さが50nm程度のAlGaN層からなる。   The second nitride semiconductor layer 104 is a nitride semiconductor layer that is disposed above the first nitride semiconductor layer 103 and has a larger band gap than the first nitride semiconductor layer 103. The configuration of the second nitride semiconductor layer 104 is not particularly limited as long as it is a nitride semiconductor layer having a band gap larger than that of the first nitride semiconductor layer 103. In the present embodiment, the second nitride semiconductor layer 104 is made of an AlGaN layer having a thickness of about 50 nm.

第1の窒化物半導体層103及び第2の窒化物半導体層104は、例えば、MOCVDによって形成される。   The first nitride semiconductor layer 103 and the second nitride semiconductor layer 104 are formed by, for example, MOCVD.

以上のように、積層構造部105においては、第1の窒化物半導体層103及び第2の窒化物半導体層104が順次形成された、つまり、AlGaN層/GaN層で構成された積層構造が形成されている。第1の窒化物半導体層103における第2の窒化物半導体層104寄りの界面には、GaN層とAlGaN層とで発生する分極効果及びバンドギャップ差によって2次元電子ガス(2DEG)106が形成されている。本実施の形態では、図1Aに示すように、積層構造部105は、第1の窒化物半導体層103と第2の窒化物半導体層104との界面に誘起される2次元電子ガス106が存在する活性領域107と、2次元電子ガス106が存在しない素子分離領域108とを有する。素子分離領域108は、例えばHe、B、Ar等のイオン注入で2次元電子ガスを高抵抗化することによって形成される。また、素子分離領域108は、AlGaN層からなる第2の窒化物半導体層104をエッチング除去することにより形成されてもよい。   As described above, in the multilayer structure unit 105, the first nitride semiconductor layer 103 and the second nitride semiconductor layer 104 are sequentially formed, that is, a multilayer structure composed of an AlGaN layer / GaN layer is formed. Has been. A two-dimensional electron gas (2DEG) 106 is formed at the interface near the second nitride semiconductor layer 104 in the first nitride semiconductor layer 103 due to a polarization effect and a band gap difference generated between the GaN layer and the AlGaN layer. ing. In the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the stacked structure portion 105 has a two-dimensional electron gas 106 induced at the interface between the first nitride semiconductor layer 103 and the second nitride semiconductor layer 104. Active region 107 to be separated, and element isolation region 108 in which the two-dimensional electron gas 106 does not exist. The element isolation region 108 is formed by increasing the resistance of a two-dimensional electron gas by ion implantation of He, B, Ar, or the like, for example. The element isolation region 108 may be formed by etching away the second nitride semiconductor layer 104 made of an AlGaN layer.

第1の主電極110は、図1Aに示すように、活性領域107の上方に配置され、基板101に対する平面視で第1の方向に延在する電極である。第1の主電極110は、例えばTi、Al等を含む積層体で構成されたフィンガー状の電極である。   As shown in FIG. 1A, the first main electrode 110 is an electrode that is disposed above the active region 107 and extends in the first direction in a plan view with respect to the substrate 101. The first main electrode 110 is a finger-like electrode made of a laminate including, for example, Ti, Al and the like.

第1の主電極110は、第1の方向における両端部のうち、第2の引き出し配線160が延びる側(つまり、第1の引き出し配線150が延びる側の反対側)の端部に第1の先端111を有し、第1の引き出し配線150が延びる側の端部に第1の反対側先端112を有する。   The first main electrode 110 has a first end at the end of the both ends in the first direction on the side where the second lead wiring 160 extends (that is, the side opposite to the side on which the first lead wiring 150 extends). A tip 111 is provided, and a first opposite tip 112 is provided at an end on the side where the first lead-out wiring 150 extends.

第2の主電極120は、オフ状態で第1の主電極110よりも高電圧が印加され、例えばTi、Al等を含む積層体で構成されたフィンガー状の電極である。第2の主電極120は、図1Aに示すように、基板101に対する平面視で第1の方向に垂直な第2の方向において第1の主電極110から離間した活性領域107の上方の位置に配置され、第1の方向に延在する。   The second main electrode 120 is a finger-like electrode that is applied with a higher voltage than the first main electrode 110 in the off state, and is configured of, for example, a laminate including Ti, Al, and the like. As shown in FIG. 1A, the second main electrode 120 is positioned above the active region 107 spaced from the first main electrode 110 in a second direction perpendicular to the first direction in plan view with respect to the substrate 101. Arranged and extending in a first direction.

第2の主電極120は、第1の方向における両端部のうち、第2の引き出し配線160が延びる側の端部に第2の先端121を有する。さらに、第2の主電極120は、第1の方向における第2の先端121側に、第2の先端121に近づくにしたがって第2の方向における幅が減少する傾斜部123を有する。また、第2の主電極120は、第1の方向における両端部のうち、第2の引き出し配線160が延びる側の反対側の端部に第2の反対側先端122を有する。さらに、第2の主電極120は、第1の方向における第2の反対側先端122側に、第2の反対側先端122に近づくにしたがって第2の方向における幅が減少する傾斜部124を有する。傾斜部123及び124について、言い換えると、第2の主電極120は、第1の方向における両端部において、基板101に対する平面視でその電極幅(第2の方向における幅)が連続的に細くなる形状を有する傾斜部123及び124を有する。また、第2の主電極120は、第1の方向における両端部の間に第2の方向における幅が等しい等幅部126を有する。   The 2nd main electrode 120 has the 2nd front-end | tip 121 in the edge part by which the 2nd extraction wiring 160 is extended among the both ends in a 1st direction. Furthermore, the second main electrode 120 has an inclined portion 123 on the second tip 121 side in the first direction, the width of which decreases in the second direction as it approaches the second tip 121. The second main electrode 120 has a second opposite end 122 at the end opposite to the side from which the second lead wiring 160 extends out of both ends in the first direction. Furthermore, the second main electrode 120 has an inclined portion 124 on the second opposite tip 122 side in the first direction, the width of which decreases in the second direction as it approaches the second opposite tip 122. . With respect to the inclined portions 123 and 124, in other words, the electrode width (width in the second direction) of the second main electrode 120 is continuously narrowed at both ends in the first direction in plan view with respect to the substrate 101. It has the inclination parts 123 and 124 which have a shape. Further, the second main electrode 120 has a uniform width portion 126 having the same width in the second direction between both end portions in the first direction.

第1の主電極110及び第2の主電極120は、例えば、スパッタ法などによって成膜され、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いてパターニングされる。   The first main electrode 110 and the second main electrode 120 are formed by sputtering, for example, and are patterned using photolithography and dry etching.

絶縁膜140は、積層構造部105の上方に形成される電気絶縁性の膜である。絶縁膜140は、第1の主電極110及び第2の主電極120よりも厚く、基板101に対する平面視で第1の主電極110の周縁よりも内側の概全面に開口を有している。この開口を介して、第1の主電極110及び絶縁膜140上に形成された第1の引き出し配線150が電気的に接続される。同様に、絶縁膜140は基板101に対する平面視で第2の主電極120の周縁よりも内側の概全面に開口を有している。この開口を介して、第2の主電極120と、絶縁膜140上に形成された第2の引き出し配線160とが電気的に接続される。絶縁膜140を形成する材料は、電気絶縁性であれば特に限定されないが、例えば、SiNである。絶縁膜140は、例えば、化学気相堆積法(Chamical Vapor Deposition:CVD)によって成膜される。絶縁膜140の各開口は、例えば、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いてパターニングされる。   The insulating film 140 is an electrically insulating film formed above the laminated structure portion 105. The insulating film 140 is thicker than the first main electrode 110 and the second main electrode 120, and has an opening on almost the entire surface inside the periphery of the first main electrode 110 in a plan view with respect to the substrate 101. Through this opening, the first main wiring 110 and the first lead wiring 150 formed on the insulating film 140 are electrically connected. Similarly, the insulating film 140 has an opening on almost the entire surface inside the periphery of the second main electrode 120 in a plan view with respect to the substrate 101. Through this opening, the second main electrode 120 and the second lead wiring 160 formed on the insulating film 140 are electrically connected. The material for forming the insulating film 140 is not particularly limited as long as it is electrically insulating, and is, for example, SiN. The insulating film 140 is formed by, for example, a chemical vapor deposition (CVD) method. Each opening of the insulating film 140 is patterned using, for example, photolithography and dry etching.

第1の引き出し配線150は、第1の主電極110の上方に配置され、第1の主電極110に電気的に接続される引き出し配線であって、第1の主電極110上から、第1の方向における一方側(図1Aの下側)に延びる。第1の引き出し配線150は、活性領域107から一方(図1Aの下側)の素子分離領域108まで延在している。第1の引き出し配線150は、素子分離領域108に形成されている第1の集約配線170と電気的に接続されている。   The first lead wiring 150 is a lead wiring that is disposed above the first main electrode 110 and is electrically connected to the first main electrode 110. The first lead wiring 150 is connected to the first main electrode 110 from the first main electrode 110. It extends to one side (the lower side in FIG. 1A) in the direction of. The first lead-out wiring 150 extends from the active region 107 to one element isolation region 108 (the lower side in FIG. 1A). The first lead wiring 150 is electrically connected to the first aggregate wiring 170 formed in the element isolation region 108.

第2の引き出し配線160は、第2の主電極120の上方に配置され、第2の主電極120に電気的に接続される引き出し配線であって、第2の主電極120上から、第1の方向における一方側(図1Aの上側)に延びる。第2の引き出し配線160は活性領域107から一方(図1Aの上側)の素子分離領域108まで延在している。第2の引き出し配線160は、素子分離領域108に形成されている第2の集約配線180と電気的に接続されている。   The second lead wiring 160 is a lead wiring that is disposed above the second main electrode 120 and is electrically connected to the second main electrode 120. The second lead wiring 160 is connected to the first main electrode 120 from the first main electrode 120. It extends to one side (upper side in FIG. 1A) in the direction of. The second lead wiring 160 extends from the active region 107 to one of the element isolation regions 108 (upper side in FIG. 1A). The second lead wiring 160 is electrically connected to the second aggregate wiring 180 formed in the element isolation region 108.

第1の引き出し配線150及び第2の引き出し配線160を形成する材料は、導電性部材であれば特に限定されない。第1の引き出し配線150及び第2の引き出し配線160は、例えば、Cuを用いて、スパッタ法などによって成膜される。また、第1の引き出し配線150及び第2の引き出し配線160は、例えば、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いてパターニングされる。あるいは、第1の引き出し配線150及び第2の引き出し配線160は、フォトリソグラフィと電解メッキを用いてAuから構成されても良い。   The material for forming the first lead wiring 150 and the second lead wiring 160 is not particularly limited as long as it is a conductive member. The first lead wiring 150 and the second lead wiring 160 are formed by sputtering, for example, using Cu. Further, the first lead wiring 150 and the second lead wiring 160 are patterned using, for example, photolithography and dry etching. Alternatively, the first lead wiring 150 and the second lead wiring 160 may be made of Au using photolithography and electrolytic plating.

第1の集約配線170及び第2の集約配線180は、それぞれ、複数の第1の引き出し配線150及び複数の第2の引き出し配線160と電気的に接続される配線であり、素子分離領域108において、第2の方向に延在する。第1の集約配線170及び第2の集約配線180は、それぞれ、複数の第1の引き出し配線150及び複数の第2の引き出し配線160を介して、複数の第1の主電極110及び複数の第2の主電極120に電圧を印加する。   The first aggregated wiring 170 and the second aggregated wiring 180 are lines that are electrically connected to the plurality of first lead-out lines 150 and the plurality of second lead-out lines 160, respectively. , Extending in the second direction. The first aggregated wiring 170 and the second aggregated wiring 180 are respectively connected to the plurality of first main electrodes 110 and the plurality of first interconnects via the plurality of first lead-out lines 150 and the plurality of second lead-out lines 160, respectively. A voltage is applied to the second main electrode 120.

第1の集約配線170及び第2の集約配線180を形成する材料は、導電性部材であれば特に限定されない。第1の集約配線170及び第2の集約配線180は、例えば、Cuを用いて、スパッタ法などによって成膜される。また、第1の集約配線170及び第2の集約配線180は、例えば、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いてパターニングされる。なお、第1の集約配線170及び第2の集約配線180は、第1の引き出し配線150及び第2の引き出し配線160と同時に形成されても良い。   The material forming the first aggregated wiring 170 and the second aggregated wiring 180 is not particularly limited as long as it is a conductive member. The first aggregated wiring 170 and the second aggregated wiring 180 are formed by sputtering, for example, using Cu. The first aggregated wiring 170 and the second aggregated wiring 180 are patterned using, for example, photolithography and dry etching. The first aggregated wiring 170 and the second aggregated wiring 180 may be formed at the same time as the first extraction wiring 150 and the second extraction wiring 160.

制御電極130は、第1の主電極110と第2の主電極120との間に流れる電流量を制御する電極である。制御電極130は、活性領域107の上方であって、第1の主電極110と第2の主電極120との間に配置される。本実施の形態では、図1A及び図1Cに示すように、制御電極130は、第1の主電極110と第2の主電極120との間であって、第1の主電極110と第2の主電極120との中間よりも第1の主電極110側の位置において第1の方向に延在する。図1Aに示すように、制御電極130は、基板101の上面視において、活性領域107を第1の方向へ横断するように形成されている。制御電極130は、例えばNi、Pd等を含む積層体で構成される。制御電極130は、例えば、スパッタ法などによって成膜され、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いてパターニングされる。また、制御電極130は、電子ビーム蒸着とリフトオフ法により形成されても良い。   The control electrode 130 is an electrode that controls the amount of current flowing between the first main electrode 110 and the second main electrode 120. The control electrode 130 is disposed above the active region 107 and between the first main electrode 110 and the second main electrode 120. In this embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1C, the control electrode 130 is between the first main electrode 110 and the second main electrode 120, and the first main electrode 110 and the second main electrode 120. It extends in the first direction at a position closer to the first main electrode 110 than the middle of the main electrode 120. As shown in FIG. 1A, the control electrode 130 is formed so as to cross the active region 107 in the first direction when the substrate 101 is viewed from above. The control electrode 130 is composed of a laminated body containing, for example, Ni, Pd, or the like. The control electrode 130 is formed by sputtering, for example, and is patterned using photolithography and dry etching. The control electrode 130 may be formed by electron beam evaporation and a lift-off method.

なお、本実施の形態に係る制御電極の構成は、図1Aに示す構成に限定されず、他の構成であってもよい。図1Dは、本実施の形態に係る制御電極130と異なる構成を有する制御電極130aを備える窒化物半導体装置100aのレイアウトを示す平面図である。図1Dに示すように制御電極130aは、第1の主電極110を囲むように形成されてもよい。   Note that the configuration of the control electrode according to the present embodiment is not limited to the configuration illustrated in FIG. 1A, and may be another configuration. FIG. 1D is a plan view showing a layout of nitride semiconductor device 100a including control electrode 130a having a different configuration from control electrode 130 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1D, the control electrode 130 a may be formed so as to surround the first main electrode 110.

また、本実施の形態では制御電極130または130aにバイアス電圧を与えないときも導電するノーマリオン型トランジスタを想定しているが、窒化物半導体装置100は、制御電極130または130aにバイアス電圧を与えないときには導電しないノーマリオフ型トランジスタでもよい。   In the present embodiment, a normally-on transistor that conducts even when no bias voltage is applied to control electrode 130 or 130a is assumed. However, nitride semiconductor device 100 applies a bias voltage to control electrode 130 or 130a. If not, a normally-off transistor that is not conductive may be used.

なお、制御電極130または130aはp型GaN層とその上のNi、Pd等の金属層とを含む積層体で構成される電極であってもよい。p型GaNを用いれば、2DEGを空乏化する効果が大きいため、ノーマリオフ型トランジスタを得やすい。   The control electrode 130 or 130a may be an electrode composed of a laminate including a p-type GaN layer and a metal layer such as Ni or Pd thereon. If p-type GaN is used, the effect of depleting 2DEG is great, so that a normally-off transistor can be easily obtained.

第1の主電極110は、上述したように、第1の方向における第1の主電極110の両端部のうち、第2の引き出し配線160が延びる側の端部に第1の先端111を有する。第2の主電極120は、第1の方向における第2の主電極120の両端部のうち、第2の引き出し配線160が延びる側の端部に第2の先端121を有する。このとき、本実施の形態では、第1の先端111が第2の先端121より第1の方向において突出していない。   As described above, the first main electrode 110 has the first tip 111 at the end of the first main electrode 110 in the first direction on the side where the second lead wiring 160 extends. . The second main electrode 120 has a second tip 121 at the end on the side where the second lead-out wiring 160 extends out of both ends of the second main electrode 120 in the first direction. At this time, in the present embodiment, the first tip 111 does not protrude from the second tip 121 in the first direction.

以上のような構成を有する本実施の形態に係る窒化物半導体装置100の効果について、以下に図面を用いて説明する。図1Eは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置100及び比較例に係る窒化物半導体装置の連続ハードスイッチング動作寿命を示すグラフである。図1Eに示す連続ハードスイッチング試験において、比較例として用いた窒化物半導体装置は、第1の先端111が、第2の先端121より第1の方向に突出する点以外は、窒化物半導体装置100と同じ構成を有する。   The effect of nitride semiconductor device 100 according to the present embodiment having the above configuration will be described below with reference to the drawings. FIG. 1E is a graph showing the continuous hard switching operation lifetime of the nitride semiconductor device 100 according to the present embodiment and the nitride semiconductor device according to the comparative example. In the continuous hard switching test shown in FIG. 1E, the nitride semiconductor device used as a comparative example is the nitride semiconductor device 100 except that the first tip 111 protrudes in the first direction from the second tip 121. Has the same configuration.

比較例と本実施の形態とで連続ハードスイッチング試験結果を比較したところ、図1Eに示すように、比較例では寿命が20分(0.33時間)であったのに対して、本実施の形態では500時間となった。つまり、本実施の形態に係る窒化物半導体装置100において、第1の先端111が第2の先端121より第1の方向に突出しない構成を適用することで寿命が約1500倍向上することを確認できた。本連続ハードスイッチング試験は、電流値及び電圧値を通常の使用条件よりも高くする加速条件で行っている。この試験で得られた500時間の寿命は通常使用条件においては100年以上の寿命に相当し、一般的な寿命目標値を達成している。   When the results of the continuous hard switching test were compared between the comparative example and the present embodiment, the life of the comparative example was 20 minutes (0.33 hours) as shown in FIG. In form, it was 500 hours. That is, in the nitride semiconductor device 100 according to the present embodiment, it is confirmed that the lifetime is improved by about 1500 times by applying a configuration in which the first tip 111 does not protrude from the second tip 121 in the first direction. did it. The continuous hard switching test is performed under acceleration conditions in which the current value and the voltage value are higher than the normal use conditions. The life of 500 hours obtained in this test corresponds to a life of 100 years or more under normal use conditions, and achieves a general life target value.

そして、比較例の窒化物半導体装置の破壊箇所は第2の主電極120の先端部であったのに対し、本実施の形態に係る窒化物半導体装置100の破壊箇所は、第2の主電極120の等幅部126のランダムな位置であった。つまり、本実施の形態に係る窒化物半導体装置100の構成を適用することにより、図9及び図10を用いて上述したような第2の主電極120の先端部における電子トラップによる破壊の発生が抑制された。この結果は、本実施の形態に係る窒化物半導体装置100において、第2の主電極120の先端部における電子トラップを抑制することにより、連続ハードスイッチングの寿命が大幅に改善されることを実証している。   The breakdown portion of the nitride semiconductor device of the comparative example is the tip of the second main electrode 120, whereas the breakdown portion of the nitride semiconductor device 100 according to the present embodiment is the second main electrode. It was a random position of 120 equal width portions 126. That is, by applying the configuration of the nitride semiconductor device 100 according to the present embodiment, the breakdown due to the electron trap at the tip of the second main electrode 120 as described above with reference to FIGS. 9 and 10 occurs. Suppressed. This result demonstrates that, in the nitride semiconductor device 100 according to the present embodiment, the lifetime of continuous hard switching is significantly improved by suppressing the electron trap at the tip of the second main electrode 120. ing.

図1Aに示すように、第1の方向における第1の主電極110において、第1の先端111が第2の先端121より第1の方向において突出しない本実施の形態に係る窒化物半導体装置100では、第1の主電極110を始点とする電子流は第2の方向に対向する第2の主電極120へ、等幅部126においては一様の電子流密度で、傾斜部123においては等幅部126の電子流密度と同等以下の密度で流れる。その結果、図8の点線で囲まれた領域に示される高電圧及び高電流が同時に印加される時に、第2の引き出し配線160の直下において、等幅部126の電子流密度より高い密度の電子流が流れることが無くなり、第2の窒化物半導体層104における電子トラップを抑制することができていると考えられる。その結果、第2の先端121近傍で破壊が発生しなくなったと考えられる。   As shown in FIG. 1A, in the first main electrode 110 in the first direction, the first tip 111 does not protrude from the second tip 121 in the first direction, and the nitride semiconductor device 100 according to the present embodiment. Then, the electron flow starting from the first main electrode 110 is directed to the second main electrode 120 facing in the second direction, with a uniform electron flow density at the equal width portion 126 and equal at the inclined portion 123. It flows at a density equal to or lower than the electron flow density of the width portion 126. As a result, when a high voltage and a high current shown in a region surrounded by a dotted line in FIG. 8 are applied simultaneously, electrons having a density higher than the electron flow density of the equal width portion 126 immediately below the second lead-out wiring 160. It is considered that no current flows and electron traps in the second nitride semiconductor layer 104 can be suppressed. As a result, it is considered that the destruction does not occur in the vicinity of the second tip 121.

本実施の形態に係る窒化物半導体装置100の各主電極の構成は、図1A〜図1Cに示す構成に限定されない。以下、本実施の形態に係る各主電極の他の構成例について図面を用いて説明する。   The configuration of each main electrode of nitride semiconductor device 100 according to the present embodiment is not limited to the configuration shown in FIGS. 1A to 1C. Hereinafter, another configuration example of each main electrode according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図1Fは、本実施の形態に係る第1の主電極の他の構成例を示す平面図である。図1Gは、本実施の形態に係る第1の主電極のさらに他の構成例を示す平面図である。   FIG. 1F is a plan view showing another configuration example of the first main electrode according to the present embodiment. FIG. 1G is a plan view showing still another configuration example of the first main electrode according to the present embodiment.

図1Fに示す第1の主電極110bを備える窒化物半導体装置100bのように、第2の先端121は第1の先端111bよりも第1の方向において突出し、かつ、第2の反対側先端122は第1の反対側先端112bよりも第1の方向において突出するように形成してもよい。この場合、第2の主電極120の傾斜部123から第2の方向に延びている第2の引き出し配線160の領域165の直下において流れる電子流が、図1Aで示すような、第1の先端111が第2の先端121より第1の方向において突出しないように形成した場合よりも小さくなる。このため、窒化物半導体装置100bでは、窒化物半導体装置100より電子トラップを抑制することができる。   Like the nitride semiconductor device 100b including the first main electrode 110b shown in FIG. 1F, the second tip 121 protrudes in the first direction from the first tip 111b, and the second opposite tip 122. May be formed so as to protrude in the first direction from the first opposite end 112b. In this case, the electron current flowing immediately below the region 165 of the second lead-out wiring 160 extending in the second direction from the inclined portion 123 of the second main electrode 120 is the first tip as shown in FIG. 1A. It becomes smaller than the case where 111 is formed so as not to protrude from the second tip 121 in the first direction. For this reason, in the nitride semiconductor device 100 b, electron traps can be suppressed more than in the nitride semiconductor device 100.

また、図1Gに示す第1の主電極110cを備える窒化物半導体装置100cのように、第1の主電極110cの第1の先端111cは第2の先端121側の傾斜部123の第1の方向における第2の主電極120の中央側の端より第1の方向において突出せず、かつ、第1の反対側先端112cは第2の反対側先端122側の傾斜部124の第1の方向における第2の主電極120の中央側の端より第1の方向において突出しないように形成してもよい。さらに、傾斜部123の第1の方向における第2の主電極120の中央側の端は、第1の先端111cより、第1の方向において第2の先端121側に配置されてもよい。また、傾斜部124の第1の方向における第2の主電極120の中央側の端は、第1の反対側先端112cより、第1の方向において第2の反対側先端122側に配置されてもよい。この場合、第2の主電極120の傾斜部から第2の方向に延びている第2の引き出し配線160の領域165に流れる電子流が、図1Fで示すような、第2の先端121は第1の先端111bよりも突出し、かつ第2の反対側先端122は第1の反対側先端112bよりも突出するように形成した場合よりも小さくなる。このため、窒化物半導体装置100cでは、窒化物半導体装置100bより電子トラップを抑制することができる。   Further, like the nitride semiconductor device 100c having the first main electrode 110c shown in FIG. 1G, the first tip 111c of the first main electrode 110c is the first of the inclined portion 123 on the second tip 121 side. The first opposite tip 112c does not protrude in the first direction from the center end of the second main electrode 120 in the first direction, and the first direction of the inclined portion 124 on the second opposite tip 122 side The second main electrode 120 may be formed so as not to protrude in the first direction from the center end of the second main electrode 120. Furthermore, the center-side end of the second main electrode 120 in the first direction of the inclined portion 123 may be disposed closer to the second tip 121 side in the first direction than the first tip 111c. The central end of the second main electrode 120 in the first direction of the inclined portion 124 is disposed closer to the second opposite tip 122 side in the first direction than the first opposite tip 112c. Also good. In this case, the electron current flowing in the region 165 of the second lead-out wiring 160 extending in the second direction from the inclined portion of the second main electrode 120 has a second tip 121 as shown in FIG. 1F. It protrudes from one tip 111b, and the second opposite tip 122 is smaller than the case where it is formed to protrude from the first opposite tip 112b. Therefore, in the nitride semiconductor device 100c, electron traps can be suppressed more than in the nitride semiconductor device 100b.

なお、第2の主電極120の等幅部126のうち第1の先端111cより第1の方向において突出する部分の上方に位置する第2の引き出し配線160の部分が等幅部126の第1の主電極110cに対向する端部より第2の方向に突出していないことが好ましい。同様に、第2の主電極120の等幅部126のうち第1の反対側先端112cより第1の方向において突出する部分の上方に位置する第2の引き出し配線160の部分が等幅部126の第1の主電極110cに対向する端部より第2の方向に突出していないことが好ましい。これらの場合は、2DEG直上の領域のうち、第2の主電極120の等幅部126よりも第1の主電極110c側の部分において、高電圧による電子トラップを回避できる。   The portion of the second lead-out wiring 160 located above the portion of the equal width portion 126 of the second main electrode 120 that protrudes in the first direction from the first tip 111 c is the first width of the equal width portion 126. It is preferable that the second electrode does not protrude in the second direction from the end facing the main electrode 110c. Similarly, the portion of the second lead-out wiring 160 located above the portion of the equal width portion 126 of the second main electrode 120 protruding in the first direction from the first opposite end 112c is the equal width portion 126. It is preferable that the first main electrode 110c does not protrude in the second direction from the end facing the first main electrode 110c. In these cases, an electron trap due to a high voltage can be avoided in a portion immediately above the 2DEG in a portion closer to the first main electrode 110c than the equal width portion 126 of the second main electrode 120.

また、第2の引き出し配線160のうち、第1の方向における位置が傾斜部123及び124と一致する部分は、第2の方向において、等幅部126よりも第1の主電極110側に突出しないように形成してもよい。この場合は、2DEG直上の領域のうち、第1の方向における位置が傾斜部123及び124と一致し、かつ、第2の方向における位置が等幅部126よりも第1の主電極110c側の部分において高電圧による電子トラップを回避できる。   In addition, a portion of the second lead-out wiring 160 where the position in the first direction coincides with the inclined portions 123 and 124 protrudes closer to the first main electrode 110 than the uniform width portion 126 in the second direction. You may form so that it may not. In this case, the position in the first direction in the region directly above 2DEG coincides with the inclined portions 123 and 124, and the position in the second direction is closer to the first main electrode 110c side than the equal width portion 126. Electron traps due to high voltage can be avoided in the portion.

また、第2の引き出し配線160のうち、活性領域107上に位置する部分は、第2の先端121より第2の集約電極180側の部分が第2の方向において等幅部126よりも第1の主電極110側に突出せずに形成されていてもよい。この場合は、第2の引き出し配線160のうち、第1の方向において第2の先端121より第2の集約電極180側であって、第2の方向における位置が等幅部126と等しい部分において、電子トラップを回避できる。また、第2の引き出し配線160のうち、活性領域107上に位置する部分は、第2の反対側先端122より第1の方向に突出せずに形成されていてもよい。   In addition, the portion of the second lead-out wiring 160 located on the active region 107 has a portion closer to the second aggregated electrode 180 than the second tip 121 in the second direction than the equal-width portion 126. It may be formed without protruding toward the main electrode 110 side. In this case, in the portion of the second lead-out wiring 160 that is closer to the second aggregated electrode 180 than the second tip 121 in the first direction and whose position in the second direction is equal to the equal width portion 126. , Avoid electronic traps. Further, the portion of the second lead-out wiring 160 located on the active region 107 may be formed without protruding in the first direction from the second opposite end 122.

(実施の形態1の変形例)
以下に、実施の形態1の変形例に係る窒化物半導体装置について、図面を参照しながら説明する。
(Modification of Embodiment 1)
A nitride semiconductor device according to a modification of the first embodiment will be described below with reference to the drawings.

図1Hは、本変形例に係る窒化物半導体装置100dのレイアウトを示す平面図である。図1Iは、本変形例に係る窒化物半導体装置100dの図1H中の1I−1I断面を示す断面図である。図1Jは、本変形例に係る窒化物半導体装置100dの図1H中の1J−1J断面を示す断面図である。   FIG. 1H is a plan view showing a layout of the nitride semiconductor device 100d according to the present modification. FIG. 1I is a cross-sectional view showing a 1I-1I cross section in FIG. 1H of a nitride semiconductor device 100d according to this modification. FIG. 1J is a cross-sectional view showing a 1J-1J cross section in FIG. 1H of a nitride semiconductor device 100d according to this modification.

本変形例に係る窒化物半導体装置100dにおける絶縁膜140d及び第2の引き出し配線160d以外の構成は、図1Gを用いて上述した窒化物半導体装置100cと同様の構成であるため、説明を省略する。また、本変形例では、絶縁膜140dの厚さを、第2の引き出し配線160dの電位が第2の窒化物半導体層104の表面で電子トラップを発生させないように厚くする必要ある。発明者らの検討結果では、絶縁膜140dがSiN(比誘電率7.5)の場合は厚さが2μm以上必要であった。必要な絶縁膜の厚さは絶縁膜の比誘電率に比例すると考えられるため、例えば絶縁膜140dがSiO(比誘電率3.9)の場合は厚さが1μm以上、ポリイミド(比誘電率3.5)の場合は厚さが0.9μm以上必要である。このような場合、絶縁膜140dが十分な厚さを持っているため、2DEG直上の高電圧の影響を無視できる。 Since the nitride semiconductor device 100d according to this modification has the same configuration as the nitride semiconductor device 100c described above with reference to FIG. 1G except for the insulating film 140d and the second lead wiring 160d, the description thereof is omitted. . In the present modification, the thickness of the insulating film 140d needs to be increased so that the potential of the second lead wiring 160d does not generate an electron trap on the surface of the second nitride semiconductor layer 104. As a result of examination by the inventors, when the insulating film 140d is SiN (relative dielectric constant 7.5), the thickness is required to be 2 μm or more. Since the necessary thickness of the insulating film is considered to be proportional to the relative dielectric constant of the insulating film, for example, when the insulating film 140d is SiO 2 (relative dielectric constant 3.9), the thickness is 1 μm or more, polyimide (relative dielectric constant) In the case of 3.5), a thickness of 0.9 μm or more is necessary. In such a case, since the insulating film 140d has a sufficient thickness, the influence of a high voltage just above 2DEG can be ignored.

図1Hに示すように、第2の引き出し配線160dのうち、第1の方向において等幅部126より突出せず、かつ、第1の主電極110より突出する領域166a及び166bの少なくとも一部は、第2の方向において第1の主電極110側に突出してもよい。言い換えると、第2の引き出し配線160dのうち、等幅部126のうち第1の先端111cより第1の方向において突出する部分の上方に位置する部分(領域166a)が等幅部126より第2の方向に突出していてもよい。また、第2の引き出し配線160dのうち、等幅部126のうち第1の反対側先端112cより第1の方向において突出する部分の上方に位置する部分(領域166b)が等幅部126より第2の方向に突出していてもよい。この場合は、第2の引き出し配線160dがドレインフィールドプレートとして機能する。つまり、第2の主電極120と同電位である第2の引き出し配線160dが第2の方向において第1の主電極110側に突出することによって、第1の主電極110側から第2の主電極120側に向かう電気力線の一部が第2の引き出し配線160dに向かうため、第2の主電極120の第1の主電極110側の端部における電界集中を緩和させることができる。これにより、第2の主電極120端部の破壊を抑制することができる。   As shown in FIG. 1H, in the second lead-out wiring 160d, at least a part of the regions 166a and 166b that do not protrude from the equal width portion 126 in the first direction and protrude from the first main electrode 110 is formed. , And may protrude toward the first main electrode 110 in the second direction. In other words, in the second lead-out wiring 160d, the portion (region 166a) located above the portion of the equal width portion 126 that protrudes in the first direction from the first tip 111c is second from the equal width portion 126. It may protrude in the direction of. In the second lead-out wiring 160 d, a portion (region 166 b) located above the portion of the equal width portion 126 that protrudes in the first direction from the first opposite end 112 c is the first width portion 126 d from the equal width portion 126. You may protrude in the direction of 2. In this case, the second lead wiring 160d functions as a drain field plate. That is, the second lead wiring 160d having the same potential as the second main electrode 120 protrudes toward the first main electrode 110 in the second direction, so that the second main wiring 110d from the first main electrode 110 side. Since a part of the lines of electric force directed to the electrode 120 side are directed to the second lead wiring 160d, electric field concentration at the end of the second main electrode 120 on the first main electrode 110 side can be reduced. Thereby, destruction of the edge part of the 2nd main electrode 120 can be suppressed.

なお、図1Hに示すように、第2の引き出し配線160dのうち、第1の方向における位置が傾斜部123及び124と一致する領域167a及び167bが、第2の方向において等幅部126よりも第1の主電極110側に突出していてもよい。この場合は、第2の引き出し配線160dが突出した部分がドレインフィールドプレートとして機能するため、第2の主電極120の第1の主電極110側の端部における電界緩和効果を得ることができる。これにより、第2の主電極120の端部の破壊を抑制することができる。   As shown in FIG. 1H, in the second lead-out wiring 160d, the regions 167a and 167b whose positions in the first direction coincide with the inclined portions 123 and 124 are larger than the equal-width portion 126 in the second direction. It may protrude toward the first main electrode 110 side. In this case, the portion from which the second lead-out wiring 160d protrudes functions as a drain field plate, so that an electric field relaxation effect can be obtained at the end of the second main electrode 120 on the first main electrode 110 side. Thereby, destruction of the edge part of the 2nd main electrode 120 can be suppressed.

また、図1Hに示すように、実施の形態1において、第2の引き出し配線160dのうち、活性領域107上に位置する部分において、第2の主電極120から遠ざかる向き(図1Hの上向き)に第2の先端121から延びる領域168aが第2の方向において等幅部126よりも第1の主電極110側に突出するように形成されてもよい。また、図1H及び図1Iに示すように、第2の引き出し配線160dのうち、活性領域107上に位置する部分において、第2の主電極120から遠ざかる向き(図1Hの下向き)に第2の反対側先端122から延びる領域168bが形成されていてもよく、領域168bが第2の方向において、等幅部126よりも第1の主電極110側に突出するように形成されていてもよい。このような構造をとることにより、第2の引き出し配線160dが第2の主電極120より突出した各領域が、ドレインフィールドプレートとして機能するため、第2の主電極120の第1の主電極110側の端部における電界緩和効果を得ることができる。これにより、第2の主電極120の端部の破壊を防ぐことができる。   Further, as shown in FIG. 1H, in the first embodiment, a portion of the second lead-out wiring 160d located on the active region 107 is away from the second main electrode 120 (upward in FIG. 1H). A region 168a extending from the second tip 121 may be formed so as to protrude toward the first main electrode 110 with respect to the equal width portion 126 in the second direction. Further, as shown in FIGS. 1H and 1I, the second lead-out wiring 160d has a second position in a direction away from the second main electrode 120 (downward in FIG. 1H) in a portion located on the active region 107. A region 168b extending from the opposite-side tip 122 may be formed, and the region 168b may be formed so as to protrude toward the first main electrode 110 with respect to the equal width portion 126 in the second direction. By adopting such a structure, each region in which the second lead-out wiring 160 d protrudes from the second main electrode 120 functions as a drain field plate, and therefore the first main electrode 110 of the second main electrode 120. An electric field relaxation effect at the end portion on the side can be obtained. Thereby, destruction of the edge part of the 2nd main electrode 120 can be prevented.

(実施の形態2)
以下に、実施の形態2に係る窒化物半導体装置について説明する。本実施の形態に係る窒化物半導体装置は、積層構造部105の表面にトラップされた電子を低減するための正孔注入部を備える点において、実施の形態1に係る窒化物半導体装置100と相違する。以下、本実施の形態に係る窒化物半導体装置について、実施の形態1に係る窒化物半導体装置100との相違点を中心に図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 2)
The nitride semiconductor device according to the second embodiment will be described below. Nitride semiconductor device according to the present embodiment is different from nitride semiconductor device 100 according to the first embodiment in that it includes a hole injection portion for reducing electrons trapped on the surface of stacked structure portion 105. To do. Hereinafter, the nitride semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the nitride semiconductor device 100 according to the first embodiment.

図2Aは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置200のレイアウトを示す平面図である。また、図2Bは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置200の図2A中の2B−2B断面を示す断面図である。図2Cは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置200の図2A中の2C−2C断面を示す断面図である。   FIG. 2A is a plan view showing a layout of nitride semiconductor device 200 according to the present embodiment. 2B is a cross-sectional view showing a 2B-2B cross section in FIG. 2A of nitride semiconductor device 200 according to the present embodiment. 2C is a cross-sectional view showing a 2C-2C cross section in FIG. 2A of nitride semiconductor device 200 according to the present embodiment.

本実施の形態に係る窒化物半導体装置200は、図2A〜図2Cに示すように、窒化物半導体装置100と同様に、基板101と、バッファ層102と、積層構造部105と、第1の主電極110と、第2の主電極120と、制御電極130と、絶縁膜140と、第1の引き出し配線150と、第2の引き出し配線162と、第1の集約配線170と、第2の集約配線180とを備える。窒化物半導体装置200は、図2A及び図2Bに示すように、さらに、活性領域107の上方であって、第2の主電極120の近傍に、積層構造部105に正孔を注入する正孔注入部201及び211を備える。   As shown in FIGS. 2A to 2C, the nitride semiconductor device 200 according to the present embodiment is similar to the nitride semiconductor device 100 in that the substrate 101, the buffer layer 102, the stacked structure unit 105, The main electrode 110, the second main electrode 120, the control electrode 130, the insulating film 140, the first lead wiring 150, the second lead wiring 162, the first aggregate wiring 170, the second Aggregation wiring 180 is provided. As shown in FIGS. 2A and 2B, the nitride semiconductor device 200 further injects holes into the stacked structure portion 105 above the active region 107 and in the vicinity of the second main electrode 120. Injecting portions 201 and 211 are provided.

正孔注入部201及び211は、第1の主電極110と第2の主電極120との間の、第2の主電極120の近傍に配置されている。ここで、第2の主電極120の近傍とは、後述するように、第2の主電極120から正孔注入部201及び211の第2の主電極120に近い端縁までの距離が1μm以内であることを意味する。正孔注入部201及び211は、図2Bに示すように、それぞれ第2の窒化物半導体層104の上の所定の位置に形成されたp型の第3の窒化物半導体層202及び212と、その上に形成された正孔注入電極203及び213の両方で構成される。なお、正孔注入部201及び211は、それぞれ第2の窒化物半導体層104の上の所定の位置に形成されたp型の第3の窒化物半導体層202及び212のみで構成されてもよい。   The hole injection portions 201 and 211 are disposed in the vicinity of the second main electrode 120 between the first main electrode 110 and the second main electrode 120. Here, the vicinity of the second main electrode 120 means that the distance from the second main electrode 120 to the edge of the hole injection portions 201 and 211 near the second main electrode 120 is within 1 μm, as will be described later. It means that. As shown in FIG. 2B, the hole injection portions 201 and 211 include p-type third nitride semiconductor layers 202 and 212 formed at predetermined positions on the second nitride semiconductor layer 104, respectively. It consists of both hole injection electrodes 203 and 213 formed thereon. Note that the hole injection portions 201 and 211 may be configured only by the p-type third nitride semiconductor layers 202 and 212 formed at predetermined positions on the second nitride semiconductor layer 104, respectively. .

第3の窒化物半導体層202及び212は、例えばMgがドープされたGaN層である。Mgの濃度は1×1019cm−3程度であり、キャリア濃度は1×1018cm−3程度である。第3の窒化物半導体層202及び212は、例えば、MOCVDによって成膜され、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いてパターニングされる。 The third nitride semiconductor layers 202 and 212 are, for example, GaN layers doped with Mg. The Mg concentration is about 1 × 10 19 cm −3 and the carrier concentration is about 1 × 10 18 cm −3 . The third nitride semiconductor layers 202 and 212 are formed by, for example, MOCVD and patterned using photolithography and dry etching.

正孔注入電極203及び213は、例えばNi、Pd、Ti、Al等を含む積層体からなり、それぞれ第3の窒化物半導体層202及び212とオーミック接触している。正孔注入電極203及び213は、絶縁膜140よりも下層に形成されている。絶縁膜140は形成された正孔注入電極203及び213上の、少なくとも一部に開口(図示せず)を有しており、この開口を介して各正孔注入電極203及び213の上面(図2Bの上側面)の少なくとも一部が第2の引き出し配線160と接続されている。正孔注入電極203及び213は、例えば、スパッタ法などによって成膜され、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いてパターニングされる。   The hole injection electrodes 203 and 213 are made of a laminate including, for example, Ni, Pd, Ti, Al, etc., and are in ohmic contact with the third nitride semiconductor layers 202 and 212, respectively. The hole injection electrodes 203 and 213 are formed below the insulating film 140. The insulating film 140 has openings (not shown) at least partially on the formed hole injection electrodes 203 and 213, and the upper surfaces (see FIG. 5) of the hole injection electrodes 203 and 213 through the openings. At least a part of the upper side surface of 2B is connected to the second lead wiring 160. The hole injection electrodes 203 and 213 are formed by sputtering, for example, and are patterned using photolithography and dry etching.

第2の反対側先端122側にある正孔注入部211は、第2の引き出し配線162の第1の方向における端部よりも第2の主電極120側に位置するように形成されている。   The hole injection portion 211 on the second opposite end 122 side is formed so as to be positioned closer to the second main electrode 120 than the end portion of the second lead-out wiring 162 in the first direction.

以上のような構成を有する窒化物半導体装置200において、第2の引き出し配線162、すなわち、第2の主電極120及び正孔注入部201及び211に高電圧が印加されると、正孔注入部201及び211から正孔が積層構造部105に注入され、積層構造部105の表面準位等にトラップされた電子が、正孔と再結合することで消滅する。このように、正孔注入部201及び211を形成することで、トラップされた電子を低減させることが可能となる。その結果、実施の形態1よりもさらに連続ハードスイッチング動作の寿命を向上させることが可能となる。   In the nitride semiconductor device 200 having the above configuration, when a high voltage is applied to the second lead-out wiring 162, that is, the second main electrode 120 and the hole injection portions 201 and 211, the hole injection portion. Holes are injected from 201 and 211 into the multilayer structure portion 105, and electrons trapped at the surface level of the multilayer structure portion 105 disappear due to recombination with the holes. As described above, by forming the hole injection portions 201 and 211, trapped electrons can be reduced. As a result, the lifetime of the continuous hard switching operation can be further improved as compared with the first embodiment.

上述した正孔注入部201及び211と第2の引き出し配線162との位置関係について、図面を用いて説明する。   A positional relationship between the above-described hole injection portions 201 and 211 and the second lead-out wiring 162 will be described with reference to the drawings.

図2Dは、本実施の形態に係る正孔注入部201及び211と第2の引き出し配線162との適正な位置関係を調べるために用いた窒化物半導体装置200aの第1の方向に垂直な断面図を示す。図2DにおけるXY間距離は、第2の引き出し配線162aの第1の引き出し配線150側の端縁と正孔注入部201(第3の窒化物半導体層202)の第2の主電極120から遠い側の端縁との第2の方向における距離を表している。図2Eは、XY間距離と電流コラプス現象が起こる電圧との関係を示すグラフである。なお、図2Eにおいて、第3の窒化物半導体層202の第2の主電極120から遠い側の端縁が、第2の引き出し配線162aの端縁より、第2の主電極120から遠い場合におけるXY間距離は、負の値で示されている。   FIG. 2D shows a cross section perpendicular to the first direction of the nitride semiconductor device 200a used for examining the proper positional relationship between the hole injection portions 201 and 211 and the second lead-out wiring 162 according to this embodiment. The figure is shown. 2D is far from the edge of the second lead-out wiring 162a on the first lead-out wiring 150 side and the second main electrode 120 of the hole injection portion 201 (third nitride semiconductor layer 202). It represents the distance in the second direction from the side edge. FIG. 2E is a graph showing the relationship between the XY distance and the voltage at which the current collapse phenomenon occurs. In FIG. 2E, the edge of the third nitride semiconductor layer 202 far from the second main electrode 120 is farther from the second main electrode 120 than the edge of the second lead-out wiring 162a. The inter-XY distance is shown as a negative value.

図2Eからわかるように、XY間距離が1μm以下である場合において900V以上のコラプス電圧が得られている。それに対し、XY間距離が3μmを超えると電流コラプス現象が起こる電圧が急激に低下する。この結果より、正孔注入部201及び211によって、トラップされた電子を低減するには、第2の引き出し配線162の端縁と正孔注入部201及び211の第2の主電極120から遠い側の端縁との距離を1μm以内とする必要があることが実証されている。この結果から、正孔は正孔注入部201及び211から水平方向(第1の方向及び第2の方向)に約1μm程度まで拡散していると推定できる。   As can be seen from FIG. 2E, a collapse voltage of 900 V or more is obtained when the distance between XY is 1 μm or less. On the other hand, when the distance between XY exceeds 3 μm, the voltage at which the current collapse phenomenon occurs rapidly decreases. From this result, in order to reduce the trapped electrons by the hole injection portions 201 and 211, the edge of the second lead wiring 162 and the side farther from the second main electrode 120 of the hole injection portions 201 and 211 are used. It has been demonstrated that it is necessary to keep the distance to the edge of the film within 1 μm. From this result, it can be estimated that the holes are diffused from the hole injection portions 201 and 211 to about 1 μm in the horizontal direction (first direction and second direction).

この結果を本実施の形態に適用すると、正孔注入部201及び211は、それぞれ第2の主電極120に近い側の端縁が傾斜部123及び124から1μm以内となるように形成されていることが好ましい。   When this result is applied to the present embodiment, the hole injection portions 201 and 211 are formed so that the edges close to the second main electrode 120 are within 1 μm from the inclined portions 123 and 124, respectively. It is preferable.

(実施の形態3)
以下に、実施の形態3に係る窒化物半導体装置について説明する。本実施の形態に係る窒化物半導体装置は、正孔注入部が第2の主電極120を囲む点において実施の形態2に係る窒化物半導体装置200と相違する。以下、本実施の形態に係る窒化物半導体装置について、実施の形態に2に係る窒化物半導体装置200との相違点を中心に図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 3)
The nitride semiconductor device according to the third embodiment will be described below. The nitride semiconductor device according to the present embodiment is different from nitride semiconductor device 200 according to the second embodiment in that the hole injection portion surrounds second main electrode 120. Hereinafter, the nitride semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the nitride semiconductor device 200 according to the second embodiment.

図3Aは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置300のレイアウトを示す平面図である。図3Bは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置300の図3A中の3B−3B断面を示す断面図である。図3Cは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置300の図3A中の3C−3C断面を示す断面図である。   FIG. 3A is a plan view showing a layout of nitride semiconductor device 300 according to the present embodiment. 3B is a cross-sectional view showing a 3B-3B cross section in FIG. 3A of nitride semiconductor device 300 according to the present embodiment. 3C is a cross-sectional view showing a 3C-3C cross section in FIG. 3A of nitride semiconductor device 300 according to the present embodiment.

本実施の形態に係る窒化物半導体装置300は、実施の形態2に係る窒化物半導体装置200と同様に、正孔注入部301を備える。   Similar to nitride semiconductor device 200 according to the second embodiment, nitride semiconductor device 300 according to the present embodiment includes hole injection unit 301.

正孔注入部301は、第1の主電極110と第2の主電極120との間の、第2の主電極120近傍に配置されている。正孔注入部301は、第2の窒化物半導体層104の上の所定の位置に形成されたp型の第3の窒化物半導体層302と、その上に形成された正孔注入電極303との両方で構成される。なお、正孔注入部301は、第2の窒化物半導体層104の上の所定の位置に形成されたp型の第3の窒化物半導体層302のみで構成されてもよい。第3の窒化物半導体層302及び正孔注入電極303は、それぞれ実施の形態2における第3の窒化物半導体層202及び正孔注入電極203と同様の構成とする。   The hole injection part 301 is disposed in the vicinity of the second main electrode 120 between the first main electrode 110 and the second main electrode 120. The hole injection portion 301 includes a p-type third nitride semiconductor layer 302 formed at a predetermined position on the second nitride semiconductor layer 104, and a hole injection electrode 303 formed thereon. Consists of both. Note that the hole injection portion 301 may be configured only by the p-type third nitride semiconductor layer 302 formed at a predetermined position on the second nitride semiconductor layer 104. The third nitride semiconductor layer 302 and the hole injection electrode 303 have the same structure as the third nitride semiconductor layer 202 and the hole injection electrode 203 in Embodiment 2, respectively.

本実施の形態では、図3A〜図3Cに示すように、正孔注入部301は、第2の主電極120を囲む。より詳しくは、図3Aに示すように、基板101の平面視において、正孔注入部301は、第2の主電極120の近傍において、第2の主電極120の全体を囲む。また、第2の引き出し配線163と、正孔注入部301との接続構成は、特に限定されないが、図3B及び図3Cに示すように本実施の形態では、第2の引き出し配線163は、正孔注入部301と一箇所のみで接続される。以上のような構成を有する窒化物半導体装置300においては、正孔注入部301と積層構造部105との接触面積が大きくなり、かつ、正孔注入を第2の主電極120全体に亘って行えるため、実施の形態2に係る窒化物半導体装置200に比べ、トラップされた電子をより一層低減できる。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 3A to 3C, the hole injection part 301 surrounds the second main electrode 120. More specifically, as shown in FIG. 3A, in the plan view of the substrate 101, the hole injection part 301 surrounds the entire second main electrode 120 in the vicinity of the second main electrode 120. Further, the connection configuration between the second lead-out wiring 163 and the hole injection portion 301 is not particularly limited. However, in the present embodiment, the second lead-out wiring 163 has a positive connection as shown in FIGS. 3B and 3C. It is connected to the hole injection part 301 only at one place. In nitride semiconductor device 300 having the above-described configuration, the contact area between hole injection portion 301 and stacked structure portion 105 is increased, and hole injection can be performed over second main electrode 120 as a whole. Therefore, trapped electrons can be further reduced as compared with nitride semiconductor device 200 according to the second embodiment.

さらに、前述したように、コラプス電圧を低下させることなく、第2の引き出し配線163の第2の方向の幅を、正孔注入部301の第2の主電極120から遠い側の端縁より1μmまで広げることができる。このため、第2の引き出し配線163の抵抗を低くすることができるという効果もある。   Furthermore, as described above, the width of the second lead-out wiring 163 in the second direction is set to 1 μm from the edge of the hole injection portion 301 on the side far from the second main electrode 120 without reducing the collapse voltage. Can be expanded. For this reason, there is an effect that the resistance of the second lead wiring 163 can be lowered.

(実施の形態4)
以下に、実施の形態4に係る窒化物半導体装置について説明する。本実施の形態に係る窒化物半導体装置は、正孔注入部の構成において、実施の形態3に係る窒化物半導体装置300と相違する。以下、本実施の形態に係る窒化物半導体装置について、実施の形態3に係る窒化物半導体装置300との相違点を中心に図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 4)
The nitride semiconductor device according to the fourth embodiment will be described below. The nitride semiconductor device according to the present embodiment differs from nitride semiconductor device 300 according to the third embodiment in the configuration of the hole injection portion. Hereinafter, the nitride semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the nitride semiconductor device 300 according to the third embodiment.

図4Aは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置400のレイアウトを示す平面図である。図4Bは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置400の図4A中の4B−4B断面を示す断面図である。図4Cは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置400の図4A中の4C−4C断面を示す断面図である。   FIG. 4A is a plan view showing a layout of nitride semiconductor device 400 according to the present embodiment. 4B is a cross-sectional view showing a 4B-4B cross section in FIG. 4A of nitride semiconductor device 400 according to the present embodiment. 4C is a cross-sectional view showing a 4C-4C cross section in FIG. 4A of nitride semiconductor device 400 according to the present embodiment.

本実施の形態に係る窒化物半導体装置400は、実施の形態3に係る窒化物半導体装置300と同様に第2の主電極120を囲む正孔注入部401を備える。   Similar to nitride semiconductor device 300 according to the third embodiment, nitride semiconductor device 400 according to the present embodiment includes hole injection portion 401 that surrounds second main electrode 120.

正孔注入部401は、第1の主電極110と第2の主電極120との間の、第2の主電極120近傍に配置されている。正孔注入部401は、第2の窒化物半導体層104の上の所定の位置に形成されたp型の第3の窒化物半導体層402とその上に形成された正孔注入電極403の両方で構成される。なお、正孔注入部401は、第2の窒化物半導体層104の上の所定の位置に形成されたp型の第3の窒化物半導体層402のみで構成されてもよい。第3の窒化物半導体層402及び正孔注入電極403は、それぞれ実施の形態3における第3の窒化物半導体層302及び正孔注入電極303と同様の構成とする。   The hole injection portion 401 is disposed in the vicinity of the second main electrode 120 between the first main electrode 110 and the second main electrode 120. The hole injection portion 401 includes both a p-type third nitride semiconductor layer 402 formed at a predetermined position on the second nitride semiconductor layer 104 and a hole injection electrode 403 formed thereon. Consists of. Note that the hole injection portion 401 may be composed of only the p-type third nitride semiconductor layer 402 formed at a predetermined position on the second nitride semiconductor layer 104. Third nitride semiconductor layer 402 and hole injection electrode 403 have the same structure as third nitride semiconductor layer 302 and hole injection electrode 303 in Embodiment 3, respectively.

本実施の形態では、図4A及び図4Bに示すように、正孔注入部401の直下に位置する第2の窒化物半導体層104の少なくとも一部には、凹状のリセス部104a及び104bが形成されており、リセス部104a及び104bに正孔注入部401の一部が配置されている。図4Aに示すように、リセス部104a及び104bは、それぞれ傾斜部123及び124を囲むように形成されている。言い換えると、第3の窒化物半導体層402のうち、傾斜部123の第2の主電極120の中央側の端における第1の方向の位置より、第2の主電極120の等幅部126から遠ざかる側(図4Aの上側)の部分は、第2の窒化物半導体層104に形成されたリセス部104a上に形成されている。リセス部104aには、第3の窒化物半導体層402のリセス内配置部404が配置されている。同様に、第3の窒化物半導体層402のうち、傾斜部124の第2の主電極120の中央側の端における第1の方向の位置より、第2の主電極120の等幅部126から遠ざかる側(図4Aの下側)の部分は、第2の窒化物半導体層104に形成されたリセス部104b上に形成されている。リセス部104bには、第3の窒化物半導体層402のリセス内配置部405が配置されている。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 4A and 4B, concave recess portions 104 a and 104 b are formed in at least a part of the second nitride semiconductor layer 104 located immediately below the hole injection portion 401. A part of the hole injection part 401 is arranged in the recesses 104a and 104b. As shown in FIG. 4A, the recess portions 104a and 104b are formed so as to surround the inclined portions 123 and 124, respectively. In other words, from the position in the first direction at the end of the inclined portion 123 on the center side of the second main electrode 120 in the third nitride semiconductor layer 402, from the equal width portion 126 of the second main electrode 120. The part on the far side (the upper side in FIG. 4A) is formed on the recess 104 a formed in the second nitride semiconductor layer 104. An in-recess arrangement portion 404 of the third nitride semiconductor layer 402 is arranged in the recess portion 104a. Similarly, from the position in the first direction at the end of the inclined portion 124 on the center side of the second main electrode 120 in the third nitride semiconductor layer 402, from the equal width portion 126 of the second main electrode 120. The portion on the far side (the lower side in FIG. 4A) is formed on the recess portion 104 b formed in the second nitride semiconductor layer 104. An in-recess arrangement portion 405 of the third nitride semiconductor layer 402 is arranged in the recess portion 104b.

この第2の窒化物半導体層104に形成されたリセス部104a及び104bの深さは、0より大きく、第2の窒化物半導体層104の厚さよりも小さく形成されている。リセス部104a及び104b上の正孔注入部401における第3の窒化物半導体層402は、それぞれリセス内配置部404及び405を有する。リセス部104a及び104b上の正孔注入部401は、それ以外の正孔注入部401に比べ、正孔注入効果が高く、実施の形態3に比べ、正孔注入をより強化できるため、トラップされた電子をより一層低減できる。   The depth of the recesses 104 a and 104 b formed in the second nitride semiconductor layer 104 is greater than 0 and smaller than the thickness of the second nitride semiconductor layer 104. The third nitride semiconductor layer 402 in the hole injection portion 401 on the recess portions 104a and 104b has in-recess arrangement portions 404 and 405, respectively. The hole injection part 401 on the recesses 104a and 104b has a higher hole injection effect than the other hole injection parts 401, and is trapped because hole injection can be strengthened more than in the third embodiment. Electrons can be further reduced.

リセス構造有無による正孔注入効果の比較実験の結果を以下に示す。   The result of the comparative experiment of the hole injection effect with and without the recess structure is shown below.

図4Dは、比較実験において用いたリセス部を有する電極構造体の断面図である。図4Eは、比較実験において用いたリセス部を有さない電極構造体の断面図である。   FIG. 4D is a cross-sectional view of an electrode structure having a recess used in a comparative experiment. FIG. 4E is a cross-sectional view of an electrode structure having no recess used in a comparative experiment.

図4Dに示す電極構造体は、積層構造部と、積層構造部のリセス部上に形成された正孔注入部と、その近傍に形成された低電位電極とを備える。図4Eに示す電極構造体は、積層構造部にリセス部が形成されていない点において、図4Dに示す電極構造体と相違し、その他の点において一致する。   The electrode structure shown in FIG. 4D includes a laminated structure portion, a hole injection portion formed on the recess portion of the laminated structure portion, and a low potential electrode formed in the vicinity thereof. The electrode structure shown in FIG. 4E is different from the electrode structure shown in FIG. 4D in that the recess portion is not formed in the stacked structure portion, and is identical in other points.

図4D及び図4Eに示す各電極構造体の正孔注入部に電圧を印加し、一定電流が流れるときの印加電圧を比較した結果について図面を用いて説明する。図4Fは、リセス部の有無による正孔注入効果の比較実験の結果を示すグラフである。図4Fに示すように、図4Dに示す電極構造体の方が図4Eに示す電極構造体より小さい値となった。このように、正孔注入部直下にリセス部を形成した場合、より小さい印加電圧でより大きい電流を流すことができる。つまり、所定の印加電圧に対しリセス部が有る場合の方が、リセス部がない場合より多くの正孔を注入できることが分かる。   A result obtained by applying a voltage to the hole injection portion of each electrode structure shown in FIGS. 4D and 4E and comparing the applied voltages when a constant current flows will be described with reference to the drawings. FIG. 4F is a graph showing the results of a comparative experiment of the hole injection effect with and without the recess. As shown in FIG. 4F, the value of the electrode structure shown in FIG. 4D was smaller than that of the electrode structure shown in FIG. 4E. As described above, when the recess portion is formed immediately below the hole injection portion, a larger current can be supplied with a smaller applied voltage. That is, it can be seen that more holes can be injected when there is a recess portion for a predetermined applied voltage than when there is no recess portion.

このようなリセス部の効果は、正孔注入部と第2の窒化物半導体層との接触面積が増えることに起因すると考えられる。つまり、当該接触面積における単位面積あたりの電流量(正孔注入量)が一定であれば、当該接触面積が増加するにしたがって、電流量も増加すると考えられる。   Such an effect of the recess portion is considered to be caused by an increase in the contact area between the hole injection portion and the second nitride semiconductor layer. That is, if the current amount per unit area (hole injection amount) in the contact area is constant, it is considered that the current amount increases as the contact area increases.

(実施の形態5)
以下に、実施の形態5に係る窒化物半導体装置について説明する。本実施の形態に係る窒化物半導体装置は、リセス部の構成において、実施の形態4に係る窒化物半導体装置400と相違する。以下、本実施の形態に係る窒化物半導体装置について、実施の形態4に係る窒化物半導体装置400との相違点を中心に図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 5)
The nitride semiconductor device according to the fifth embodiment will be described below. The nitride semiconductor device according to the present embodiment is different from nitride semiconductor device 400 according to the fourth embodiment in the configuration of the recess portion. Hereinafter, the nitride semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the nitride semiconductor device 400 according to the fourth embodiment.

図5Aは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置500のレイアウトを示す平面図である。図5Bは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置500の図5A中の5B−5B断面を示す断面図である。図5Cは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置500の図5A中の5C−5C断面を示す断面図である。   FIG. 5A is a plan view showing a layout of nitride semiconductor device 500 according to the present embodiment. FIG. 5B is a cross-sectional view showing a 5B-5B cross section in FIG. 5A of nitride semiconductor device 500 according to the present embodiment. FIG. 5C is a cross-sectional view showing a 5C-5C cross section in FIG. 5A of nitride semiconductor device 500 according to the present embodiment.

本実施の形態に係る窒化物半導体装置500は、実施の形態4に係る窒化物半導体装置400と同様に第2の主電極120を囲む正孔注入部501を備える。   Similar to nitride semiconductor device 400 according to the fourth embodiment, nitride semiconductor device 500 according to the present embodiment includes hole injection portion 501 that surrounds second main electrode 120.

正孔注入部501は、第1の主電極110と第2の主電極120との間の、第2の主電極120近傍に配置されている。正孔注入部501は、第2の窒化物半導体層104の上の所定の位置に形成されたp型の第3の窒化物半導体層502と、その上に形成された正孔注入電極503の両方で構成される。なお、正孔注入部501は、第2の窒化物半導体層104の上の所定の位置に形成されたp型の第3の窒化物半導体層502のみで構成されてもよい。第3の窒化物半導体層502及び正孔注入電極503は、実施の形態2における第3の窒化物半導体層202、正孔注入電極203と同様の構成とする。   The hole injection portion 501 is disposed in the vicinity of the second main electrode 120 between the first main electrode 110 and the second main electrode 120. The hole injection portion 501 includes a p-type third nitride semiconductor layer 502 formed at a predetermined position on the second nitride semiconductor layer 104, and a hole injection electrode 503 formed thereon. Consists of both. Note that the hole injection portion 501 may be configured only by the p-type third nitride semiconductor layer 502 formed at a predetermined position on the second nitride semiconductor layer 104. The third nitride semiconductor layer 502 and the hole injection electrode 503 have the same structure as the third nitride semiconductor layer 202 and the hole injection electrode 203 in Embodiment 2.

本実施の形態では、図5A及び図5Bに示すように、正孔注入部501の直下に位置する第2の窒化物半導体層104の少なくとも一部には、第2の窒化物半導体層104を貫通する貫通リセス部104c及び104dが形成されており、貫通リセス部104c及び104dに正孔注入部501の一部が配置されている。図5Aに示すように、貫通リセス部104c及び104dは、それぞれ傾斜部123及び124を囲むように形成されている。言い換えると、第3の窒化物半導体層502のうち、傾斜部123の第2の主電極120の中央側の端における第1の方向の位置より、第2の主電極120の等幅部126から遠ざかる側(図5Aの上側)の部分は、第2の窒化物半導体層104に形成された貫通リセス部104c上に形成されている。貫通リセス部104cには、第3の窒化物半導体層502のリセス内配置部504が配置されている。同様に、第3の窒化物半導体層502のうち、傾斜部124の第2の主電極120の中央側の端における第1の方向の位置より、第2の主電極120の等幅部126から遠ざかる側(図5Aの下側)の部分は、第2の窒化物半導体層104に形成された貫通リセス部104d上に形成されている。貫通リセス部104dには、第3の窒化物半導体層502のリセス内配置部505が配置されている。貫通リセス部104c及び104dは、例えば、第2の窒化物半導体層104を完全にエッチング除去して形成される。このような貫通リセス部104c及び104dに正孔注入部501を形成することで、本実施の形態では、実施の形態4に比べ、第2の窒化物半導体層104と第3の窒化物半導体層502との接触面積がより広くなり、正孔注入をより強化できるため、トラップされた電子をより一層低減できる。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 5A and 5B, the second nitride semiconductor layer 104 is formed on at least a part of the second nitride semiconductor layer 104 located immediately below the hole injection portion 501. Penetrating recess portions 104c and 104d are formed, and a part of the hole injection portion 501 is disposed in the through recess portions 104c and 104d. As shown in FIG. 5A, the through recess portions 104c and 104d are formed so as to surround the inclined portions 123 and 124, respectively. In other words, from the position in the first direction at the end of the inclined portion 123 on the center side of the second main electrode 120 in the third nitride semiconductor layer 502, from the equal width portion 126 of the second main electrode 120. The part on the far side (the upper side in FIG. 5A) is formed on the through recess 104 c formed in the second nitride semiconductor layer 104. An in-recess placement portion 504 of the third nitride semiconductor layer 502 is disposed in the through recess portion 104c. Similarly, in the third nitride semiconductor layer 502, from the position in the first direction at the end of the inclined portion 124 on the center side of the second main electrode 120, from the equal width portion 126 of the second main electrode 120. The portion on the far side (the lower side in FIG. 5A) is formed on the through recess 104 d formed in the second nitride semiconductor layer 104. An in-recess placement portion 505 of the third nitride semiconductor layer 502 is disposed in the through recess portion 104d. The through recesses 104c and 104d are formed by completely etching away the second nitride semiconductor layer 104, for example. By forming the hole injection portion 501 in the through-recess portions 104c and 104d, the second nitride semiconductor layer 104 and the third nitride semiconductor layer are compared with the fourth embodiment in this embodiment. Since the contact area with 502 becomes wider and hole injection can be further strengthened, trapped electrons can be further reduced.

また、貫通リセス領域においては無バイアス状態では2DEGが消えるため、電子流は流れなくなり、図8の点線で示すスイッチング時においても電子流は大幅に低減すると考えられる。従って、第2の主電極120の先端部近傍での破壊は、さらに発生しにくくなる。   Further, in the through recess region, 2DEG disappears in a non-biased state, so that the electron flow does not flow, and it is considered that the electron flow is greatly reduced even at the time of switching indicated by the dotted line in FIG. Therefore, the breakage in the vicinity of the tip of the second main electrode 120 is less likely to occur.

(実施の形態6)
以下に、実施の形態6に係る窒化物半導体装置について説明する。本実施の形態に係る窒化物半導体装置は、制御電極を有さずダイオードとして動作させることができる点において、実施の形態1に係る窒化物半導体装置100と相違する。以下、本実施の形態に係る窒化物半導体装置について図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 6)
The nitride semiconductor device according to the sixth embodiment will be described below. Nitride semiconductor device according to the present embodiment is different from nitride semiconductor device 100 according to the first embodiment in that it does not have a control electrode and can be operated as a diode. Hereinafter, the nitride semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図6Aは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置600のレイアウトを示す平面図である。図6Bは、本実施の形態に係る窒化物半導体装置600の図6A中の6B−6B断面を示す断面図である。   FIG. 6A is a plan view showing a layout of nitride semiconductor device 600 according to the present embodiment. FIG. 6B is a cross-sectional view showing a 6B-6B cross section in FIG. 6A of nitride semiconductor device 600 according to the present embodiment.

図6Aに示すように、本実施の形態に係る窒化物半導体装置600は、主に制御電極130を備えない点において、実施の形態1に係る窒化物半導体装置100と相違する。   As shown in FIG. 6A, nitride semiconductor device 600 according to the present embodiment is different from nitride semiconductor device 100 according to Embodiment 1 in that control electrode 130 is mainly not provided.

基板101から第2の反対側先端122までは、実施の形態1と同様の構成であるため、説明を省略する。   Since the configuration from the substrate 101 to the second opposite end 122 is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

本実施の形態では、実施の形態1における第1の主電極110を、例えばTi、Al等を含む積層体で構成する代わりに、例えば第2の窒化物半導体とショットキー接合を成す金属であるNi、TiN、W等を含む積層体で構成している。   In the present embodiment, the first main electrode 110 in the first embodiment is made of a metal that forms a Schottky junction with the second nitride semiconductor, for example, instead of being composed of a laminated body containing, for example, Ti, Al, or the like. It is composed of a laminate including Ni, TiN, W and the like.

このような構成を有することにより、窒化物半導体装置600は、第1の主電極110をアノード、第2の主電極120をカソードとするショットキーバリアダイオードとして動作し得る。   With such a configuration, the nitride semiconductor device 600 can operate as a Schottky barrier diode having the first main electrode 110 as an anode and the second main electrode 120 as a cathode.

また、実施の形態6において、pn接合ダイオードとしての機能を実現するために、第1の主電極110の電極材料を変更する代わりに、第2の窒化物半導体層104と第1の主電極110との間にp型半導体層601を形成してもよい。このような実施の形態6の変形例に係る窒化物半導体装置600aの断面図を図6Cに示す。図6Cにおいては、窒化物半導体装置600aの図6A中の6B−6B断面に相当する断面が示されている。   In the sixth embodiment, instead of changing the electrode material of the first main electrode 110 in order to realize the function as a pn junction diode, the second nitride semiconductor layer 104 and the first main electrode 110 are changed. A p-type semiconductor layer 601 may be formed therebetween. FIG. 6C shows a cross-sectional view of nitride semiconductor device 600a according to such a modification of the sixth embodiment. 6C shows a cross section corresponding to the 6B-6B cross section in FIG. 6A of nitride semiconductor device 600a.

このような構成を有することにより、窒化物半導体装置600aは、第1の主電極110をアノード、第2の主電極120をカソードとするpn接合ダイオードとして動作し得る。   With such a configuration, the nitride semiconductor device 600a can operate as a pn junction diode having the first main electrode 110 as an anode and the second main electrode 120 as a cathode.

ダイオードにおいては、オフ時にアノードからカソードに流れる電子流によって、カソード電極の先端近傍で電子がトラップされ、破壊を引き起こし得る。本実施の形態を用いることで、カソード電極の先端近傍での破壊が抑制され、長寿命のダイオードを実現できる。特に、ダイオードのアノードからカソードに流れる電子流の密度は、一般にFETにおいてソース電極からドレイン電極へ流れる電子流の密度より大きいため、本実施の形態に係る窒化物半導体装置600においては、FETの場合よりトラップ電子による破壊を抑制する効果がより顕著となる。   In the diode, electrons are trapped in the vicinity of the tip of the cathode electrode due to an electron flow flowing from the anode to the cathode when the diode is off, which may cause destruction. By using this embodiment, destruction near the tip of the cathode electrode is suppressed, and a long-life diode can be realized. In particular, since the density of the electron flow flowing from the anode to the cathode of the diode is generally larger than the density of the electron flow flowing from the source electrode to the drain electrode in the FET, the nitride semiconductor device 600 according to the present embodiment has the case of the FET. The effect of suppressing destruction by trapped electrons becomes more remarkable.

(変形例など)
以上、本開示に係る窒化物半導体装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記各実施の形態に限定されるものではない。
(Variations, etc.)
Although the nitride semiconductor device according to the present disclosure has been described based on the embodiments, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments.

例えば、実施の形態1の変形例に係る窒化物半導体装置100d、又は、実施の形態6に記載の窒化物半導体装置600において、実施の形態2〜5に係る正孔注入部を適用してもよい。   For example, in the nitride semiconductor device 100d according to the modification of the first embodiment or the nitride semiconductor device 600 according to the sixth embodiment, the hole injection unit according to the second to fifth embodiments is applied. Good.

実施の形態1〜5に係る各窒化物半導体装置においては、制御電極130にバイアス電圧を与えないときも導電するノーマリオン型トランジスタを想定しているが、制御電極130にバイアス電圧を与えないときには導電しないノーマリオフ型トランジスタとしてもよい。なお、ノーマリオン型トランジスタにおいては、ノーマリオフ型トランジスタの場合より、第1の主電極から第2の主電極への電子流の密度が高い。このため、各実施の形態に係る窒化物半導体装置をノーマリオン型トランジスタに適用する場合に、トラップ電子による破壊を抑制する効果がより顕著となる。   Each nitride semiconductor device according to the first to fifth embodiments assumes a normally-on transistor that conducts even when no bias voltage is applied to control electrode 130, but when no bias voltage is applied to control electrode 130. A normally-off transistor that is not conductive may be used. Note that a normally-on transistor has a higher electron flow density from the first main electrode to the second main electrode than a normally-off transistor. For this reason, when the nitride semiconductor device according to each embodiment is applied to a normally-on transistor, the effect of suppressing the breakdown due to trapped electrons becomes more remarkable.

また、実施の形態3〜5に係る発明においては、正孔注入部は、第2の主電極120の全体を連続的に囲んでいるが、正孔注入部が一部途切れていてもよい。正孔が拡散する距離である1μm程度途切れていてもよい。また、第2の主電極120に対して第1の方向に位置する部分において、正孔注入部が形成されていなくてもよい。また、リセス部及び貫通リセス部が形成される位置も特に限定されない。例えば、第3の窒化物半導体層の、正孔注入部全体に対応する位置にリセス部及び貫通リセス部が形成されていてもよい。   In the inventions according to Embodiments 3 to 5, the hole injection part continuously surrounds the entire second main electrode 120, but the hole injection part may be partially interrupted. You may interrupt about 1 micrometer which is the distance which a hole diffuses. In addition, the hole injection portion may not be formed in a portion located in the first direction with respect to the second main electrode 120. Further, the position where the recess portion and the through recess portion are formed is not particularly limited. For example, the recess portion and the through recess portion may be formed at a position corresponding to the entire hole injection portion of the third nitride semiconductor layer.

また、各図では、第1の主電極の平面視における形状を長円状としているが、第1の主電極の形状は特に限定されず、例えば矩形であってもよい。また、各図においては、第2の主電極は、一方の端部に傾斜部124を備えるが、必ずしも傾斜部124を備えなくてもよい。例えば、第2の主電極は、傾斜部124に代えて、矩形の端部を備えてもよい。   Moreover, in each figure, although the shape in planar view of the 1st main electrode is made into the ellipse shape, the shape of the 1st main electrode is not specifically limited, For example, a rectangle may be sufficient. Moreover, in each figure, although the 2nd main electrode is provided with the inclination part 124 in one edge part, it does not necessarily need to be provided with the inclination part 124. FIG. For example, the second main electrode may include a rectangular end portion instead of the inclined portion 124.

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。   In addition, it is realized by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment without departing from the spirit of the present disclosure, or forms obtained by subjecting each embodiment to various modifications conceived by those skilled in the art. Forms are also included in the present disclosure.

本開示に係る窒化物半導体装置は、インバータ、パワーコンディショナーや電源回路等に用いられるトランジスタやダイオードとして有用である。   The nitride semiconductor device according to the present disclosure is useful as a transistor or a diode used in an inverter, a power conditioner, a power supply circuit, or the like.

100、100a、100b、100c、100d、200、200a、300、400、500、600、600a 窒化物半導体装置
101 基板
102 バッファ層
103 第1の窒化物半導体層
104 第2の窒化物半導体層
104a、104b リセス部
104c、104d 貫通リセス部
105 積層構造部
106 2次元電子ガス
107 活性領域
108 素子分離領域
110、110b、110c 第1の主電極
111、111b、111c 第1の先端
112、112b、112c 第1の反対側先端
120 第2の主電極
121 第2の先端
122 第2の反対側先端
123、124 傾斜部
126 等幅部
130、130a 制御電極
140、140d 絶縁膜
150 第1の引き出し配線
160、160d、162、162a、163 第2の引き出し配線
165、166a、166b、167a、167b、168a、168b 領域
170 第1の集約配線
180 第2の集約配線
201、211、301、401、501、1007 正孔注入部
202、212、302、402、502 第3の窒化物半導体層
203、213、303、403、503 正孔注入電極
404、405、504、505 リセス内配置部
601 p型半導体層
1003 AlGaN層
1004 GaN層
1005 ドレイン電極
1006 ドレイン電極配線
1010 ゲート電極
1011 ソース電極
1012 ソース電極配線
1030 電極近傍領域
1060 電子流
1061 電子
100, 100a, 100b, 100c, 100d, 200, 200a, 300, 400, 500, 600, 600a Nitride semiconductor device 101 Substrate 102 Buffer layer 103 First nitride semiconductor layer 104 Second nitride semiconductor layer 104a, 104b Recessed portion 104c, 104d Through-recessed portion 105 Laminated structure portion 106 Two-dimensional electron gas 107 Active region 108 Element isolation region 110, 110b, 110c First main electrode 111, 111b, 111c First tip 112, 112b, 112c First 1 opposite tip 120 second main electrode 121 second tip 122 second opposite tip 123, 124 inclined portion 126 equal width portion 130, 130a control electrode 140, 140d insulating film 150 first lead wiring 160, 160d, 162, 162a, 163 Second pull 165, 166a, 166b, 167a, 167b, 168a, 168b region 170 first aggregated wiring 180 second aggregated wiring 201, 211, 301, 401, 501, 1007 hole injection portions 202, 212, 302, 402 , 502 Third nitride semiconductor layer 203, 213, 303, 403, 503 Hole injection electrode 404, 405, 504, 505 In-recess arrangement portion 601 p-type semiconductor layer 1003 AlGaN layer 1004 GaN layer 1005 drain electrode 1006 drain electrode Wiring 1010 Gate electrode 1011 Source electrode 1012 Source electrode wiring 1030 Electrode vicinity region 1060 Electron current 1061 Electron

Claims (11)

基板と、
前記基板の上方に配置される第1の窒化物半導体層と、前記第1の窒化物半導体層の上方に積層され、かつ、前記第1の窒化物半導体層よりバンドギャップが大きい第2の窒化物半導体層とを備え、前記第1の窒化物半導体層と前記第2の窒化物半導体層との界面に誘起される2次元電子ガスが存在する活性領域を有する積層構造部と、
前記活性領域の上方に配置され、前記基板に対する平面視で第1の方向に延びる第1の主電極と、
前記基板に対する平面視で前記第1の方向に垂直な第2の方向において前記第1の主電極から離間した前記活性領域の上方の位置に配置され、前記第1の方向に延びる第2の主電極と、
前記第2の主電極の上方に配置され、前記第2の主電極に電気的に接続される引き出し配線であって、前記第2の主電極上から、前記第1の方向における一方側に延びる引き出し配線とを備え、
前記第1の主電極は、前記第1の方向における両端部のうち、前記引き出し配線が延びる側の端部に第1の先端を有し、
前記第2の主電極は、前記第1の方向における両端部のうち、前記引き出し配線が延びる側の端部に第2の先端を有し、かつ、前記第1の方向における前記第2の先端側に、前記第2の先端に近づくにしたがって前記第2の方向における幅が減少する傾斜部を有し、
前記引き出し配線は、前記基板に対する平面視で前記傾斜部から第2の方向に突出し、かつ、下方が前記活性領域に含まれる領域を有し、
前記傾斜部の前記第1の方向における前記第2の主電極の中央側の端は、前記第1の先端より、前記第1の方向において前記第2の先端側に配置される
窒化物半導体装置。
A substrate,
A first nitride semiconductor layer disposed above the substrate; and a second nitride layer stacked above the first nitride semiconductor layer and having a band gap larger than that of the first nitride semiconductor layer. A stacked structure portion having an active region in which a two-dimensional electron gas induced at an interface between the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer exists,
A first main electrode disposed above the active region and extending in a first direction in plan view with respect to the substrate;
A second main main body disposed at a position above the active region spaced from the first main electrode in a second direction perpendicular to the first direction in plan view with respect to the substrate, and extending in the first direction; Electrodes,
A lead-out wiring disposed above the second main electrode and electrically connected to the second main electrode, and extending from the second main electrode to one side in the first direction. With lead-out wiring,
The first main electrode has a first tip at the end on the side where the lead-out wiring extends, of both ends in the first direction,
The second main electrode has a second tip at the end on the side where the lead-out wiring extends, out of both ends in the first direction, and the second tip in the first direction. On the side, having an inclined portion whose width in the second direction decreases as it approaches the second tip,
The lead-out wiring has a region that protrudes in the second direction from the inclined portion in a plan view with respect to the substrate, and a lower portion includes a region included in the active region,
An end of the inclined portion on the center side of the second main electrode in the first direction is disposed closer to the second tip side in the first direction than the first tip. .
前記第2の主電極は、前記第1の方向における両端部の間に前記第2の方向における幅が等しい等幅部を有し、
前記引き出し配線のうち、前記等幅部の上方に位置する部分は、前記第2の方向において、前記等幅部より前記第1の主電極側に突出しない
請求項1に記載の窒化物半導体装置。
The second main electrode has an equal width portion between both end portions in the first direction and having the same width in the second direction,
2. The nitride semiconductor device according to claim 1, wherein a portion of the lead-out wiring that is located above the equal width portion does not protrude from the equal width portion toward the first main electrode in the second direction. .
前記第2の主電極は、前記第1の方向における両端部の間に前記第2の方向における幅が等しい等幅部を有し、
前記引き出し配線のうち、前記第1の方向における位置が前記傾斜部と一致する部分は、前記第2の方向において、前記等幅部より前記第1の主電極側に突出しない
請求項1又は2に記載の窒化物半導体装置。
The second main electrode has an equal width portion between both end portions in the first direction and having the same width in the second direction,
The portion of the lead-out wiring whose position in the first direction coincides with the inclined portion does not protrude from the constant width portion toward the first main electrode in the second direction. The nitride semiconductor device described in 1.
前記第2の主電極は、前記第1の方向における両端部の間に前記第2の方向における幅が等しい等幅部を有し、
前記引き出し配線のうち、前記第2の先端より前記第2の主電極から遠ざかる向きに延びる部分であって、前記活性領域を覆う部分は、前記第2の方向において前記等幅部より前記第1の主電極側に突出せず、
前記引き出し配線は、前記第2の主電極の前記第1の先端と反対側の先端より、前記第1の方向に突出しない
請求項1〜3のいずれか1項に記載の窒化物半導体装置。
The second main electrode has an equal width portion between both end portions in the first direction and having the same width in the second direction,
The portion of the lead-out wiring that extends in a direction away from the second main electrode from the second tip, the portion covering the active region is the first width portion from the constant width portion in the second direction. Without projecting to the main electrode side of
The nitride semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the lead-out wiring does not protrude in the first direction from a tip opposite to the first tip of the second main electrode.
前記第2の主電極は、前記第1の方向における両端部の間に前記第2の方向における幅が等しい等幅部を有し、
前記引き出し配線のうち、前記第1の方向において前記等幅部より突出せず、かつ、前記第1の主電極より突出する部分の少なくとも一部は、前記第2の方向において前記第1の主電極側に突出する
請求項1に記載の窒化物半導体装置。
The second main electrode has an equal width portion between both end portions in the first direction and having the same width in the second direction,
At least a part of the portion of the lead-out wiring that does not protrude from the equal width portion in the first direction and protrudes from the first main electrode is in the second direction. The nitride semiconductor device according to claim 1, wherein the nitride semiconductor device protrudes toward the electrode side.
前記第2の主電極は、前記第1の方向における両端部の間に前記第2の方向における幅が等しい等幅部を有し、
前記引き出し配線のうち、前記第1の方向において、前記等幅部より突出し、かつ、前記第2の主電極より突出しない部分の少なくとも一部は、前記第2の方向において前記第1の主電極側に突出する
請求項1又は5に記載の窒化物半導体装置。
The second main electrode has an equal width portion between both end portions in the first direction and having the same width in the second direction,
At least a part of the portion of the lead-out wiring that protrudes from the equal width portion and does not protrude from the second main electrode in the first direction is the first main electrode in the second direction. The nitride semiconductor device according to claim 1, which protrudes to the side.
前記引き出し配線のうち、前記活性領域の上方であって、かつ、前記第1の方向において前記第2の主電極より突出する部分の少なくとも一部は、前記第2の方向において前記第1の主電極側に突出する
請求項1、5、6のいずれか1項に記載の窒化物半導体装置。
At least a part of a portion of the lead-out wiring that is above the active region and protrudes from the second main electrode in the first direction is the first main line in the second direction. The nitride semiconductor device according to claim 1, wherein the nitride semiconductor device protrudes toward the electrode side.
さらに、
前記活性領域の上方であって、前記第2の主電極の近傍に前記積層構造部に正孔を注入する正孔注入部を備える
請求項1〜7のいずれか1項に記載の窒化物半導体装置。
further,
8. The nitride semiconductor according to claim 1, further comprising a hole injection part that injects holes into the stacked structure part in the vicinity of the second main electrode and above the active region. apparatus.
前記正孔注入部は、前記基板の平面視において、前記第2の主電極を囲む
請求項8に記載の窒化物半導体装置。
The nitride semiconductor device according to claim 8, wherein the hole injection portion surrounds the second main electrode in a plan view of the substrate.
前記正孔注入部の直下に位置する前記第2の窒化物半導体層の少なくとも一部には、凹状のリセス部が形成されており、
前記リセス部に前記正孔注入部の一部が配置されている
請求項8又は9に記載の窒化物半導体装置。
At least a part of the second nitride semiconductor layer located immediately below the hole injection part is formed with a recessed recess part,
The nitride semiconductor device according to claim 8, wherein a part of the hole injection part is disposed in the recess part.
前記正孔注入部の直下に位置する前記第2の窒化物半導体層の少なくとも一部には、前記第2の窒化物半導体層を貫通する貫通リセス部が形成されており、
前記貫通リセス部に前記正孔注入部の一部が配置されている
請求項8〜10のいずれか1項に記載の窒化物半導体装置。
A through recess portion penetrating the second nitride semiconductor layer is formed in at least a part of the second nitride semiconductor layer located immediately below the hole injection portion,
The nitride semiconductor device according to claim 8, wherein a part of the hole injection part is disposed in the through recess part.
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