JP2018157008A - Semiconductor device - Google Patents

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宏憲 青木
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宏憲 青木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of reducing capacity between a gate and a drain and improving switching speed.SOLUTION: A semiconductor device comprises: a first insulating layer 17 arranged between a control electrode 16 and a first main electrode 15, on a semiconductor region; a plurality of first plates 60 arranged on the first insulating layer 17 so as to be separated from each other; a second insulating layer 18 arranged on the first plate 60; a plurality of second plates 61 arranged on the second insulating layer 18 so as to be separated from each other; and a third plate 62 arranged at the control electrode 16 side from the second plate 61, on the second insulating layer, and electrically connected with a second main electrode 14. The third plate 62 and at least a part of the first plate 60 at the control electrode 16 side are overlapped with each other.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、横型デバイスを備える半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device including a lateral device.

2次元電子ガス(2DEG)をチャンネルとして動作する半導体装置として、例えばHEMT(High Electron Mobility Transistor)が知られている。HEMTにおいては、図3の半導体装置100で示すように、電子走行層(例えばGaN)11と電子供給層(例えばAlGaN)12の界面における電子走行層11側に2次元電子ガス層(2DEG)13が形成される。ソース電極14とドレイン電極15間におけるチャンネルはこの2次元電子ガス層13を含み、ゲート電極16下に生じる空乏層を制御することによって、半導体装置はオン・オフのスイッチング動作を行う。   As a semiconductor device that operates using a two-dimensional electron gas (2DEG) as a channel, for example, a HEMT (High Electron Mobility Transistor) is known. In the HEMT, as shown by the semiconductor device 100 in FIG. 3, a two-dimensional electron gas layer (2DEG) 13 on the electron transit layer 11 side at the interface between the electron transit layer (eg GaN) 11 and the electron supply layer (eg AlGaN) 12. Is formed. A channel between the source electrode 14 and the drain electrode 15 includes the two-dimensional electron gas layer 13, and the semiconductor device performs an on / off switching operation by controlling a depletion layer generated under the gate electrode 16.

特に窒化物系半導体から成るHEMTにおいては、窒化物系半導体の禁制帯幅が広く、かつ2次元電子ガス層の電子の飽和速度が高いために、オン抵抗が低く大電力でのスイッチング動作が可能である。半導体装置は、低いオン抵抗が要求されると共に、500V以上の高電圧がドレイン電極に印加されることもあるため、ゲート電極とドレイン電極との間に高い耐圧が要求される。この耐圧には、オフ時のゲート・ドレイン間において電界が局所的に高くなる箇所の影響が大きい。すなわち、この電界集中が発生する箇所が存在すると、この箇所でアバランシェ降伏が生じやすく、半導体装置の耐圧が低くなる。このため、特許文献1のように、ドレイン電極やゲート電極と電気的に接続したフィールドプレートを窒化物系半導体上に絶縁膜を介して設ける構造が知られている。更に、図3の半導体装置100のように、ドレイン電極15とゲート電極16に其々フィールドプレート21、24が窒化物系半導体12上に絶縁膜17を介して設けられており、ドレイン電極15とゲート電極16との間にフローティング電位であって互いに離間した複数のプレート60を設けた構造が知られている。これにより、ドレイン・ゲート間に印加された電位が容量結合されたプレート60によって分圧され、プレート60下の窒化物系半導体12若しくは2次元電子ガス層13に印加される電位がプレート60の電圧に対応した電位とすることができる。これにより、電界が局所的に高くなる箇所を抑制し、半導体装置100の耐圧を高めることができる。   Especially in HEMTs composed of nitride semiconductors, the forbidden band width of nitride semiconductors is wide, and the electron saturation rate of the two-dimensional electron gas layer is high, so switching operation with high power is possible with low on-resistance. It is. A semiconductor device is required to have a low on-resistance, and a high voltage of 500 V or higher may be applied to the drain electrode. Therefore, a high breakdown voltage is required between the gate electrode and the drain electrode. The withstand voltage is greatly affected by the location where the electric field is locally increased between the gate and the drain in the off state. That is, if there is a location where this electric field concentration occurs, avalanche breakdown is likely to occur at this location, and the breakdown voltage of the semiconductor device is lowered. For this reason, a structure in which a field plate electrically connected to a drain electrode or a gate electrode is provided on a nitride-based semiconductor via an insulating film, as in Patent Document 1. Further, as in the semiconductor device 100 of FIG. 3, field plates 21 and 24 are provided on the nitride semiconductor 12 via the insulating film 17 on the drain electrode 15 and the gate electrode 16, respectively. A structure in which a plurality of plates 60 that are floating potentials and are spaced apart from each other is provided between the gate electrode 16 and the gate electrode 16. As a result, the potential applied between the drain and the gate is divided by the capacitively coupled plate 60, and the potential applied to the nitride-based semiconductor 12 or the two-dimensional electron gas layer 13 under the plate 60 is the voltage of the plate 60. It is possible to make the potential corresponding to. Thereby, the location where the electric field is locally increased can be suppressed, and the breakdown voltage of the semiconductor device 100 can be increased.

特表2007−537594号公報JP 2007-537594 A

ゲート・ドレイン間容量CGDは半導体装置のスイッチングスピードに大きく寄与する。HEMTにおいては、電子走行層(例えばGaN)と電子供給層(例えばAlGaN)の界面における電子走行層側に2次元電子ガス層があるので、広範囲にわたってゲート・ドレイン間容量CGDが生じるため、ゲート・ドレイン間容量CGDが問題となる。図3に示す半導体装置1において、ゲート・ドレイン間容量CGDは、ゲート電極に接続したフィールドプレートと2DEGとの間の容量だけでなく、ゲート電極側のプレート60を介した容量も加算されてしまう。   The gate-drain capacitance CGD greatly contributes to the switching speed of the semiconductor device. In the HEMT, since there is a two-dimensional electron gas layer on the electron transit layer side at the interface between the electron transit layer (eg, GaN) and the electron supply layer (eg, AlGaN), the gate-drain capacitance CGD is generated over a wide range. A drain-to-drain capacitance CGD becomes a problem. In the semiconductor device 1 shown in FIG. 3, not only the capacitance between the field plate connected to the gate electrode and the 2DEG but also the capacitance via the plate 60 on the gate electrode side is added to the gate-drain capacitance CGD. .

そこで、本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決することができる半導体装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a semiconductor device that can solve the above problems.

本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の半導体装置は、半導体領域と、半導体領域上に設けられた第1の主電極と、半導体領域上に設けられた第2の主電極と、半導体領域上に設けられ、第1の主電極と第2の主電極との間に設けられた制御電極と、半導体領域上において、制御電極と第1の主電極との間に配置された第1の絶縁層と、第1の絶縁層上に離間して配置された複数の第1のプレートと、第1のプレート上に配置された第2の絶縁層と、第2の絶縁層上に離間して配置された複数の第2のプレートと、第2の絶縁層上において、第2のプレートよりも制御電極側に配置され、第2の主電極に電気的に接続した第3のプレートと、を備え、第3のプレートと制御電極側の第1のプレートの少なくとも一部が重なっていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configurations.
The semiconductor device of the present invention includes a semiconductor region, a first main electrode provided on the semiconductor region, a second main electrode provided on the semiconductor region, and a first main electrode provided on the semiconductor region. A control electrode provided between the electrode and the second main electrode; a first insulating layer disposed between the control electrode and the first main electrode on the semiconductor region; and a first insulating layer A plurality of first plates spaced apart above, a second insulating layer disposed on the first plate, and a plurality of second plates spaced apart on the second insulating layer A plate, and a third plate disposed on the control electrode side of the second insulating layer on the second insulating layer and electrically connected to the second main electrode. At least a part of the first plate on the electrode side overlaps.

本発明は以上のように構成されているので、スイッチングスピードを向上した半導体装置を提供することができる。   Since the present invention is configured as described above, a semiconductor device with improved switching speed can be provided.

半導体装置10の断面図である。1 is a cross-sectional view of a semiconductor device 10. 半導体装置10のメカニズムを示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a mechanism of a semiconductor device 10. FIG. 従来の半導体装置100のメカニズムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mechanism of the conventional semiconductor device.

以下、本発明の実施の形態となる半導体装置について説明する。但し、図面は模式的なものであり、各層の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具現化するための装置を例示するものであって、この発明の実施形態は構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに限定するものでは無い。   Hereinafter, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the ratio of the thickness of each layer is different from the actual one. Further, the embodiment described below exemplifies an apparatus for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiment of the present invention describes the material, shape, structure, arrangement, etc. of the components as follows. It is not limited to things.

一実施形態の半導体装置10の断面図を図1で示す。半導体装置10は、2つの主電極間に形成された2次元電子ガス(2DEG)がチャンネルとして用いられるHEMT(High Electron Mobility Transistor)である。この半導体装置10においては、第1の半導体層である電子走行層11上に、第2の半導体層である電子供給層12が形成されている。電子走行層11は、ノンドープの単結晶GaN層であり、例えばシリコン基板等の基板1上にエピタキシャル成長によって形成される。その厚さは例えば0.5〜10μm程度である。基板2上に電子走行層11を直接成長させるのではなく、AlGaN等のバッファ層2を介してバッファ層2上に電子走行層11を成長させてもよい。電子走行層11は、例えばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法によって基板1上に形成することができる。電子供給層12は、例えば混晶AlxGa1−xN(x=0.1〜0.4)であり、その厚さは5〜50nm程度である。AlGaNの格子定数はGaNよりも小さい。周知のように、この構造においては、バンド構造の不連続性が発生するために、電子走行層11と電子供給層12の界面における電子走行層11側に2次元電子ガス(2DEG)層13が形成される。電子供給層12も、例えばMOCVD法によって電子走行層11上に形成することができる。   A cross-sectional view of a semiconductor device 10 of one embodiment is shown in FIG. The semiconductor device 10 is a HEMT (High Electron Mobility Transistor) in which a two-dimensional electron gas (2DEG) formed between two main electrodes is used as a channel. In this semiconductor device 10, an electron supply layer 12 that is a second semiconductor layer is formed on an electron transit layer 11 that is a first semiconductor layer. The electron transit layer 11 is a non-doped single crystal GaN layer, and is formed by epitaxial growth on a substrate 1 such as a silicon substrate. The thickness is, for example, about 0.5 to 10 μm. Instead of directly growing the electron transit layer 11 on the substrate 2, the electron transit layer 11 may be grown on the buffer layer 2 via the buffer layer 2 such as AlGaN. The electron transit layer 11 can be formed on the substrate 1 by, for example, MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition). The electron supply layer 12 is, for example, mixed crystal AlxGa1-xN (x = 0.1 to 0.4), and the thickness thereof is about 5 to 50 nm. The lattice constant of AlGaN is smaller than that of GaN. As is well known, in this structure, since a discontinuity of the band structure occurs, a two-dimensional electron gas (2DEG) layer 13 is formed on the electron transit layer 11 side at the interface between the electron transit layer 11 and the electron supply layer 12. It is formed. The electron supply layer 12 can also be formed on the electron transit layer 11 by, for example, the MOCVD method.

電子走行層11上に形成された第1の主電極(2つの主電極のうちの一方)であるソース電極14と、電子走行層11上に形成された第2の主電極(2つの主電極のうちの他方)であるドレイン電極15が2DEGと電気的に接続しており、半導体装置がオン時にドレイン電極15から2DEGを介してソース電極14へ主電流が流れる。ソース電極14とドレイン電極15は、2DEGとオーミック接合できる金属として、例えばTi/Au等で構成される。ソース電極14とドレイン電極15との間の電子走行層11上にはゲート電極(制御電極)16を備える。ゲート電極16は、例えば2DEGとショットキー接合され、ゲート電極16に閾値以上の電圧を印加してゲート電極16直下の2DEGを空乏層によって遮断することができる材料で構成され、例えばNi/Auが用いられる。また、この半導体装置10(HEMT)のゲート閾値を正の電圧としてノーマリーオフ動作させるためには、p型金属酸化物半導体(例えばNiOx)等を用いることもできる。この場合、p型金属酸化物半導体と金属との積層構造を用いることができる。   A source electrode 14 that is a first main electrode (one of two main electrodes) formed on the electron transit layer 11 and a second main electrode (two main electrodes) formed on the electron transit layer 11 The drain electrode 15, which is the other of them, is electrically connected to 2DEG, and a main current flows from the drain electrode 15 to the source electrode 14 through the 2DEG when the semiconductor device is turned on. The source electrode 14 and the drain electrode 15 are made of, for example, Ti / Au as a metal capable of ohmic junction with 2DEG. A gate electrode (control electrode) 16 is provided on the electron transit layer 11 between the source electrode 14 and the drain electrode 15. The gate electrode 16 is made of, for example, a material that can be a Schottky junction with 2DEG, and can apply a voltage higher than a threshold value to the gate electrode 16 to block the 2DEG immediately below the gate electrode 16 by a depletion layer. Used. Further, a p-type metal oxide semiconductor (for example, NiOx) or the like can be used in order to perform a normally-off operation with the gate threshold of the semiconductor device 10 (HEMT) as a positive voltage. In this case, a stacked structure of a p-type metal oxide semiconductor and a metal can be used.

電子供給層12上に第1の絶縁層17が形成されている。第1の絶縁層17は、例えばTEOS膜上にSiO2膜で構成され、ソース電極14とゲート電極16との間、ドレイン電極15とゲート電極16との間を被覆し、例えば0.2μm〜2μm程度の厚さとすることができる。ドレイン電極15とゲート電極16との間の第1の絶縁層17上には、ドレイン電極15と電気的に接続した第1のフィールドプレート21がゲート電極16側に延伸するように形成されている。更に、ドレイン電極15とゲート電極16との間の第1の絶縁層17上には、ゲート電極16と電気的に接続した第2のフィールドプレート24がドレイン電極15側に延伸するように形成されている。そして、第1のフィールドプレート21と第2のフィールドプレート24との間の第1の絶縁層17上に複数の第1のプレート60が互いに離間して形成されている。   A first insulating layer 17 is formed on the electron supply layer 12. The first insulating layer 17 is composed of, for example, a SiO 2 film on the TEOS film, and covers the space between the source electrode 14 and the gate electrode 16 and the space between the drain electrode 15 and the gate electrode 16, for example, 0.2 μm to 2 μm. The thickness can be as low as possible. A first field plate 21 electrically connected to the drain electrode 15 is formed on the first insulating layer 17 between the drain electrode 15 and the gate electrode 16 so as to extend to the gate electrode 16 side. . Further, a second field plate 24 electrically connected to the gate electrode 16 is formed on the first insulating layer 17 between the drain electrode 15 and the gate electrode 16 so as to extend to the drain electrode 15 side. ing. A plurality of first plates 60 are formed on the first insulating layer 17 between the first field plate 21 and the second field plate 24 so as to be separated from each other.

第1のフィールドプレート21上、第2のフィールドプレート24上、複数の第1のプレート60上に第2の絶縁層18が形成されている。第2の絶縁層18は、例えばTEOS膜で構成され、ソース電極14とゲート電極16との間の上方、ドレイン電極15とゲート電極16との間の上方を被覆し、例えば0.1μm〜1μm程度の厚さとすることができる。ドレイン電極15とゲート電極16との間の第2の絶縁層18上には、ビア配線22を介してドレイン電極15と電気的に接続した第3のフィールドプレート23がゲート電極16側に延伸するように形成されている。更に、ドレイン電極15とゲート電極16との間の第2の絶縁層18上には、ビア配線25を介してゲート電極16と電気的に接続した第4のフィールドプレート26がドレイン電極15側に延伸するように形成されている。そして、第3のフィールドプレート23と第4のフィールドプレート26との間の第2の絶縁層18上に複数の第2のプレート61が互いに離間して形成されている。   The second insulating layer 18 is formed on the first field plate 21, the second field plate 24, and the plurality of first plates 60. The second insulating layer 18 is made of, for example, a TEOS film, and covers the upper part between the source electrode 14 and the gate electrode 16 and the upper part between the drain electrode 15 and the gate electrode 16, for example, 0.1 μm to 1 μm. The thickness can be as low as possible. On the second insulating layer 18 between the drain electrode 15 and the gate electrode 16, a third field plate 23 electrically connected to the drain electrode 15 through the via wiring 22 extends to the gate electrode 16 side. It is formed as follows. Further, on the second insulating layer 18 between the drain electrode 15 and the gate electrode 16, a fourth field plate 26 electrically connected to the gate electrode 16 through the via wiring 25 is formed on the drain electrode 15 side. It is formed to stretch. A plurality of second plates 61 are formed on the second insulating layer 18 between the third field plate 23 and the fourth field plate 26 so as to be separated from each other.

第1のフィールドプレート21、ビア配線22、第3のフィールドプレート23、第2のフィールドプレート24、ビア配線25、第4のフィールドプレート26はソース電極14やドレイン電極15と同様の金属で構成することができる。第1のプレート60、第2のプレート61、第3のプレート62は不純物をドープした導電性ポリシリコン又はソース電極14やドレイン電極15と同様の金属で構成することができる。   The first field plate 21, the via wiring 22, the third field plate 23, the second field plate 24, the via wiring 25, and the fourth field plate 26 are made of the same metal as the source electrode 14 and the drain electrode 15. be able to. The first plate 60, the second plate 61, and the third plate 62 can be made of conductive polysilicon doped with impurities or the same metal as the source electrode 14 and the drain electrode 15.

図1で示すように、ソース電極14とゲート電極16との間の第1の絶縁層17上には、ソース電極14と電気的に接続した第5のフィールドプレート27がゲート電極16側に延伸するように形成されていても良い。更に、第5のフィールドプレート27上にも第2の絶縁層18が形成されており、ソース電極14とゲート電極16との間の第2の絶縁層18上には、ビア配線28を介してソース電極14と電気的に接続した第6のフィールドプレート29がゲート電極16側に延伸するように形成されていても良い。   As shown in FIG. 1, a fifth field plate 27 electrically connected to the source electrode 14 extends toward the gate electrode 16 on the first insulating layer 17 between the source electrode 14 and the gate electrode 16. It may be formed so as to. Further, a second insulating layer 18 is also formed on the fifth field plate 27, and on the second insulating layer 18 between the source electrode 14 and the gate electrode 16, via wires 28 are provided. A sixth field plate 29 electrically connected to the source electrode 14 may be formed to extend to the gate electrode 16 side.

複数の第2のプレート61のうち、最もゲート電極16側の第2のプレート61(以下、第3のプレート62という)はソース電極14と電気的に接続されている。このため、第3のプレート62とソース電極14との間の接続はゲート電極16、第2のフィールドプレート24、及び第4のフィールドプレート26上を超えて接続するか、これらを迂回して接続されている。残りの第2のプレート61と第1のプレート60はフローティング電位となっている。
半導体装置10の構成においては、第2のフィールドプレート24側、つまりゲート電極16側の第1のプレート60と第3のプレート62が半導体装置10を上方から見てY1だけ重なっている。これにより、第3のプレート62と第2のフィールドプレート24側の第1のプレート60との間の容量を第2のフィールドプレート24と第2のフィールドプレート24側の第1のプレート60との間の容量よりも小さくすることができる。よって、図2のように、第2のフィールドプレート24側の第1のプレート60との間の容量は2DEGとの間の容量に比べて第3のプレート62との間の容量が支配的になり、第2のフィールドプレート24側の第1のプレート60はゲート・ドレイン間容量CGDに与える影響を大幅に低減することができる。また、第2のフィールドプレート24側の第1のプレート60はソース電極14の電位+αの電位となり、耐圧の低下を抑制することができる。
Of the plurality of second plates 61, the second plate 61 closest to the gate electrode 16 (hereinafter referred to as the third plate 62) is electrically connected to the source electrode 14. Therefore, the connection between the third plate 62 and the source electrode 14 is connected beyond the gate electrode 16, the second field plate 24, and the fourth field plate 26, or they are bypassed. Has been. The remaining second plate 61 and first plate 60 are at a floating potential.
In the configuration of the semiconductor device 10, the first plate 60 and the third plate 62 on the second field plate 24 side, that is, the gate electrode 16 side overlap each other by Y 1 when the semiconductor device 10 is viewed from above. As a result, the capacitance between the third plate 62 and the first plate 60 on the second field plate 24 side is reduced between the second field plate 24 and the first plate 60 on the second field plate 24 side. It can be made smaller than the capacity between. Therefore, as shown in FIG. 2, the capacity between the first plate 60 on the second field plate 24 side is dominated by the capacity between the third plate 62 and the capacity between the second plate and the first plate 60. Thus, the influence of the first plate 60 on the second field plate 24 side on the gate-drain capacitance CGD can be greatly reduced. In addition, the first plate 60 on the second field plate 24 side has the potential of the source electrode 14 + α, and can suppress a decrease in breakdown voltage.

また、半導体装置10の構成においては、第4のフィールドプレート26は第2のフィールドプレート24よりもドレイン電極15側に延びておらず、第4のフィールドプレート26と同じ第2の絶縁膜18上の第3のプレート63をソース電極14と電気的に接続している。これにより、ソース電極14と同電位の第3のプレート63とドレイン電極15と同電位の第3のフィールドプレート23との間の距離を出来る限り確保して耐圧の低下を抑制しつつ、ゲート電極16近傍の電界集中を抑制することができる。   In the configuration of the semiconductor device 10, the fourth field plate 26 does not extend closer to the drain electrode 15 than the second field plate 24, and is on the same second insulating film 18 as the fourth field plate 26. The third plate 63 is electrically connected to the source electrode 14. Accordingly, the gate electrode is secured while ensuring the distance between the third plate 63 having the same potential as the source electrode 14 and the third field plate 23 having the same potential as the drain electrode 15 and suppressing the decrease in breakdown voltage. Electric field concentration in the vicinity of 16 can be suppressed.

また、半導体装置10の構成においては、第1のプレート60はドレイン・ゲート間のチャンネル内の電界集中の緩和のため、等間隔に配置されている事が望ましい。これにより、図2で示すように、隣り合う第1のプレート60同士は容量結合され、第1のプレート60の直下の2DEGが第1のプレート60の電位に応じた電位となるので、ドレイン・ゲート間の電圧を等間隔に分圧することができる。   In the configuration of the semiconductor device 10, it is desirable that the first plates 60 be arranged at equal intervals in order to alleviate electric field concentration in the channel between the drain and the gate. As a result, as shown in FIG. 2, the adjacent first plates 60 are capacitively coupled to each other, and the 2DEG immediately below the first plate 60 becomes a potential corresponding to the potential of the first plate 60. The voltage between the gates can be divided at equal intervals.

また、第2のプレート61は半導体装置10の外部から侵入する外来イオンに対するシールドとして機能するため、隣合う第2のプレート61の間隔は第3のプレート62と第3のフィールドプレートとの間を等間隔に配置されている事が望ましい。これにより、図1の上側から侵入する外来イオンが第2のプレート61の下側へと侵入することを抑制することができる。上記目的を達成するため、半導体装置10を上方から見て、第1のプレート60と第3のプレート62がY1だけ重なっているが、第1のプレート60と第2のプレート61は重ならない事が望ましい。   In addition, since the second plate 61 functions as a shield against foreign ions entering from the outside of the semiconductor device 10, the interval between the adjacent second plates 61 is between the third plate 62 and the third field plate. It is desirable to arrange them at equal intervals. Thereby, it is possible to suppress foreign ions entering from the upper side of FIG. 1 from entering the lower side of the second plate 61. In order to achieve the above object, the first plate 60 and the third plate 62 are overlapped by Y1 when the semiconductor device 10 is viewed from above, but the first plate 60 and the second plate 61 are not overlapped. Is desirable.

また、第1のプレート60と第3のプレート62との間の厚みH1は第1の絶縁層の厚みH2よりも薄いことが望ましい。これにより、第2のフィールドプレート24側の第1のプレート60との間の容量は2DEGとの間の容量に比べて第3のプレート62との間の容量が支配的になり、第2のフィールドプレート24側の第1のプレート60はゲート・ドレイン間容量CGDに与える影響を大幅に低減することができる。   Further, it is desirable that the thickness H1 between the first plate 60 and the third plate 62 is smaller than the thickness H2 of the first insulating layer. As a result, the capacity between the first plate 60 on the second field plate 24 side and the capacity between the third plate 62 becomes dominant compared with the capacity between the second plate and the second plate. The influence of the first plate 60 on the field plate 24 side on the gate-drain capacitance CGD can be greatly reduced.

また、第2のフィールドプレート24と第2のフィールドプレート24側の第1のプレート60との間の距離Y3は第1のプレート60と第3のプレートとの間の厚みH1よりも大きいことが望ましい。これにより、第2のフィールドプレート24側の第1のプレート60との間の容量は2DEGとの間の容量に比べて第3のプレート62との間の容量が支配的になり、第2のフィールドプレート24側の第1のプレート60はゲート・ドレイン間容量CGDに与える影響を大幅に低減することができる。   Further, the distance Y3 between the second field plate 24 and the first plate 60 on the second field plate 24 side is larger than the thickness H1 between the first plate 60 and the third plate. desirable. As a result, the capacity between the first plate 60 on the second field plate 24 side and the capacity between the third plate 62 becomes dominant compared with the capacity between the second plate and the second plate. The influence of the first plate 60 on the field plate 24 side on the gate-drain capacitance CGD can be greatly reduced.

また、第3のプレート62の幅Y2が第1のプレート60の幅Y4よりも大きいことが望ましい。これにより、第2のフィールドプレート24側の第1のプレート60との間の容量は2DEGとの間の容量に比べて第3のプレート62との間の容量が支配的になり、第2のフィールドプレート24側の第1のプレート60はゲート・ドレイン間容量CGDに与える影響を大幅に低減することを容易に実現することができる。   Further, it is desirable that the width Y2 of the third plate 62 is larger than the width Y4 of the first plate 60. As a result, the capacity between the first plate 60 on the second field plate 24 side and the capacity between the third plate 62 becomes dominant compared with the capacity between the second plate and the second plate. The first plate 60 on the field plate 24 side can easily realize significant reduction of the influence on the gate-drain capacitance CGD.

なお、上記の例においては、電子走行層としてGaNから成る第1の窒化物系半導体、電子供給層としてAlGaNから成る第2の窒化物系半導体を用いた例につき記載したが、電子走行層としてInGaNから成る第1の窒化物系半導体、電子供給層としてGaNから成る第2の窒化物系半導体の場合や、電子走行層としてGaAsから成る第1の窒化物系半導体、電子供給層としてAlGaAsから成る第2の窒化物系半導体の場合など、2次元電子ガスが用いられる半導体装置であれば同様の効果を奏することは明らかである。また、 2次元電子ガス層が形成されていないMESFETにおいても同様の効果を奏することは明らかである。すなわち、上記の材料以外の半導体層の構成においても本願発明が適用できることは明らかである。   In the above example, the first nitride semiconductor made of GaN is used as the electron transit layer, and the second nitride semiconductor made of AlGaN is used as the electron supply layer. In the case of a first nitride semiconductor made of InGaN, a second nitride semiconductor made of GaN as an electron supply layer, a first nitride semiconductor made of GaAs as an electron transit layer, and AlGaAs as an electron supply layer It is obvious that the same effect can be obtained if the semiconductor device uses a two-dimensional electron gas, such as the second nitride semiconductor. In addition, it is clear that the same effect can be obtained in the MESFET in which the two-dimensional electron gas layer is not formed. That is, it is obvious that the present invention can be applied to the configuration of the semiconductor layer other than the above materials.

また、絶縁層の材料は第1の絶縁層17と第2の絶縁層18とで異なる材料を用いることも可能である。
このように、本発明はここでは記載していない、様々な実施形態を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
Further, different materials can be used for the first insulating layer 17 and the second insulating layer 18 for the insulating layer.
Thus, it is needless to say that the present invention includes various embodiments that are not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

1 基板
2 バッファ層
10 半導体装置
11 電子走行層
12 電子供給層
13 2次元電子ガス(2DEG)層
14 ソース電極
15 ドレイン電極
16 ゲート電極
17 第1の絶縁層
18 第2の絶縁層
21 第1のフィールドプレート
22、25 ビア配線
23 第3のフィールドプレート
24 第2のフィールドプレート
26 第4のフィールドプレート
60 第1のプレート
61 第2のプレート
62 第3のプレート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Buffer layer 10 Semiconductor device 11 Electron traveling layer 12 Electron supply layer 13 Two-dimensional electron gas (2DEG) layer 14 Source electrode 15 Drain electrode 16 Gate electrode 17 First insulating layer 18 Second insulating layer 21 First Field plates 22 and 25 Via wiring 23 Third field plate 24 Second field plate 26 Fourth field plate 60 First plate 61 Second plate 62 Third plate

Claims (4)

半導体領域と、
前記半導体領域上に設けられた第1の主電極と、
前記半導体領域上に設けられた第2の主電極と、
前記半導体領域上に設けられ、前記第1の主電極と前記第2の主電極との間に設けられた制御電極と、
前記半導体領域上において、前記制御電極と前記第1の主電極との間に配置された第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層上に離間して配置された複数の第1のプレートと、
前記第1のプレート上に配置された第2の絶縁層と、
前記第2の絶縁層上に離間して配置された複数の第2のプレートと、
前記第2の絶縁層上において、前記第2のプレートよりも前記制御電極側に配置され、前記第2の主電極に電気的に接続した第3のプレートと、を備え、
前記第3のプレートと前記制御電極側の前記第1のプレートの少なくとも一部が重なっていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor region;
A first main electrode provided on the semiconductor region;
A second main electrode provided on the semiconductor region;
A control electrode provided on the semiconductor region and provided between the first main electrode and the second main electrode;
A first insulating layer disposed between the control electrode and the first main electrode on the semiconductor region;
A plurality of first plates spaced apart on the first insulating layer;
A second insulating layer disposed on the first plate;
A plurality of second plates spaced apart on the second insulating layer;
A third plate disposed on the control electrode side of the second insulating layer on the second insulating layer and electrically connected to the second main electrode;
A semiconductor device, wherein at least a part of the third plate and the first plate on the control electrode side overlap.
前記第1のプレートと前記第3のプレートとの間の厚みは前記第1の絶縁層の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項1の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein a thickness between the first plate and the third plate is smaller than a thickness of the first insulating layer. 前記制御電極にフィールドプレートがあり、
前記フィールドプレートと前記第1のプレートとの間の距離は前記第1のプレートと前記第3のプレートとの間の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項1又は2の半導体装置。
The control electrode has a field plate;
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a distance between the field plate and the first plate is larger than a thickness between the first plate and the third plate.
前記第3のプレートの幅が前記第1のプレートの幅よりも広いことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein a width of the third plate is wider than a width of the first plate.
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