JP4115243B2 - GaN-based III-V nitride semiconductor two-terminal device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は非直線的な電圧−電流特性を持つGaN系III−V族窒化物半導体二端子素子に関するものである。より詳しくは、GaN系III−V族窒化物半導体二端子素子であって、バリスタが示す電圧−電流特性を持つものである。
【0002】
【従来の技術】
非直線的な電圧−電流特性を示す半導体二端子素子の一つとして、バリスタが知られている。バリスタが示す電圧−電流特性を図6に示す。図6のように、端子間に電圧を正負の電圧を加えても、ある所定の正または負の電圧までは、電流がほとんど流れない。ところが、Vb+、Vb-に至ると急に電流が流れるようになり、一旦電流が立ち上がると端子間の抵抗はきわめて低くなる。
【0003】
以上のように、バリスタは端子間に加わる電圧が低い間は高抵抗を示すので、これを回路に並列に接続しても回路の動作にはほとんど影響を与えない。ところが、端子間に異常高電圧が加わった場合は低い抵抗を示すため、異常電流がバリスタ側に流れるため、接続された回路を保護することが可能である。バリスタのこのような性質を利用して、送電線や通信回路の避雷器、電子機器の衝撃電圧の吸収器、整流素子やサイリスタの過電圧保護、リレー接点の保護などにバリスタが用いられる。
【0004】
バリスタ素子を半導体で構成する場合は、図7のように、n型Si基板15の両面からp型不純物を拡散してp型半導体層16、17を形成しpnp接合(pn接合18、19からなる)を構成し、さらにp型半導体層16、17面に電極20、21を形成したものである。
この素子は図6の挿入図のように等価的に2つのダイオードを逆向きに接続した素子と見ることができ、図6に示すような電圧−電流特性を示す。なお、Si半導体以外にもGe、GaAsを使用したバリスタもある。
【0005】
半導体をベースにしたバリスタ以外に、図8のようにSiCをベースにした焼結体からなるバリスタもある。SiCバリスタはカーボランダム(SiC)の微粉末に粘土などのセラミック結合材および炭素、金属酸化物を加え、1300℃程度の高温で焼結したものである。作製されたバリスタのSiC微粉末の一つ一つはダイオードを逆向きに接続したものと等価となり、焼結体全体として図6のような電圧−電流特性を示す。
【0006】
【非特許文献1】
石田哲郎著、『半導体素子』、コロナ社、昭和53年、p232
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図6において、Vb+、Vb-を超えると急激に電流が流れるのは主として、図6の等価回路中に記載された2つのダイオードのうち一つのダイオードがブレークダウンすることによるものである。Si、GaAs、Geをベースとした半導体ではバンドギャップが0.5〜1.5eVと小さいため、ブレークダウンが起こる電圧が低く、高いVb+、Vb-値を持つバリスタを作製することは困難であった。
【0008】
また、SiC等の焼結体を用いてバリスタを作製した場合であっても、Si、GaAs、Geベースの半導体を用いたバリスタよりもVb+、Vb-値を高くすることができるが、200V程度が限界である。
【0009】
本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みてなされたものであって、高いVb+、Vb-値を持つバリスタを実現することを目的とする。
【0016】
本発明の第一は請求項1記載のように、AlGaN または AlInGaN からなる p 型半導体層と n 型半導体層とが積層された pnp 構造または npn 構造を構成する積層構造と、前記積層構造の最上層と最下層とにそれぞれ形成された電極とを備える
ことを特徴とする。
【0017】
本発明の第一では、2つのpn接合により半導体二端子素子を構成しており、このpn接合はAlGaN または AlInGaN からなる p 型半導体素子と n 型半導体素子により形成される。そのため、Vb+、Vb−を上げることができる。
【0018】
本発明の第二は請求項4記載のように、AlGaN または AlInGaN からなる i 型半導体層と n 型半導体層とが積層された ini 構造、または i 型半導体層と p 型半導体層が積層された ipi 構造を構成する積層構造と、前記積層構造の最上層と最下層とにそれぞれ形成された電極とを備えることを特徴とする。
【0019】
本発明の第二では、 AlGaN または AlInGaN からなる i 型半導体層と n 型半導体層とが積層された ini 構造、または i 型半導体層と p 型半導体層が積層された ipi 構造を構成しており、絶縁性の高いアンドープ型半導体層で p 型半導体層またはn型半導体層を挟んでいるため、Vb+、Vb−を更に上げることができる。
【0020】
本発明の第五は請求項6記載のように、前記pn接合を構成するp型GaN系III−V族窒化物半導体層とn型GaN系III−V族窒化物半導体層の間にアンドープのGaN系III−V族窒化物半導体層が挟まれていることを特徴とする。
【0021】
本発明の第五では、p型半導体層とn型半導体層の間にアンドープのGaN系III−V族窒化物半導体層が挟まれている。そのため、p型半導体層の不純物とn型半導体層の不純物が拡散しあうことがない。そのため、拡散がVb+、Vb-へ与える影響は少ない。
【0022】
本発明の第六は請求項7記載のように、前記半導体二端子素子は、2つのin接合またはip接合を構成するGaN系III−V族窒化物半導体層の積層構造により構成されたことを特徴とする。
【0023】
本発明の第六では、2つのin接合またはip接合を構成するGaN系III−V族窒化物半導体層の積層構造により半導体二端子素子を構成したため、pn接合により半導体二端子素子を構成した場合と比較してVb+、Vb-を大きくすることができる。
【0024】
本発明の第七は請求項8記載のように、前記in接合、ip接合、pn接合を構成するそれぞれのGaN系III−V族窒化物半導体層のバンドギャップが互いに異なることを特徴とする。
【0025】
本発明の第七によればin接合、ip接合、pn接合を構成するそれぞれの半導体層のバンドギャップが互いに異なるため、Vb+、Vb-をそれぞれ異なる値に設定することができる。
【0026】
本発明の第八は請求項9記載のように、電極に接続するGaN系III−V族窒化物半導体層の間に前記GaN系III−V族窒化物半導体層よりもバンドギャップの小さいGaN系III−V族窒化物半導体層が挟まれたことを特徴とする。
【0027】
本発明の第八によれば、電極に接続するGaN系III−V族窒化物半導体層の間に前記GaN系III−V族窒化物半導体層よりもバンドギャップの小さいGaN系III−V族窒化物半導体層が挟まれているため、電極のコンタクト抵抗を小さくすることができる。そのため、電流立ち上がり後の抵抗を小さくすることができる。
【0028】
本発明の第九は請求項10記載のように、前記電極は金属シリサイド合金からなることを特徴とする。
【0029】
本発明の第九では、電極として金属シリサイド合金を用いているため、コンタクト抵抗を小さくすることが可能である。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明にかかるGaN系III−V族窒化物半導体二端子素子の好適な実施の形態について説明する。図面の記載において、同一または類似部分には同一あるいは類似な符号、名称を付している。また、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【0031】
まず、実施の形態にかかるGaN系III−V族窒化物半導体二端子素子の積層構造について図2を用いて説明する。
図2のようにサファイア基板7の上に、GaNから成るバッファ層1、p−AlxGa1-xN(0≦x≦1)からなるp型半導体層2、n−AlyGa1-yN(0≦y≦1)(0≦y≦1)からなるn型半導体層4、p−AlzGa1-zN(0≦z≦1)からなるp型半導体層6が形成されている。この構造によりpn接合3、5が2箇所形成される。そしてp型半導体層2に接続する電極8及び、p型半導体層6に接続する電極9が形成されている。
【0032】
上述したGaN系III−V族窒化物半導体二端子素子の製造方法は以下の通りであり、ガスソース分子線エピタキシャル成長法(GSMBE法)を用いている。
すなわち、図1に示すように、サファイア基板7の上に、N源としてジメチルヒドラジン(5×10-5Torr)、Ga源として金属Ga(5×10-7Torr)を用い、成長温度640℃で厚み50nmのGaNバッファ層1を成膜した。更にその上に、N源としてアンモニア(5×10-6Torr)、Ga源として金属Ga(5×10-7Torr)Al源としてAl(1×10-7Torr)およびp型ドーパントである金属Mg(5×10-9Torr)を加え、成長温度850℃で厚み2μmのp−AlxGa1-xNからなるp型半導体層2(ドーピング濃度5×1018cm-3)を成膜した。
【0033】
そして、上記したN源とGa源に、Al(1×10-7Torr)とn型ドーパントである金属Si(5×10-9Torr)を用い、成長温度850℃で厚み2μmのn−AlyGa1-yNからなるn型半導体層4(ドーピング濃度5×1018cm-3)を成膜した。
【0034】
ついで、上記したN源とGa源に、Al(1×10-7Torr)とp型ドーパント
である金属Mg(5×10-9Torr)を加え、成長温度850℃でGSMBEの成長を行い、厚み μmのp−AlzGa1-zNからなるp型半導体層6(ドーピング濃度5×1018cm-3)を成膜する。これによりpn接合3、5が2箇所形成され図1の積層構造が完成する。
【0035】
図1の層構造は、図2に示すように電極8、9を形成するプロセスを経て、GaN系III−V族窒化物半導体二端子素子が完成する。すなわち、p−AlzGa1-zN(p型半導体層6)の表面にプラズマCVD法でSiO2膜を成膜したのち、フォトレジストでパターニングし、このSiO2膜をマスクとして湿式エッチングを行って積層構造の一部をp−AlxGa1-xN層(p型半導体層2)の面が露出するまでエッチング除去して、p−AlxGa1-xN層(p型半導体層2)の一部表面を表出させた。
【0036】
次にSiO2膜を除去したのち、全面に再度SiO2膜を成膜し、そこに電極開口部を形成し、p−AlzGa1-zN層(p型半導体層6)の上にTi/Ptを蒸着して電極9を形成し、更にp−AlxGa1-xN(p型半導体層2)の上にTi/Ptを蒸着して電極8を形成して、図2で示したGaN系III−V族窒化物半導体二端子素子が完成する。
【0037】
図1のGaN系III−V族窒化物半導体二端子素子をバリスタとして用いた場合は以下のような特性が得られた。このときx=0.2、y=0.5、z=0.2である。
すなわち、pn接合3、5の面積が500×500μm-2の場合、Vb+、Vb-はそれぞれ、300V、−300Vを示した。これは、同一の接合の面積を有するSi、GaAs、GeのバリスタのVb+、Vb-がそれぞれ、10V、−10Vであるのに比較して30倍の値である。
【0038】
さらに、Si、GaAs、Ge系のバリスタが正常に動作可能な温度の上限が150℃であるのに対し、上述したバリスタは600℃の高温下においても正常に動作することが判明した。
【0039】
上述したバリスタのx、y、zの値はそれぞれ0.2、0.5、0.2であったが、これに限定されるものではない。特に、x、y、zの値を変化させた場合はVb+、Vb-の値を自在に変化させることができる。そのため、用途に合わせたバリスタを作製することが可能である。また、本実施の形態ではpnp構造のバリスタであるが、npn構造のバリスタも勿論可能である。
【0040】
また、p−AlGaN層(p型半導体層2、6)、n−AlyGa1-yN層(n型半導体層4)のドーピング濃度は5×1018cm-3であったが、これに限定されるものではなく、1×1017cm-3〜1×1019cm-3の範囲で変化させることができる。Si系の半導体からなるバリスタでは、電流立ち上がり時の抵抗を小さくするために高濃度ドーピングを行うと、Vb+、Vb-の値が著しく小さくなるという問題があった。しかし、本発明に係るGaN系III−V族窒化物半導体からなるバリスタでは、高濃度ドーピングにおいても、Vb+、Vb-を下げることなく、電流立ち上がり時の抵抗を小さくすることができる。
【0041】
本実施形態では電極8、9の材料にTi/Ptを用いていたが、これらに代えて金属シリサイド合金を用いると、電極抵抗を大幅に下げることができる。金属シリサイド合金の金属材料として、Ta、Al、Ti、Cu、Pt、Pd、Ag、Ni、W、Mo、Cr、In、Sn、Mnがあげられる。そのため電流立ち上がり時の抵抗を小さくすることができる。
【0042】
本実形態では、電極8、9をp型半導体層2、6の表面に直接形成していたが、図3のように電極8、9とp型半導体層2、6の間にp型コンタクト層10、11を形成してもよい。
【0043】
特に、コンタクト層10、11のバンドギャップをp型半導体層2、6のバンドギャップよりも小さくすることで、電極/コンタクト層のコンタクト抵抗を低減させることができる。特に、前述の金属シリサイド合金の電極と組み合わせることでその効果を一層あげることができる。図3では、コンタクト層10、11としてInGaNを用いている。ここで、コンタクト層の厚さは50〜500nm、ドーピング濃度は1×1019〜5×1020cm-3が適当である。
【0044】
さらに図3のように、n型半導体層4とp型半導体層2及びp型半導体層6の間にアンドープ層12、を挿入することも可能である。n型半導体層4とp型半導体層2、6を直接接合した場合は、2つの層の不純物が相互に拡散するため、Vb+、Vb-が若干低下する場合もあるが、アンドープ層12を挿入することにより、相互拡散を防ぐことができる。
【0045】
さらに、以上の例は、2つのpn接合3、5からなっていたが、pn接合は3つ以上存在してもよい。これにより、Vb+、Vb-をさらに上げることも可能である。
【0046】
本実施形態では、pnp構造、npn構造のバリスタであったが、図4のようにip接合を2箇所もつipi構造バリスタ、若しくは、in接合を2箇所もつini構造バリスタを作製することも可能である。これによれば、絶縁性の高いアンドープ型半導体層12で導電性を示すp型半導体層6又はn型半導体層を挟んでいるため、Vb+、Vb-値を一層高くすることができる。
【0047】
以上の例では、作製したバリスタのVb+、Vb-の制御はできないが、図5のように、電極8、9が接続するp型半導体層2,6の中間のn型半導体層4から電極14を引き出すことにより、Vb+、Vb-の制御も可能である。
【0048】
また、本実施形態では、基板上に積層構造が形成されていたが、基板を除去してもよい。基板の除去は、表面電極を形成後、基板の裏面からレーザを照射することにより行う。基板を除去することにより放熱性が改善するため、大容量のバリスタとして用いる場合には性能が向上する。
【0049】
本実施形態では、基板7としてサファイア基板を用いていたが、サファイア基板に代えてSi、SiC、GaAs、GaPを用いることも可能である。これらの基板はサファイア基板よりも価格が安いため、コスト上有利である。
【0050】
本実施形態では、p型半導体層、n型半導体層、アンドープ半導体層の半導体材料としてAlGaNを用いていたが、これらに限定されることはなく、すべてのGaN系III−V族窒化物半導体を用いることができる。このことは、コンタクト層10、11についても、p型半導体層6、n型半導体層4よりもバンドギャップが小さいという条件を満たす限り、同様である。例えば、AlInGaN、AlGaNP、AlGaNAs、AlGaNP、AlGaNAs、AlInGaNAsPなどを挙げることができる。
【0051】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば高温特性が優れ、Vb+、Vb-値の高いバリスタを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の作製に用いられた半導体の積層構造を示したものである
【図2】本発明の実施の形態の積層構造を示したものである。
【図3】本発明の他の実施の形態を示したものである。
【図4】本発明の更なる他の実施の形態を示したものである。
【図5】本発明の更なる他の実施の形態を示したものである。
【図6】バリスタの電圧−電流特性を示したものである。
【図7】従来のバリスタの構造を示したものである。
【図8】従来のバリスタの他の構造を示したものである。
【符号の説明】
1 バッファ層
2 p型半導体層
3 pn接合
4 n型半導体層
5 pn接合
6 p型半導体層
7 基板
8 電極
9 電極
10 コンタクト層
11 コンタクト層
12 アンドープ半導体層
13 電極
14 電極
15 Si基板
16 p型半導体層
17 p型半導体層
18 pn接合
19 pn接合
20 電極
21 電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a GaN-based III-V nitride semiconductor two-terminal device having non-linear voltage-current characteristics. More specifically, it is a GaN-based III-V group nitride semiconductor two-terminal device having voltage-current characteristics shown by a varistor.
[0002]
[Prior art]
A varistor is known as one of semiconductor two-terminal elements exhibiting non-linear voltage-current characteristics. FIG. 6 shows the voltage-current characteristics exhibited by the varistor. As shown in FIG. 6, even if a positive or negative voltage is applied between the terminals, no current flows until a predetermined positive or negative voltage. However, when V b + and V b− are reached, current suddenly flows, and once the current rises, the resistance between the terminals becomes extremely low.
[0003]
As described above, since the varistor exhibits high resistance while the voltage applied between the terminals is low, even if it is connected in parallel to the circuit, the operation of the circuit is hardly affected. However, when an abnormally high voltage is applied between the terminals, the resistance is low, and an abnormal current flows to the varistor side, so that the connected circuit can be protected. Utilizing such properties of varistors, varistors are used for lightning arresters for power transmission lines and communication circuits, shock voltage absorbers for electronic devices, overvoltage protection for rectifiers and thyristors, protection for relay contacts, and the like.
[0004]
When the varistor element is composed of a semiconductor, as shown in FIG. 7, p-type impurities are diffused from both sides of the n-type Si substrate 15 to form p-
This element can be regarded as an element in which two diodes are equivalently connected in the opposite direction as shown in the inset of FIG. 6, and exhibits a voltage-current characteristic as shown in FIG. In addition to Si semiconductors, there are varistors using Ge or GaAs.
[0005]
In addition to varistors based on semiconductors, there are varistors made of a sintered body based on SiC as shown in FIG. The SiC varistor is obtained by adding a ceramic binder such as clay and carbon or metal oxide to a fine powder of carborundum (SiC) and sintering at a high temperature of about 1300 ° C. Each of the produced SiC fine powders of the varistor is equivalent to a diode connected in the reverse direction, and the sintered body as a whole exhibits voltage-current characteristics as shown in FIG.
[0006]
[Non-Patent Document 1]
Tetsuro Ishida, “Semiconductor Device”, Corona, 1978, p232
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In FIG. 6, the current suddenly flows when V b + and V b− are exceeded, mainly because one of the two diodes described in the equivalent circuit of FIG. 6 breaks down. Since semiconductors based on Si, GaAs, and Ge have a small band gap of 0.5 to 1.5 eV, it is difficult to produce a varistor with a low breakdown voltage and high V b + and V b− values. Met.
[0008]
Further, even when a varistor is manufactured using a sintered body such as SiC, the V b + and V b− values can be made higher than those of a varistor using Si, GaAs, and Ge based semiconductors. About 200V is the limit.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, and an object thereof is to realize a varistor having high V b + and V b− values.
[0016]
As in the
It is characterized by that.
[0017]
In the first aspect of the present invention constitutes a semiconductor two-terminal elements by two pn junctions, the pn junction is formed by p-type semiconductor elements and n-type semiconductor element made of AlGaN or AlInGaN. Therefore, V b + and V b− can be increased.
[0018]
The second aspect of the present invention as claimed in
[0019]
In the second aspect of the present invention constitutes an AlGaN or ini structures i-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer and are stacked consisting AlInGaN or i-type semiconductor layer and the p-type ipi structure semiconductor layer are stacked, In addition, since the p- type semiconductor layer or the n-type semiconductor layer is sandwiched between undoped semiconductor layers having high insulating properties , V b + and V b− can be further increased.
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an undoped structure between the p-type GaN-based III-V group nitride semiconductor layer and the n-type GaN-based group III-V nitride semiconductor layer constituting the pn junction. A GaN-based group III-V nitride semiconductor layer is sandwiched.
[0021]
In the fifth aspect of the present invention, an undoped GaN-based III-V nitride semiconductor layer is sandwiched between a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer. Therefore, the impurity of the p-type semiconductor layer and the impurity of the n-type semiconductor layer do not diffuse each other. Therefore, the influence of diffusion on V b + and V b− is small.
[0022]
According to a sixth aspect of the present invention, as described in
[0023]
In the sixth aspect of the present invention, the semiconductor two-terminal element is configured by a pn junction because the semiconductor two-terminal element is configured by the laminated structure of the GaN-based III-V group nitride semiconductor layers forming two in-junction or ip-junction. V b + and V b− can be increased as compared with FIG.
[0024]
According to a seventh aspect of the present invention, as described in
[0025]
According to the seventh aspect of the present invention, since the band gaps of the semiconductor layers constituting the in-junction, ip-junction, and pn-junction are different from each other, V b + and V b− can be set to different values.
[0026]
According to an eighth aspect of the present invention, as described in
[0027]
According to the eighth aspect of the present invention, a GaN-based III-V group nitride having a smaller band gap than the GaN-based group III-V nitride semiconductor layer between the GaN-based group III-V nitride semiconductor layers connected to the electrodes. Since the physical semiconductor layer is sandwiched, the contact resistance of the electrode can be reduced. Therefore, the resistance after the current rise can be reduced.
[0028]
According to a ninth aspect of the present invention, the electrode is made of a metal silicide alloy.
[0029]
In the ninth aspect of the present invention, since the metal silicide alloy is used as the electrode, the contact resistance can be reduced.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of a GaN-based III-V nitride semiconductor two-terminal element according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or similar parts are given the same or similar reference numerals and names. Also, it should be noted that the drawings are schematic and are different from actual ones. Of course, the drawings include portions having different dimensional relationships and ratios.
[0031]
First, the laminated structure of the GaN-based III-V group nitride semiconductor two-terminal element according to the embodiment will be described with reference to FIG.
On a
[0032]
The manufacturing method of the above-described GaN-based III-V nitride semiconductor two-terminal device is as follows, and uses a gas source molecular beam epitaxial growth method (GSMBE method).
That is, as shown in FIG. 1, dimethylhydrazine (5 × 10 −5 Torr) is used as the N source and metal Ga (5 × 10 −7 Torr) is used as the Ga source on the
[0033]
Then, Al (1 × 10 −7 Torr) and n-type dopant metal Si (5 × 10 −9 Torr) are used for the above N source and Ga source, and the growth temperature is 850 ° C. and the thickness is 2 μm. An n-type semiconductor layer 4 (
[0034]
Next, Al (1 × 10 −7 Torr) and metal Mg (5 × 10 −9 Torr) as a p-type dopant are added to the N source and Ga source described above, and GSMBE is grown at a growth temperature of 850 ° C. A p-type semiconductor layer 6 (
[0035]
The layer structure of FIG. 1 completes a GaN-based III-V nitride semiconductor two-terminal device through a process of forming
[0036]
Then after removing the SiO 2 film was formed again SiO 2 film on the entire surface, there is formed an electrode opening, on the p-Al z Ga 1-z N layer (p-type semiconductor layer 6) Ti / Pt is vapor-deposited to form an
[0037]
When the GaN-based group III-V nitride semiconductor two-terminal device of FIG. 1 was used as a varistor, the following characteristics were obtained. At this time, x = 0.2, y = 0.5, and z = 0.2.
That is, when the area of the
[0038]
Furthermore, it has been found that the upper limit of the temperature at which a Si, GaAs, Ge-based varistor can operate normally is 150 ° C., whereas the varistor described above operates normally even at a high temperature of 600 ° C.
[0039]
The values of x, y, and z of the varistor described above were 0.2, 0.5, and 0.2, respectively, but are not limited thereto. In particular, when the values of x, y, and z are changed, the values of V b + and V b− can be changed freely. Therefore, it is possible to produce a varistor tailored to the application. In this embodiment, a varistor having a pnp structure is used, but a varistor having an npn structure is also possible.
[0040]
Further, p-AlGaN layer (p-
[0041]
In this embodiment, Ti / Pt is used as the material of the
[0042]
In this embodiment, the
[0043]
In particular, the contact resistance of the electrode / contact layer can be reduced by making the band gap of the contact layers 10 and 11 smaller than the band gap of the p-
[0044]
Further, as shown in FIG. 3, an undoped layer 12 can be inserted between the n-
[0045]
Furthermore, although the above example consists of two pn
[0046]
In this embodiment, the varistor has a pnp structure and an npn structure. However, as shown in FIG. 4, an ipi varistor having two ip junctions or an ini structure varistor having two in junctions can be produced. is there. According to this, since the p-
[0047]
In the above example, V b + and V b− of the manufactured varistor cannot be controlled. However, as shown in FIG. 5, from the n-
[0048]
In this embodiment, the laminated structure is formed on the substrate, but the substrate may be removed. The substrate is removed by irradiating a laser from the back surface of the substrate after forming the front surface electrode. Since the heat dissipation is improved by removing the substrate, the performance is improved when used as a large-capacity varistor.
[0049]
In this embodiment, a sapphire substrate is used as the
[0050]
In this embodiment, AlGaN is used as the semiconductor material of the p-type semiconductor layer, the n-type semiconductor layer, and the undoped semiconductor layer. However, the present invention is not limited to these, and all GaN-based III-V nitride semiconductors are used. Can be used. The same applies to the contact layers 10 and 11 as long as the condition that the band gap is smaller than that of the p-
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a varistor having excellent high temperature characteristics and high V b + and V b− values can be produced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a stacked structure of a semiconductor used for manufacturing an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a stacked structure of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows still another embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows voltage-current characteristics of a varistor.
FIG. 7 shows the structure of a conventional varistor.
FIG. 8 shows another structure of a conventional varistor.
[Explanation of symbols]
1 buffer layer 2 p-
Claims (9)
前記積層構造の最上層と最下層とにそれぞれ形成された電極とを備える
ことを特徴とするGaN系III−V族窒化物半導体二端子素子。A pnp structure in which a p-type semiconductor layer made of AlGaN or AlInGaN and an n-type semiconductor layer are laminated, or a laminated structure constituting an npn structure;
A GaN-based group III-V nitride semiconductor two-terminal device comprising electrodes formed on the uppermost layer and the lowermost layer of the laminated structure, respectively.
前記積層構造の最上層と最下層とにそれぞれ形成された電極とを備えることを特徴とするGaN系III−V族窒化物半導体二端子素子。An ini structure in which an i-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer made of AlGaN or AlInGaN are laminated, or a laminated structure constituting an ipi structure in which an i-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are laminated,
A GaN-based group III-V nitride semiconductor two-terminal device comprising electrodes formed on the uppermost layer and the lowermost layer of the laminated structure, respectively.
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