JP5237535B2 - Semiconductor device - Google Patents

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本発明は、半導体装置に関し、特に保護ダイオードを備えた窒化物半導体を用いた電界効果トランジスタを有する半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a field effect transistor using a nitride semiconductor provided with a protective diode.

III−V族窒化物半導体とは、 一般式がBAlGaInN(但し、w+x+y+z=1;0≦w,x,y,z≦1である。)によって表される、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、ガリウム(Ga)又はインジウム(In)と窒素(N)との化合物からなる化合物半導体をいう。 The group III-V nitride semiconductor, general formula B w Al x Ga y In z N ( where, w + x + y + z = 1;. 0 ≦ w, x, y, a z ≦ 1) is represented by aluminum A compound semiconductor made of a compound of (Al), boron (B), gallium (Ga) or indium (In) and nitrogen (N).

窒化物半導体はその大きいバンドギャップとそれに伴う高い破壊電圧、高い電子飽和速度及び高い電子移動度、並びにヘテロ接合における高い電子濃度等の利点を有することから、短波長発光素子、高出力高周波素子及び高周波低雑音増幅素子等への応用を目的として、研究開発が進んでいる。   Nitride semiconductors have advantages such as a large band gap and a high breakdown voltage, a high electron saturation speed and a high electron mobility, and a high electron concentration at the heterojunction. Research and development is progressing for the purpose of application to high-frequency, low-noise amplification elements.

とりわけ、III−V族元素の組成比を変化させたバンドギャップが互いに異なるIII−V族窒化物半導体層を積層したヘテロ接合構造又はこれらを複数積層した量子井戸構造若しくは超格子構造は、素子内の電子濃度の変調度を制御することができるため、上記素子の基本構造として利用されている。   In particular, a heterojunction structure in which III-V nitride semiconductor layers having different band gaps with different composition ratios of group III-V elements are stacked, or a quantum well structure or a superlattice structure in which a plurality of these are stacked are included in the device. Since the degree of modulation of the electron concentration can be controlled, it is used as the basic structure of the element.

ヘテロ接合構造を用いた半導体素子の一つにヘテロ接合電界効果トランジスタ(Heterojunction Field Effect Transistor:HFET)がある。HFETは、高速に動作する素子であり、高出力素子、パワースイッチング素子、高周波パワーデバイス及び高周波低雑音増幅器等への応用が期待されている。   One of semiconductor devices using a heterojunction structure is a heterojunction field effect transistor (HFET). The HFET is an element that operates at high speed, and is expected to be applied to high output elements, power switching elements, high frequency power devices, high frequency low noise amplifiers, and the like.

半導体層においては微細化が求められており、このような用途に用いるHFETにおいても例外ではない。しかし、窒化物半導体を用いたHFETは、ゲートのサージ耐圧という制約がありゲートの微細化には限界がある。また、パワースイッチング素子等の場合には、サージ耐性をさらに向上させることが求められている。   The semiconductor layer is required to be miniaturized, and HFETs used for such applications are no exception. However, HFETs using nitride semiconductors are limited in terms of gate surge withstand voltage, and there is a limit to miniaturization of gates. Further, in the case of a power switching element or the like, it is required to further improve surge resistance.

従来の半導体装置において素子のサージ耐性を向上させるために、素子とは別に保護用の素子を形成することが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。また、外部回路として保護回路を形成することも行われている。
特開昭60−10653号公報
In order to improve the surge resistance of an element in a conventional semiconductor device, it is known to form a protective element separately from the element (see, for example, Patent Document 1). In addition, a protection circuit is formed as an external circuit.
JP 60-10653 A

しかしながら、前記従来の半導体装置は、ゲートをサージ電圧から保護するために、外部に保護回路を形成したり、別に保護素子を形成したりするため、回路全体又は素子面積が増大するという問題を有している。また、保護素子を別途形成する場合には、保護素子となる拡散層を形成する工程が必要となり、製造工程が複雑となるという問題がある。   However, the conventional semiconductor device has a problem that the entire circuit or the element area increases because a protection circuit is formed outside or a protection element is separately formed in order to protect the gate from a surge voltage. doing. In addition, when the protective element is separately formed, there is a problem that a process of forming a diffusion layer to be the protective element is required, and the manufacturing process becomes complicated.

本発明は、前記従来の問題を解決し、外部に保護回路を形成することなく、また製造工程を複雑にすることなく窒化物半導体を用いたHFETのゲートをサージ電圧から保護し、サージ耐性が高いHFETを実現できるようにすることを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, protects the gate of an HFET using a nitride semiconductor from a surge voltage without forming a protective circuit outside, and without complicating the manufacturing process. The object is to realize a high HFET.

前記の目的を達成するため、本発明は半導体装置を、電界効果トランジスタと同一の窒化物半導体層に形成され、2次元電子ガスを用いた保護ダイオードを有する構成とする。   In order to achieve the above object, according to the present invention, a semiconductor device includes a protective diode formed in the same nitride semiconductor layer as a field effect transistor and using a two-dimensional electron gas.

具体的に本発明に係る半導体装置は、基板の上に形成された複数の窒化物半導体層からなり、ヘテロ接合界面を有する素子形成層と、素子形成層の上に形成されたソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を有する電界効果トランジスタと、素子形成層の上に選択的に形成されたp型の窒化物半導体層及び素子形成層の上にp型の窒化物半導体層と間隔をおいて形成されたオーミック電極を有すると共に、ヘテロ接合界面により生じた2次元電子ガスをn型領域とし且つp型の窒化物半導体層をp型領域としてなるpn接合を有するダイオードとを備え、ダイオードは、ゲート電極と電気的に接続され、ゲート電極に生じた過大電流を逃がす電流パスを構成することを特徴とする。   Specifically, a semiconductor device according to the present invention includes a plurality of nitride semiconductor layers formed on a substrate, an element forming layer having a heterojunction interface, and a source electrode and a drain formed on the element forming layer. Field effect transistor having electrode and gate electrode, p-type nitride semiconductor layer selectively formed on element formation layer, and p-type nitride semiconductor layer formed on element formation layer at a distance from each other And a diode having a pn junction in which a two-dimensional electron gas generated by a heterojunction interface is an n-type region and a p-type nitride semiconductor layer is a p-type region. A current path is configured to be electrically connected to the electrode and to release an excessive current generated in the gate electrode.

本発明の半導体装置によれば、ヘテロ接合界面により生じた2次元電子ガスをn型領域とし且つp型の窒化物半導体層をp型領域としてなるpn接合を有するダイオードを備え、ダイオードは、ゲート電極と電気的に接続され、ゲート電極に生じた過大電流を逃がす電流パスを構成するため、ゲート電極を過大電流から保護することができる。従って、ゲート電極を微細化したり、サージ耐性が非常に高いHFETを形成したりすることが可能である。また、保護ダイオードの占有面積はごくわずかである。従って、保護回路を設けたことによる、半導体装置の占有面積の増大を抑えることができる。さらに、素子形成層の上に第3の窒化物半導体層及びオーミック電極を形成することによりダイオードを形成することができるため、保護回路を設けたことによるプロセスの増加もほとんどない。   According to the semiconductor device of the present invention, there is provided a diode having a pn junction in which a two-dimensional electron gas generated by a heterojunction interface is an n-type region and a p-type nitride semiconductor layer is a p-type region. Since a current path is formed that is electrically connected to the electrode and releases an excessive current generated in the gate electrode, the gate electrode can be protected from the excessive current. Therefore, it is possible to miniaturize the gate electrode and to form an HFET with extremely high surge resistance. Also, the area occupied by the protection diode is very small. Therefore, an increase in the area occupied by the semiconductor device due to the provision of the protection circuit can be suppressed. Furthermore, since the diode can be formed by forming the third nitride semiconductor layer and the ohmic electrode on the element formation layer, there is almost no increase in the process due to the provision of the protective circuit.

本発明の半導体装置において、ダイオードは、ゲート電極とソース電極との間に電気的に接続されていてもよく、ゲート電極とドレイン電極との間に電気的に接続されていてもよく、ゲート電極と接地との間に電気的に接続されていてもよい。   In the semiconductor device of the present invention, the diode may be electrically connected between the gate electrode and the source electrode, or may be electrically connected between the gate electrode and the drain electrode. And may be electrically connected to ground.

本発明の半導体装置において、基板の上に形成され、素子形成層を複数の素子形成領域に分離する素子分離領域をさらに備え、電界効果トランジスタとダイオードとは、互いに異なった素子形成領域に形成されていることが好ましい。   The semiconductor device of the present invention further includes an element isolation region formed on the substrate and separating the element formation layer into a plurality of element formation regions, and the field effect transistor and the diode are formed in different element formation regions. It is preferable.

本発明の半導体装置は、ダイオードは複数形成されており、複数のダイオードのうちの少なくとも2つのダイオードは互いに電気的に直列に接続されていることが好ましい。このような構成とすることによりサージ耐性をさらに向上させることができる。   In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that a plurality of diodes are formed, and at least two of the plurality of diodes are electrically connected to each other in series. By adopting such a configuration, surge resistance can be further improved.

本発明の半導体装置は、基板の上に形成され、素子形成層を複数の素子形成領域に分離する素子分離領域をさらに備え、電界効果トランジスタ及び各ダイオードは、互いに異なった素子形成領域に形成されていることが好ましい。   The semiconductor device of the present invention further includes an element isolation region that is formed on the substrate and isolates the element formation layer into a plurality of element formation regions, and the field effect transistor and each diode are formed in different element formation regions. It is preferable.

本発明の半導体装置において、複数のダイオードのうちの2つのダイオードは、アノード同士が互いに電気的に接続されたダイオードペアを構成しており、ダイオードペアは、互いに電気的に接続されたアノードを構成する1つのp型の窒化物半導体層と、該p型の窒化物半導体層を挟んで両側に形成された2つのオーミック電極とからなることが好ましい。このような構成とすることにより、サージが正負いずれの場合にもゲート電極を保護することが可能である。また、アノードが共通であるため、p型の窒化物半導体層の占有面積も小さくなる。従って、ダイオードの形成に伴うサイズの増加をさらに小さくすることができる。さらに、製造プロセスも簡略化することが可能である。   In the semiconductor device of the present invention, two of the plurality of diodes constitute a diode pair whose anodes are electrically connected to each other, and the diode pair constitutes an anode electrically connected to each other The p-type nitride semiconductor layer is preferably composed of two ohmic electrodes formed on both sides of the p-type nitride semiconductor layer. With such a configuration, the gate electrode can be protected regardless of whether the surge is positive or negative. Further, since the anode is common, the area occupied by the p-type nitride semiconductor layer is also reduced. Therefore, the increase in size accompanying the formation of the diode can be further reduced. Further, the manufacturing process can be simplified.

本発明の半導体装置は、基板の上に形成され、素子形成層を複数の素子形成領域に分離する素子分離領域をさらに備え、ダイオードペアを構成する2つのダイオードは、一の素子形成領域に形成されていることが好ましい。このような構成とすることにより、各ダイオードを独立に形成する場合と比べて、ダイオードの占有面積を小さくすることができる。   The semiconductor device of the present invention further includes an element isolation region that is formed on the substrate and isolates the element formation layer into a plurality of element formation regions, and the two diodes constituting the diode pair are formed in one element formation region. It is preferable that By adopting such a configuration, the area occupied by the diode can be reduced as compared with the case where each diode is formed independently.

この場合において、ダイオードペアは複数形成されていることが好ましい。このような構成とすることによりサージ耐性をさらに向上させることができる。   In this case, a plurality of diode pairs are preferably formed. By adopting such a configuration, surge resistance can be further improved.

本発明の半導体装置において、基板は導電性を有しており、ソース電極と基板とを電気的に接続する第1のビアプラグと、複数のダイオードのうちのゲート電極と接続されたダイオードと反対側の末端に接続されたダイオードのオーミック電極とを電気的に接続する第2のビアプラグとをさらに備えていることが好ましい。また、基板は導電性を有しており、ドレイン電極と基板とを電気的に接続する第1のビアプラグと、複数のダイオードのうちのゲート電極と接続されたダイオードと反対側の末端に接続されたダイオードのオーミック電極とを電気的に接続する第2のビアプラグとをさらに備えていてもよい。このような構成とすることにより、末端のダイオードとソース電極又はドレイン電極とが基板により電気的に接続されるので、配線の形成が容易となる。また、基板を接地することにより過大電流を逃がすことが容易となる。   In the semiconductor device of the present invention, the substrate has conductivity, the first via plug that electrically connects the source electrode and the substrate, and the opposite side of the diode connected to the gate electrode of the plurality of diodes. It is preferable to further include a second via plug that electrically connects the ohmic electrode of the diode connected to the terminal of the second via plug. Further, the substrate has conductivity, and is connected to a first via plug that electrically connects the drain electrode and the substrate, and a terminal opposite to the diode connected to the gate electrode of the plurality of diodes. And a second via plug that electrically connects the ohmic electrode of the diode. With such a configuration, the terminal diode and the source electrode or the drain electrode are electrically connected by the substrate, so that the formation of the wiring is facilitated. Moreover, it becomes easy to release an excessive current by grounding the substrate.

本発明によれば、外部に保護回路を形成することなく、また製造工程を複雑にすることなく窒化物半導体を用いたHFETのゲートをサージ電圧から保護し、サージ耐性が高いHFETを実現できる。   According to the present invention, it is possible to protect the gate of an HFET using a nitride semiconductor from a surge voltage without forming a protection circuit outside and without complicating the manufacturing process, thereby realizing an HFET with high surge resistance.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る半導体装置について図1を参照しながら説明する。図1(a)及び(b)は第1の実施形態に係る半導体装置であり、(a)は等価回路を示し、(b)は断面構成を示している。図1に示すように本実施形態の半導体装置は、ヘテロ接合電界効果トランジスタ(Heterojunction Field Effect Transistor:HFET)とHFETのゲートとソースとの間に接続された保護ダイオードとにより構成されている。
(First embodiment)
A semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1A and 1B show a semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 1A shows an equivalent circuit, and FIG. 1B shows a cross-sectional configuration. As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the present embodiment includes a heterojunction field effect transistor (HFET) and a protection diode connected between the gate and the source of the HFET.

図1(b)に示すように、サファイアからなる基板11の上に、GaNからなる第1の半導体層12とi−Al0.26Ga0.74Nからなる第2の半導体層13とが順次積層された素子形成層10が形成されている。素子形成層10の第1領域10Aの上には、互いに間隔をおいてオーミック電極であるソース電極14及びドレイン電極15が形成され、その間にはゲート電極16が形成されており、HFET1が形成されている。 As shown in FIG. 1B, on a substrate 11 made of sapphire, a first semiconductor layer 12 made of GaN and a second semiconductor layer 13 made of i-Al 0.26 Ga 0.74 N are formed. The element formation layers 10 that are sequentially stacked are formed. On the first region 10A of the element formation layer 10, a source electrode 14 and a drain electrode 15 which are ohmic electrodes are formed with a space therebetween, and a gate electrode 16 is formed between them, and the HFET 1 is formed. ing.

素子形成層10の第1領域10Aとは素子分離領域20により分離された第2領域10Bの上には、p型のAl0.26Ga0.74Nからなる第3の半導体層17とオーミック電極18とが間隔をおいて形成されている。このように、ヘテロ接合界面を有する素子形成層10の上にp型の第3の半導体層17を形成した場合には、ヘテロ接合界面に生じる2次元電子ガス(2DEG)をn型領域とし、第3の半導体層17をp型領域として、pn接合が形成される。従って、素子形成層10の上にオーミック電極18を形成することにより、第3の半導体層17をアノードとし、オーミック電極18をカソードとする第1のpn接合ダイオード2が形成される。 On the second region 10B separated from the first region 10A of the element formation layer 10 by the element isolation region 20, an ohmic contact with the third semiconductor layer 17 made of p-type Al 0.26 Ga 0.74 N is formed. The electrode 18 is formed at an interval. As described above, when the p-type third semiconductor layer 17 is formed on the element formation layer 10 having the heterojunction interface, the two-dimensional electron gas (2DEG) generated at the heterojunction interface is set as the n-type region, A pn junction is formed using the third semiconductor layer 17 as a p-type region. Therefore, by forming the ohmic electrode 18 on the element forming layer 10, the first pn junction diode 2 having the third semiconductor layer 17 as an anode and the ohmic electrode 18 as a cathode is formed.

本実施形態においては、さらに別の素子分離領域20によって第2領域10Bと分離された第3領域10Cに第1のpn接合ダイオード2と同じ構成の第2のpn接合ダイオード3が形成されている。   In the present embodiment, the second pn junction diode 3 having the same configuration as the first pn junction diode 2 is formed in the third region 10C separated from the second region 10B by the further element isolation region 20. .

第1のpn接合ダイオード2のアノードである第3の半導体層17とHFET1のゲート電極16とは配線30によって電気的に接続されている。また、第1のpn接合ダイオード2のカソードであるオーミック電極18と第2のpn接合ダイオード3のアノードである第3の半導体層17とが配線31により電気的に接続され、第2のpn接合ダイオード3のカソードであるオーミック電極18とHFET1のソース電極14とが配線32によって電気的に接続されている。第3の半導体層17と配線30及び配線31との接続は、第3の半導体層17の上に白金等からなる電極(図示せず)を形成し、形成した電極を介して行えばよい。   The third semiconductor layer 17 that is the anode of the first pn junction diode 2 and the gate electrode 16 of the HFET 1 are electrically connected by a wiring 30. In addition, the ohmic electrode 18 that is the cathode of the first pn junction diode 2 and the third semiconductor layer 17 that is the anode of the second pn junction diode 3 are electrically connected by the wiring 31, and the second pn junction is formed. The ohmic electrode 18 that is the cathode of the diode 3 and the source electrode 14 of the HFET 1 are electrically connected by a wiring 32. The third semiconductor layer 17 may be connected to the wiring 30 and the wiring 31 by forming an electrode (not shown) made of platinum or the like on the third semiconductor layer 17 and through the formed electrode.

これにより、図1(a)に示すHFET1のゲートとソースとの間に第1のpn接合ダイオード2及び第2のpn接合ダイオード3が直列に接続され、ゲート電極16に加わった過大電流を逃がすための電流パスが形成されている。   As a result, the first pn junction diode 2 and the second pn junction diode 3 are connected in series between the gate and source of the HFET 1 shown in FIG. 1A, and the excessive current applied to the gate electrode 16 is released. Current path is formed.

このように、ゲートとソースとの間に接続された第1のpn接合ダイオード2及び第2のpn接合ダイオード3は、保護回路として機能するため、HFET1のサージ耐性を向上させることができる。また、第1のpn接合ダイオード2及び第2のpn接合ダイオード3とHFET1とは同一の基板11の上に形成されており、ダイオードによるサイズの増加はわずかである。さらに、本実施形態において第1のpn接合ダイオード2及び第2のpn接合ダイオード3は、素子形成層10の上における素子分離領域20によりHFET1とは分離された領域に形成された、p型の第3の半導体層17とオーミック電極18とによって形成されている。従って、通常のHFETの形成工程と比べてp型の半導体層を形成する工程のみを追加すればよく、工程数をほとんど増やすことなく保護素子を形成することができる。   Thus, since the first pn junction diode 2 and the second pn junction diode 3 connected between the gate and the source function as a protection circuit, the surge resistance of the HFET 1 can be improved. Further, the first pn junction diode 2 and the second pn junction diode 3 and the HFET 1 are formed on the same substrate 11, and the size increase due to the diodes is slight. Further, in the present embodiment, the first pn junction diode 2 and the second pn junction diode 3 are formed in a region separated from the HFET 1 by the element isolation region 20 on the element formation layer 10. The third semiconductor layer 17 and the ohmic electrode 18 are formed. Therefore, it is only necessary to add a step of forming a p-type semiconductor layer compared with a normal HFET formation step, and a protective element can be formed with almost no increase in the number of steps.

このようにして形成した2DEGを用いたpn接合ダイオードを保護素子とする保護回路を設けることにより、一般的なゲート長が1μmのHFETにおいて、従来300V程度であったHFETのサージ耐性を1kV程度にまで向上させることができた。   By providing a protection circuit having a pn junction diode using 2DEG formed in this way as a protection element, in a general HFET having a gate length of 1 μm, the surge resistance of the HFET, which was conventionally about 300 V, is reduced to about 1 kV. Was able to improve.

なお、本実施形態においては、ダイオードをゲートとソースとの間に接続したが、回路の構成及び保護の対象に応じてゲートとドレインとの間又はゲートと接地との間に設ける構成も可能である。また、これらを組み合わせることも可能である。また、本実施形態においてはダイオードを2個直列に接続する例を示したが、必要とするサージ耐圧特性に応じて1個としてもよく、3個以上としてもよい。また、複数のダイオードを並列に接続してもよい。   In this embodiment, the diode is connected between the gate and the source. However, a configuration in which the diode is provided between the gate and the drain or between the gate and the ground is also possible depending on the circuit configuration and the protection target. is there. Moreover, it is also possible to combine these. In the present embodiment, an example in which two diodes are connected in series has been described. However, one diode may be used, or three or more diodes may be used depending on the required surge withstand voltage characteristics. A plurality of diodes may be connected in parallel.

p型の第3の半導体層17は、以下のようにして形成すればよい。例えば、基板11の上に素子形成層10を成長させた後、続けてp型にドープされたAl0.26Ga0.74Nを成長させる。続いて、第3の半導体層17を形成する領域を覆うレジストマスクを形成した後、塩素系のエッチャントを用いてドライエッチングを行うことにより、第3の半導体層17を形成すればよい。 The p-type third semiconductor layer 17 may be formed as follows. For example, after the element formation layer 10 is grown on the substrate 11, Al 0.26 Ga 0.74 N doped p-type is subsequently grown. Subsequently, after forming a resist mask that covers a region where the third semiconductor layer 17 is to be formed, the third semiconductor layer 17 may be formed by dry etching using a chlorine-based etchant.

また、素子形成層10を成長させた後、第3の半導体層17を形成する領域以外の領域を覆う酸化シリコン(SiO)膜を形成した後、p型にドープされたAl0.26Ga0.74Nを再成長させてもよい。第3の半導体層17を再成長により形成した場合には、エッチングによるダメージが生じないという利点がある。 In addition, after the element formation layer 10 is grown, a silicon oxide (SiO 2 ) film covering a region other than the region where the third semiconductor layer 17 is formed is formed, and then Al 0.26 Ga doped in p-type. 0.74 N may be regrown. When the third semiconductor layer 17 is formed by regrowth, there is an advantage that damage due to etching does not occur.

第3の半導体層17の材質、膜厚及び不純物濃度は、目標とするHFETのサージ耐性に応じて決定すればよいが、例えば、一般的なゲート長が1μmにおいて、サージ耐圧を1kVとする場合には、厚さが150nmで、不純物濃度が3×1018cm−3のAl0.26Ga0.74Nを用いて第1のpn接合ダイオード2と第2のpn接合ダイオード3とを形成すればよい。 The material, film thickness, and impurity concentration of the third semiconductor layer 17 may be determined according to the target surge resistance of the HFET. For example, when the general gate length is 1 μm, the surge breakdown voltage is 1 kV. The first pn junction diode 2 and the second pn junction diode 3 are formed using Al 0.26 Ga 0.74 N having a thickness of 150 nm and an impurity concentration of 3 × 10 18 cm −3. do it.

(第1の実施形態の一変形例)
以下に、本発明の第1の実施形態の一変形例について図面を参照して説明する。図2(a)及び(b)は第1の実施形態の一変形例に係る半導体装置であり、(a)は等価回路を示し、(b)は断面構成を示している。図2において図1と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。
(One modification of the first embodiment)
A modification of the first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 2A and 2B show a semiconductor device according to a modification of the first embodiment, where FIG. 2A shows an equivalent circuit and FIG. 2B shows a cross-sectional configuration. In FIG. 2, the same components as those of FIG.

図2に示すように本変形例の半導体装置は、保護ダイオードがゲートとドレインとの間に接続されている。HFET1のドレイン電極15と第1のpn接合ダイオード2のアノードである第3の半導体層17とが配線33により接続されている。第1のpn接合ダイオード2のカソードであるオーミック電極18と第2のpn接合ダイオード3のアノードである第3の半導体層17とが配線34により接続されている。第2のpn接合ダイオード3のカソードであるオーミック電極18とHFET1のゲート電極16とが配線35により接続されている。   As shown in FIG. 2, in the semiconductor device of this modification, the protection diode is connected between the gate and the drain. The drain electrode 15 of the HFET 1 and the third semiconductor layer 17 that is the anode of the first pn junction diode 2 are connected by a wiring 33. The ohmic electrode 18 that is the cathode of the first pn junction diode 2 and the third semiconductor layer 17 that is the anode of the second pn junction diode 3 are connected by a wiring 34. The ohmic electrode 18 that is the cathode of the second pn junction diode 3 and the gate electrode 16 of the HFET 1 are connected by a wiring 35.

このようにドレインとゲートとの間に保護ダイオードを接続することにより、ドレイン側に過大な電流が流れた場合にHFETを保護することができる。   By connecting the protective diode between the drain and the gate in this way, the HFET can be protected when an excessive current flows on the drain side.

なお、本実施形態においてはダイオードを2個直列に接続する例を示したが、必要とするサージ耐圧特性に応じて1個としてもよく、3個以上としてもよい。また、ダイオードを並列に接続してもよい。   In the present embodiment, an example in which two diodes are connected in series has been described. However, one diode may be used, or three or more diodes may be used depending on the required surge withstand voltage characteristics. Moreover, you may connect a diode in parallel.

(第2の実施形態)
以下に、本発明の第2の実施形態について図面を参照して説明する。図3(a)及び(b)は第2の実施形態に係る半導体装置であり、(a)は等価回路を示し、(b)は断面構成を示している。図3において図1と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。
(Second Embodiment)
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 3A and 3B show a semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 3A shows an equivalent circuit and FIG. 3B shows a cross-sectional configuration. In FIG. 3, the same components as those in FIG.

図3に示すように本実施形態の半導体装置は、HFET1と、HFET1のゲートとソースとの間に接続された、アノードを共有する2個のダイオードからなるダイオードペア4とにより構成されている。   As shown in FIG. 3, the semiconductor device according to this embodiment includes an HFET 1 and a diode pair 4 including two diodes that are connected between the gate and the source of the HFET 1 and share an anode.

図3(b)に示すように素子形成層10の上におけるHFET1が形成された第1領域10Aとは素子分離領域20により分離された第2領域10Bに、オーミック電極18及びオーミック電極19が間隔をおいて形成されており、オーミック電極18とオーミック電極19との間には、p型のAl0.26Ga0.74Nからなる第3の半導体層17が形成されている。 As shown in FIG. 3B, the ohmic electrode 18 and the ohmic electrode 19 are spaced apart from the first region 10A where the HFET 1 is formed on the element forming layer 10 by the element isolating region 20 and the second region 10B. A third semiconductor layer 17 made of p-type Al 0.26 Ga 0.74 N is formed between the ohmic electrode 18 and the ohmic electrode 19.

素子形成層10における第3の半導体層17の下側の領域には、空乏層が広がる。従って、オーミック電極18をカソードとし、第3の半導体層17をアノードとする第1のpn接合ダイオード2と、オーミック電極19をカソードとし、第3の半導体層17をアノードとする第2のpn接合ダイオード3とが形成され、第1のpn接合ダイオード2と第2のpn接合ダイオード3とを分離する素子分離領域を設ける必要がない。   A depletion layer spreads in a region below the third semiconductor layer 17 in the element formation layer 10. Accordingly, the first pn junction diode 2 having the ohmic electrode 18 as a cathode and the third semiconductor layer 17 as an anode, and the second pn junction having the ohmic electrode 19 as a cathode and the third semiconductor layer 17 as an anode. The diode 3 is formed, and it is not necessary to provide an element isolation region for separating the first pn junction diode 2 and the second pn junction diode 3.

第1のpn接合ダイオード2のオーミック電極18はHFET1のゲート電極16と配線30により電気的に接続され、第2のpn接合ダイオード3のオーミック電極19はソース電極14と配線32により電気的に接続されている。従って、HFET1のゲートとソースの間には、2個のpn接合ダイオードが互いに逆向きに直列に接続されている。   The ohmic electrode 18 of the first pn junction diode 2 is electrically connected to the gate electrode 16 of the HFET 1 by the wiring 30, and the ohmic electrode 19 of the second pn junction diode 3 is electrically connected to the source electrode 14 by the wiring 32. Has been. Therefore, two pn junction diodes are connected in series in opposite directions between the gate and source of the HFET 1.

このように、ゲートとソースとの間に2個のダイオードを互いに逆向きにして直列に接続することにより、正負いずれのサージが生じた場合にもゲートを保護することができる。   Thus, by connecting two diodes between the gate and the source in the opposite directions in series, the gate can be protected in the case of any positive or negative surge.

また、通常2個のダイオードを形成するために少なくとも3つ形成しなければならない素子分離領域の数を、1つ減らすことが可能となるため、素子の面積をさらに小さくすることができる。   In addition, since it is possible to reduce the number of element isolation regions that normally have to be formed in order to form two diodes by one, the area of the element can be further reduced.

図4は本実施形態の半導体装置のレイアウトの一例を示している。基板11の上には、素子分離領域20により互いに分離された第1の素子形成領域51と第2の素子形成領域52とが形成されている。第1の素子形成領域51にはHFET1が形成され、第2の素子形成領域52には第1のpn接合ダイオード2と第2のpn接合ダイオード3とからなるダイオードペア4が形成されている。また、HFET1のドレイン電極15と電源ラインとを接続する配線36、ゲート電極16と第1のpn接合ダイオード2のカソードであるオーミック電極18とを接続する配線30及びソース電極14と第2のpn接合ダイオード3のカソードであるオーミック電極19とを接続する配線32が形成されている。配線30、配線32及び配線36は、実際には素子を覆う層間絶縁膜に埋め込まれた配線層と、配線層と各電極とを接続するプラグとによって形成されている。   FIG. 4 shows an example of the layout of the semiconductor device of this embodiment. A first element formation region 51 and a second element formation region 52 that are separated from each other by the element isolation region 20 are formed on the substrate 11. The HFET 1 is formed in the first element formation region 51, and the diode pair 4 including the first pn junction diode 2 and the second pn junction diode 3 is formed in the second element formation region 52. Further, a wiring 36 connecting the drain electrode 15 of the HFET 1 and the power supply line, a wiring 30 connecting the gate electrode 16 and the ohmic electrode 18 which is the cathode of the first pn junction diode 2, and the source electrode 14 and the second pn. A wiring 32 that connects the ohmic electrode 19 that is the cathode of the junction diode 3 is formed. The wiring 30, the wiring 32, and the wiring 36 are actually formed by a wiring layer embedded in an interlayer insulating film that covers the element, and a plug that connects the wiring layer and each electrode.

図5は第1のpn接合ダイオード2を第2の素子形成領域52に形成し、第2のpn接合ダイオード3を第3の素子形成領域53に形成した例を示している。ダイオードペアとして形成した場合と比べて、素子分離領域20及び第3の半導体層17が専有する面積が増加している。また、第1のpn接合ダイオード2のアノードと第2のpn接合ダイオード3のアノードとを接続するために、アノード接続配線37を形成する必要がある。また、アノード接続配線37を第3の半導体層17と接続するために、第3の半導体層17の上に白金等からなるアノード電極38を形成する必要もある。   FIG. 5 shows an example in which the first pn junction diode 2 is formed in the second element formation region 52 and the second pn junction diode 3 is formed in the third element formation region 53. Compared with the case of forming as a diode pair, the area occupied by the element isolation region 20 and the third semiconductor layer 17 is increased. Further, in order to connect the anode of the first pn junction diode 2 and the anode of the second pn junction diode 3, it is necessary to form the anode connection wiring 37. Further, in order to connect the anode connection wiring 37 to the third semiconductor layer 17, it is necessary to form an anode electrode 38 made of platinum or the like on the third semiconductor layer 17.

このように、本実施形態の半導体装置のように第1のpn接合ダイオード2と第2のpn接合ダイオード3とをダイオードペア4として形成することにより、ダイオードを形成する素子形成領域が一つで済むと共に、配線の数を減らすこともできるため、半導体素子の占有面積を20%程度削減することができる。また、第3の半導体層17の上に電極を形成する必要もなく、工程も簡略化できる。   Thus, by forming the first pn junction diode 2 and the second pn junction diode 3 as the diode pair 4 as in the semiconductor device of this embodiment, there is one element formation region for forming the diode. In addition, since the number of wirings can be reduced, the occupied area of the semiconductor element can be reduced by about 20%. Further, it is not necessary to form an electrode on the third semiconductor layer 17, and the process can be simplified.

なお、本実施形態においてゲートとソースとの間にはアノードを共有するダイオードペアが1組だけ接続されているが、ダイオードペアを2組以上接続してもよい。また、ダイオードペアと、ペアを形成していないダイオードとを組み合わせて接続してもよい。   In the present embodiment, only one diode pair sharing the anode is connected between the gate and the source, but two or more diode pairs may be connected. Further, a diode pair and a diode that does not form a pair may be combined and connected.

(第2の実施形態の一変形例)
以下に、本発明の第2の実施形態の一変形例について図面を参照して説明する。図6は第2の実施形態の一変形例に係る半導体装置の断面構成を示している。図6において図2と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。
(One Modification of Second Embodiment)
A modification of the second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 6 shows a cross-sectional configuration of a semiconductor device according to a modification of the second embodiment. In FIG. 6, the same components as those of FIG.

本実施形態の半導体装置の等価回路は第2の実施形態の半導体装置と同一であり、HFETのゲートとソースとの間に、保護素子である2個のダイオードがバックトゥーバックに接続されている。図6に示すように本実施形態の半導体装置は、導電性の基板41の上に形成されており、HFETのソース電極14と基板41とを電気的に接続するビアプラグ42及び第2のpn接合ダイオード3のオーミック電極19と基板41とを電気的に接続するビアプラグ43が形成されている。これにより、第2のpn接合ダイオード3のオーミック電極19とHFET1のソース電極14とを電気的に接続する配線32が不要となる。   The equivalent circuit of the semiconductor device of this embodiment is the same as that of the semiconductor device of the second embodiment, and two diodes as protective elements are connected back-to-back between the gate and source of the HFET. . As shown in FIG. 6, the semiconductor device of this embodiment is formed on a conductive substrate 41, and a via plug 42 and a second pn junction that electrically connect the source electrode 14 of the HFET and the substrate 41. A via plug 43 that electrically connects the ohmic electrode 19 of the diode 3 and the substrate 41 is formed. As a result, the wiring 32 that electrically connects the ohmic electrode 19 of the second pn junction diode 3 and the source electrode 14 of the HFET 1 becomes unnecessary.

導電性の基板41にはシリコン基板を用いればよく、炭化シリコンからなる基板等であってもよい。また、ビアプラグ42及びビアプラグ43は、一般的な材料により形成すればよく、例えば、チタンと金とが積層された材料を埋め込むことにより形成すればよい。   A silicon substrate may be used as the conductive substrate 41, and a substrate made of silicon carbide or the like may be used. The via plug 42 and the via plug 43 may be formed of a general material, for example, by embedding a material in which titanium and gold are stacked.

本変形例においては、第2の実施形態の半導体装置にビアプラグを設けた例を示したが、第1の実施形態の半導体装置に本変形例の構成を適用することも可能である。   In this modification, an example in which a via plug is provided in the semiconductor device of the second embodiment has been described. However, the configuration of this modification can also be applied to the semiconductor device of the first embodiment.

各実施形態及び変形例において、第3の半導体層17に第2の半導体層13と同じアルミニウム組成比の窒化物半導体を用いたが、第3の半導体層17はp型であればよく、第2の半導体層13とは混晶比の異なる窒化物半導体を用いてもよい。   In each embodiment and modification, a nitride semiconductor having the same aluminum composition ratio as that of the second semiconductor layer 13 is used for the third semiconductor layer 17. However, the third semiconductor layer 17 may be p-type, A nitride semiconductor having a mixed crystal ratio different from that of the second semiconductor layer 13 may be used.

また、第1の半導体層12及び第2の半導体層13の組成は、第1の半導体層12と第2の半導体層13との界面に2次元電子ガスが発生するものであればよく、一般式がBAlGaInN(但し、w+x+y+z=1;0≦w,x,y,z≦1である。)によって表される窒化物半導体から選択した、バンドギャップが異なる2種類の窒化物半導体を用いることができる。 The composition of the first semiconductor layer 12 and the second semiconductor layer 13 may be any composition as long as a two-dimensional electron gas is generated at the interface between the first semiconductor layer 12 and the second semiconductor layer 13. Two types with different band gaps selected from nitride semiconductors represented by the formula B w Al x Ga y In z N (where w + x + y + z = 1; 0 ≦ w, x, y, z ≦ 1) The nitride semiconductor can be used.

各電極は、一般的な材料により形成すればよく、例えば、ソース電極、ドレイン電極はチタンとアルミニウムとが積層された材料、チタンと白金と金とを積層した材料等により形成すればよい。また、ゲート電極、p型オーミック電極は、例えばパラジウム、パラジウムシリコン、ニッケル、ニッケルと金とを積層した材料、パラジウムと白金と金とを積層した材料等により形成すればよい。   Each electrode may be formed of a general material. For example, the source electrode and the drain electrode may be formed of a material in which titanium and aluminum are laminated, a material in which titanium, platinum and gold are laminated, or the like. The gate electrode and the p-type ohmic electrode may be formed of, for example, palladium, palladium silicon, nickel, a material in which nickel and gold are laminated, a material in which palladium, platinum and gold are laminated, or the like.

本発明の半導体装置は、外部に保護回路を形成することなく、また製造工程を複雑にすることなく窒化物半導体を用いたHFETのゲートをサージ電圧から保護し、サージ耐性が高いHFETを実現できるという効果を有し、半導体装置に関し、特に保護ダイオードを備えた窒化物半導体を用いた電界効果トランジスタ等として有用である。   The semiconductor device of the present invention can protect a gate of an HFET using a nitride semiconductor from a surge voltage without forming a protective circuit outside and without complicating the manufacturing process, and can realize an HFET having high surge resistance. In particular, the present invention is useful as a field effect transistor using a nitride semiconductor having a protective diode.

(a)及び(b)は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置を示し、(a)は回路図であり、(b)は断面図である。(A) And (b) shows the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (a) is a circuit diagram, (b) is sectional drawing. (a)及び(b)は本発明の第1の実施形態の一変形例に係る半導体装置を示し、(a)は回路図であり、(b)は断面図である。(A) And (b) shows the semiconductor device which concerns on the modification of the 1st Embodiment of this invention, (a) is a circuit diagram, (b) is sectional drawing. (a)及び(b)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置を示し、(a)は回路図であり、(b)は断面図である。(A) And (b) shows the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, (a) is a circuit diagram, (b) is sectional drawing. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置のレイアウトを示す平面図である。It is a top view which shows the layout of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. ダイオードペアを形成していない場合の半導体装置のレイアウトを示す平面図である。It is a top view which shows the layout of the semiconductor device in case the diode pair is not formed. 本発明の第2の実施形態の一変形例に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on the modification of the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 HFET
2 第1のpn接合ダイオード
3 第2のpn接合ダイオード
4 ダイオードペア
10 素子形成層
10A 第1領域
10B 第2領域
10C 第3領域
11 基板
12 第1の半導体層
13 第2の半導体層
14 ソース電極
15 ドレイン電極
16 ゲート電極
17 第3の半導体層
18 オーミック電極
19 オーミック電極
20 素子分離領域
30 配線
31 配線
32 配線
33 配線
34 配線
35 配線
36 配線
37 アノード接続配線
38 アノード電極
41 基板
42 ビアプラグ
43 ビアプラグ
51 第1の素子形成領域
52 第2の素子形成領域
53 第3の素子形成領域
1 HFET
2 First pn junction diode 3 Second pn junction diode 4 Diode pair 10 Element formation layer 10A First region 10B Second region 10C Third region 11 Substrate 12 First semiconductor layer 13 Second semiconductor layer 14 Source electrode 15 Drain electrode 16 Gate electrode 17 Third semiconductor layer 18 Ohmic electrode 19 Ohmic electrode 20 Element isolation region 30 Wiring 31 Wiring 32 Wiring 33 Wiring 34 Wiring 35 Wiring 36 Wiring 37 Anode connecting wiring 38 Anode electrode 41 Substrate 42 Via plug 43 Via plug 51 First element formation region 52 Second element formation region 53 Third element formation region

Claims (17)

基板の上に形成された複数の窒化物半導体層からなり、ヘテロ接合界面を有する素子形成層と、
前記素子形成層の上に形成されたソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を有する電界効果トランジスタと、
前記素子形成層の上に選択的に形成されたp型の窒化物半導体層及び前記素子形成層の上に前記p型の窒化物半導体層と間隔をおいて形成されたオーミック電極を有すると共に、前記ヘテロ接合界面により生じた2次元電子ガスをn型領域とし且つ前記p型の窒化物半導体層をp型領域とするダイオードと、
前記基板の上に形成され、前記素子形成層を複数の素子形成領域に分離する素子分離領域とを備え、
前記電界効果トランジスタと前記ダイオードとは、互いに異なった前記素子形成領域に形成され、
前記ダイオードは、前記ゲート電極と電気的に接続され、
前記2次元電子ガスは、前記ゲート電極に生じた過大電流を逃がす電流パスを構成することを特徴とする半導体装置。
An element forming layer comprising a plurality of nitride semiconductor layers formed on a substrate and having a heterojunction interface;
A field effect transistor having a source electrode, a drain electrode and a gate electrode formed on the element formation layer;
A p-type nitride semiconductor layer selectively formed on the element formation layer and an ohmic electrode formed on the element formation layer at a distance from the p-type nitride semiconductor layer; A diode having a two-dimensional electron gas generated by the heterojunction interface as an n-type region and the p-type nitride semiconductor layer as a p-type region;
An element isolation region formed on the substrate and separating the element formation layer into a plurality of element formation regions;
The field effect transistor and the diode are formed in different element formation regions,
The diode is electrically connected to the gate electrode;
The semiconductor device according to claim 2, wherein the two-dimensional electron gas constitutes a current path for releasing an excessive current generated in the gate electrode.
前記ダイオードは、前記ゲート電極と前記ソース電極との間に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the diode is electrically connected between the gate electrode and the source electrode. 前記ダイオードは、前記ゲート電極と前記ドレイン電極との間に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the diode is electrically connected between the gate electrode and the drain electrode. 前記ダイオードは、前記ゲート電極と接地との間に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the diode is electrically connected between the gate electrode and ground. 前記ダイオードは複数形成されており、
前記複数のダイオードのうちの少なくとも2つのダイオードは互いに電気的に直列に接続されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置。
A plurality of the diodes are formed,
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein at least two of the plurality of diodes are electrically connected to each other in series. 6.
前記複数のダイオードのうちの2つのダイオードは、アノード同士が互いに電気的に接続されたダイオードペアを構成しており、
前記ダイオードペアは、前記互いに電気的に接続されたアノードを構成する1つの前記p型の窒化物半導体層と、該p型の窒化物半導体層を挟んで両側に形成された2つの前記オーミック電極とからなることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
Two diodes of the plurality of diodes constitute a diode pair in which anodes are electrically connected to each other;
The diode pair includes the p-type nitride semiconductor layer constituting the anode electrically connected to each other, and the two ohmic electrodes formed on both sides of the p-type nitride semiconductor layer The semiconductor device according to claim 5, comprising:
前記ダイオードペアを構成する前記2つのダイオードは、一の前記素子形成領域に形成されていることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 6, wherein the two diodes constituting the diode pair are formed in one of the element formation regions. 前記ダイオードペアは複数形成されていることを特徴とする請求項6又は7に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 6, wherein a plurality of the diode pairs are formed. 前記基板は導電性を有しており、
前記ソース電極と前記基板とを電気的に接続する第1のビアプラグと、
前記複数のダイオードのうちの前記ゲート電極と接続されたダイオードと反対側の末端に接続されたダイオードの前記オーミック電極とを電気的に接続する第2のビアプラグとをさらに備えていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の半導体装置。
The substrate has electrical conductivity;
A first via plug that electrically connects the source electrode and the substrate;
And a second via plug that electrically connects the ohmic electrode of the diode connected to the opposite end of the diode connected to the gate electrode of the plurality of diodes. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 8.
前記基板は導電性を有しており、
前記ドレイン電極と前記基板とを電気的に接続する第1のビアプラグと、
前記複数のダイオードのうちの前記ゲート電極と接続されたダイオードと反対側の末端に接続されたダイオードの前記オーミック電極とを電気的に接続する第2のビアプラグとをさらに備えていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の半導体装置。
The substrate has electrical conductivity;
A first via plug that electrically connects the drain electrode and the substrate;
And a second via plug that electrically connects the ohmic electrode of the diode connected to the opposite end of the diode connected to the gate electrode of the plurality of diodes. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 8.
基板の上に形成された複数の窒化物半導体層からなり、ヘテロ接合界面を有する素子形成層と、
前記基板の上に形成され、前記素子形成層を少なくとも第1の素子形成領域と第2の素子形成領域とに分離する素子分離領域と、
前記第1の素子形成領域の上に形成されたソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を有する電界効果トランジスタと、
前記第2の素子形成領域の上に形成されたp型の窒化物半導体層と、
前記第2の素子形成領域の上に前記p型の窒化物半導体層と間隔をおいて形成されたオーミック電極とを備え、
前記ゲート電極は、前記第2の素子形成領域の前記へテロ接合界面に生じた2次元電子ガスと電気的に接続され、
前記p型の窒化物半導体層と前記オーミック電極とは、前記2次元電子ガスを介して電気的に接続され
前記2次元電子ガスは、前記ゲート電極に生じた過大電流を逃がす電流パスを構成することを特徴とする半導体装置。
An element forming layer comprising a plurality of nitride semiconductor layers formed on a substrate and having a heterojunction interface;
An element isolation region formed on the substrate and separating the element formation layer into at least a first element formation region and a second element formation region;
A field effect transistor having a source electrode, a drain electrode and a gate electrode formed on the first element formation region;
A p-type nitride semiconductor layer formed on the second element formation region;
An ohmic electrode formed on the second element formation region and spaced apart from the p-type nitride semiconductor layer;
The gate electrode is electrically connected to a two-dimensional electron gas generated at the heterojunction interface of the second element formation region;
The p-type nitride semiconductor layer and the ohmic electrode are electrically connected via the two-dimensional electron gas ,
The two-dimensional electron gas, a semiconductor device which is characterized that you configure a current path for releasing an excessive current generated in the gate electrode.
前記ゲート電極は、前記オーミック電極を介して、前記ソース電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 11, wherein the gate electrode is electrically connected to the source electrode through the ohmic electrode. 前記ゲート電極は、前記オーミック電極を介して、前記ドレイン電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 11, wherein the gate electrode is electrically connected to the drain electrode through the ohmic electrode. 前記ゲート電極は、前記オーミック電極を介して、接地と電気的に接続されていることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 11, wherein the gate electrode is electrically connected to ground through the ohmic electrode. 前記ゲート電極は、前記p型の窒化物半導体層を介して前記2次元電子ガスと電気的に接続されていることを特徴とする請求項11から14のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 11, wherein the gate electrode is electrically connected to the two-dimensional electron gas through the p-type nitride semiconductor layer. 前記ゲート電極は、前記オーミック電極を介して前記2次元電子ガスと電気的に接続されていることを特徴とする請求項11から14のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 11, wherein the gate electrode is electrically connected to the two-dimensional electron gas through the ohmic electrode. 前記素子形成層における、前記p型の窒化物半導体層と接する層は、不純物をドープしていない層であることを特徴とする請求項1から16のいずれか1項に記載の半導体装置。17. The semiconductor device according to claim 1, wherein the layer in contact with the p-type nitride semiconductor layer in the element formation layer is a layer that is not doped with an impurity.
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