JP5386987B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関する。
図11(a)は、従来技術による半導体装置を示す断面図である。この半導体装置は、ヘテロ接合電界効果トランジスタ(以下、HJFETという)を備えている。基板101上に、半導体緩衝層102、GaNチャネル層103およびAlGaN電子供給層104が順次形成されている。AlGaN電子供給層104上には、それにオーミック接合された、ソース電極111およびドレイン電極113が設けられている。また、ソース電極111とドレイン電極113の間には、AlGaN電子供給層104にショットキー接合されたゲート電極112が設けられている。図11(b)は、図11(a)の半導体装置を示す平面図である。
この半導体装置においては、ソース電極111およびドレイン電極113が同一面上に配置されているため、当該半導体装置の表面側に、電極およびパッド領域を設ける必要がある。そのため、単位面積あたりの電流密度を高め、それによりオン抵抗を低減させることが困難である。
この点に関し、特許文献1では、ドレイン電極を裏面側に引き出す縦型デバイス構造が提案されている。図12は、同文献に記載されている半導体装置を示す断面図である。この半導体装置も、HJFETを備えている。n型SiC基板141上に、AlN緩衝層143、アンドープGaN層145、アンドープAlGaN層147、n型AlGaN層149およびアンドープAlGaN層151が順次形成されている。n型AlGaN層149上には、アンドープAlGaN層151を貫通するソース領域153が形成されている。
さらに、アンドープAlGaN層151からSiC基板141に達するコンタクトホールが形成されており、これを埋め込むようにドレイン領域157が形成されている。ソース領域153とドレイン領域157との間のアンドープAlGaN層151上には、それにショットキー接合するゲート電極155が形成されている。この構造体上にはSiN膜159を介してSiO2膜161が形成され、その上にフィールドプレート163が形成されている。
また、SiC基板141の裏面には、裏面電極165が形成されている。これにより、ドレイン領域157裏面側に引き出された構造のHJFETが実現されている。この構造によれば、表面側にドレイン電極用のパッド領域を設ける必要がない。そのため、図11(a)および図11(b)に示した構造に比べると、電流密度を高めることが可能である。
特開2006−156658号公報
しかしながら、図11(a)および図11(b)の半導体装置においては、ゲート電極112とドレイン電極113とが同一平面に配置されているため、耐圧がゲート電極112のドレイン側端に集中する電界強度で規定される。同様に、図12の半導体装置においても、ドレイン電極が当該半導体装置の表面側にあるため、耐圧がゲート電極155のドレイン側端に集中する電界で規定される。
それゆえ、これらの半導体装置において耐圧を確保するためには、ゲート電極とドレイン電極との間の距離を離す必要がある。このことは、電流密度を高める上で不利となる。したがって、従来の半導体装置では、オン抵抗を充分に低減させることが困難であった。
本発明による半導体装置は、基板と、前記基板の一方の主面上に設けられ、III族窒化物半導体によって構成された活性層と、前記活性層上に設けられたソース電極と、前記基板の他方の主面上に設けられ、前記基板の当該一方の主面に向かって突出した突出部を有するドレイン電極と、上記活性層上に設けられ、平面視で、上記ソース電極と上記ドレイン電極の上記突出部との間に位置するゲート電極と、を備え、上記ドレイン電極の上記突出部は、上記活性層中の電子走行領域と電気的に接続されていることを特徴とする。
かかる構造の半導体装置においては、耐圧が、ゲート電極端ではなく、活性層中の電界強度で規定される。このため、耐圧を低下させることなく、ドレイン電極とゲート電極との間の距離を短縮することができる。これにより、電流密度を高め、それによりオン抵抗を充分に低減させることができる。
本発明によれば、オン抵抗の低減に適した構造を有する半導体装置が実現される。
図1(a)および図1(b)は、それぞれ本発明による半導体装置の第1実施形態を示す断面図および平面図である。 図2は、実施形態の効果を説明するための図である。 図3は、本発明による半導体装置の第2実施形態を示す断面図である。 図4は、本発明による半導体装置の第3実施形態を示す断面図である。 図5は、本発明による半導体装置の第4実施形態を示す断面図である。 図6は、本発明による半導体装置の第5実施形態を示す断面図である。 図7は、実施形態の効果を説明するための図である。 図8は、本発明による半導体装置の第6実施形態を示す断面図である。 図9は、本発明による半導体装置の第7実施形態を示す断面図である。 図10は、本発明による半導体装置の第8実施形態を示す断面図である。 図11(a)および図11(b)は、それぞれ従来技術による半導体装置を示す断面図および平面図である。 図12は、従来技術による半導体装置を示す断面図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
(第1実施形態)
図1(a)は、本発明による半導体装置の第1実施形態を示す断面図である。この半導体装置は、高抵抗基板1と、高抵抗基板1の一方の主面上に設けられ、III族窒化物半導体によって構成された活性層と、上記活性層上に設けられたソース電極11と、高抵抗基板1の裏面(他方の主面)上に設けられ、当該高抵抗基板1の一方の主面に向かって突出した突出部を有するドレイン電極13と、上記活性層上に設けられ、平面視で、ソース電極11とドレイン電極13の上記突出部との間に位置するゲート電極12と、を備えている。ドレイン電極13の上記突出部は、上記活性層中の電子走行領域と電気的に接続されている。
より詳細には、この半導体装置は、高抵抗基板1上に形成されたHJFETを備えている。高抵抗基板1は、例えば、SiC基板またはサファイア基板である。あるいは、高抵抗のSi基板を高抵抗基板1として用いてもよい。高抵抗基板1上には、半導体層からなる緩衝層2が形成されている。この緩衝層2上には、GaNチャネル層3が形成されている。GaNチャネル層3の上には、AlGaN電子供給層4が形成されている。AlGaN電子供給層4に接するソース電極11が形成され、オーム性接触がとられている。
上記活性層は、GaNチャネル層3およびAlGaN電子供給層4によって構成されている。また、これらのGaNチャネル層3とAlGaN電子供給層4との界面に形成される二次元電子層21が、上記電子走行領域に相当する。
イオン注入により形成されたn型領域31(第1導電型の領域)が、緩衝層2とGaNチャネル層3との界面からAlGaN電子供給層4の内部まで延びている。このn型領域31によって、ドレイン電極13(の突出部)と二次元電子層21とが接続されている。ドレイン電極13は、ビアホールを通じてn型領域31に接している。
ドレイン電極13の突出部の上面の位置、すなわちドレイン電極13とn型領域31との接続面は、活性層の上面(本実施形態においてはAlGaN電子供給層4の上面に等しい)の位置よりも低い。本実施形態において上記突出部の上面と、緩衝層2とGaNチャネル層3との界面とは同一平面上にある。また、上記接続面は、n型領域31の直下にのみ存在している。
AlGaN電子供給層4上には、それにショットキー接合するゲート電極12が形成されている。ゲート電極12は、平面視で、ソース電極11とn型領域31との間に位置している。
図1(b)は、図1(a)の半導体装置を示す平面図である。図1(a)の断面図は、図1(b)のA1−A1線に沿った断面の一部を示すものである。図1(b)に示されるように、点線で示されたドレイン電極13は当該半導体装置の裏面側に引き出されているため、表面側にはドレインパッドの領域を必要としない。また、図1(a)に示した構造では、耐圧はゲート端ではなく、GaNチャネル層3中の電界強度で規定される。このため、耐圧を低下させることなくドレイン電極13とゲート電極12と間の距離を短縮することができる。
図2は、ドレイン電極に正電圧を印加した状態でのソース電極直下の伝導帯エネルギー分布を示す特性図である。従来のn型基板にドレイン電極を付加した構造では、チャネル直下の全領域がドレイン電極と同電位となるため、破線で示すようにソース直下の伝導帯エネルギーが下がり、ソース−ドレイン間の縦方向のリーク電流が生じ易い。また、図には示していないが、ゲート直下の伝導帯エネルギーも同様に下がるため、ピンチオフ性が悪くなる。
一方、本実施形態の構造では、基板を高抵抗としているため、伝導帯エネルギーが下がるのはドレイン領域のみであり、実線で示すようにソース直下の伝導帯エネルギーは高い状態に保たれている。このため、ソース−ドレイン間の縦方向のリーク電流やピンチオフ不良は生じない。すなわち、本実施形態によれば、ピンチオフ性が良好でソース−ドレイン間のリーク電流を抑制した縦型デバイスが実現できる。
基板の比抵抗が103Ωcm以上であれば、このような特性が実現できる。基板の比抵抗は、動作電圧が100ボルト以上である場合には104Ωcm以上であることが好ましく、動作電圧が500ボルト以上である場合には105Ωcm以上であることが好ましい。
本実施形態の半導体装置は、例えば、以下のように製造される。まず、絶縁性SiCからなる高抵抗基板1上に、例えば分子線エピタキシ(Molecular Beam Epitaxy: MBE)成長法によって半導体を成長させる。このようにして形成した半導体層は、基板側から順に、アンドープAlNからなる緩衝層2、アンドープのGaNチャネル層3、アンドープAl0.2Ga0.8NからなるAlGaN電子供給層4である。緩衝層2、GaNチャネル層3およびAlGaN電子供給層4の膜厚は、例えば、それぞれ20nm、2μmおよび25nmである。
次いで、エピタキシャル層構造の一部をGaNチャネル層3が露出するまでエッチング除去することにより、素子間分離メサを形成する。続いてAlGaN電子供給層4上に、例えばTi/Alなどの金属を蒸着することにより、ソース電極11を形成し、650℃でアニールを行うことによりオーム性接触を取る。
続いて、GaNチャネル層3及びAlGaN電子供給層4に対して表面側から、総ドーズ量2×1015cm-2のSiイオンを選択的に注入して、二次元電子層21から緩衝層(バッファ層)2にまで分布するn型領域31を形成する。AlGaN電子供給層4上に、例えばNi/Auなどの金属を蒸着して、ショットキー接触のゲート電極12を形成する。表面側の構造を作製した後に、高抵抗基板1の裏面側からn型領域31の直下にドライエッチングにより、高抵抗基板1及び緩衝層(バッファ層)2の双方を貫通するスルーホールを形成する。次に、このスルーホールを含む裏面全体にスパッタによりTi/Au層を形成し、さらにメッキにより当該Ti/Au層上にAuメッキ層を形成することによってドレイン電極13が形成される。このようにして図1(a)および図1(b)に示した半導体装置を得ることができる。
(第2実施形態)
図3は、本発明による半導体装置の第2実施形態を示す断面図である。本実施形態においては、ドレイン電極13の突出部が二次元電子層21まで延びている。すなわち、ドレイン電極13は、n型領域31(図1(a)参照)を介することなく、直接に二次元電子層21と接続されている。本実施形態のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
本実施形態によれば、第1実施形態と同様、表面側のドレインパッドが不要であるため、チップ面積が有効に活用できる。また、縦方向のソース−ドレイン間リーク抑制と良好なピンチオフ性とが実現できる。また、ドレイン領域を全て金属によって構成するため、実施形態1よりもドレイン領域の抵抗が低く、低いオン抵抗を実現できる。
本実施形態の半導体装置は、第1実施形態と同様の手法で製造することができる。すなわち、第1実施形態においてn型領域31を形成する工程を省略すればよい。
(第3実施形態)
図4は、本発明による半導体装置の第3実施形態を示す断面図である。本実施形態においては、AlGaN電子供給層4上に、フィールドプレート膜(絶縁膜)41が形成されている。また、ゲート電極12は、フィールドプレート膜41上に張り出している。より詳細には、ゲート電極12は、ドレイン電極13の方向にひさし上に張り出している。この張り出した部分が、フィールドプレート15である。本実施形態のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
本実施形態によれば、第1実施形態で得られる効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、高電圧でスイッチング動作した時に生じる電流コラプスをフィールドプレート15により大幅に抑制できるため、スイッチング損失の低減に有効である。
本実施形態の半導体装置は、例えば以下のように製造することができる。n型領域31を形成するまでの工程は、第1実施形態の工程と同様である。n型領域31を形成した後、プラズマCVD法等により、SiNをフィールドプレート膜41として形成する。フィールドプレート膜41の膜厚は、例えば150nmである。続いて、エッチングによりSiNを完全に除去して露出したAlGaN電子供給層4上に、例えばNi/Auなどの金属を蒸着して、フィールドプレート15を有するショットキー接触のゲート電極12を形成する。その後の工程は、第1実施形態と同様である。
(第4実施形態)
図5は、本発明による半導体装置の第4実施形態を示す断面図である。本実施形態においては、ドレイン電極13の突出部が二次元電子層21まで延びている。本実施形態のその他の構成は、第3実施形態と同様である。本実施形態によれば、第3実施形態よりもドレイン領域の抵抗が低く、低いオン抵抗を実現できるため、更に低損失なスイッチングデバイスを実現できる。
本実施形態の半導体装置は、第3実施形態と同様の手法で製造することができる。すなわち、第3実施形態においてn型領域31を形成する工程を省略すればよい。
(第5実施形態)
図6は、本発明による半導体装置の第5実施形態を示す断面図である。本実施形態においては、基板として、導電性基板5が用いられている。導電性基板5は、例えば、SiC基板またはSi基板である。また、導電性基板5と活性層との間に、p型GaNバッファ層6(第2導電型の半導体層)が設けられている。具体的には、導電性基板5上に、緩衝層2、p型GaNバッファ層6、GaNチャネル層3およびAlGaN電子供給層4が順に形成されている。本実施形態のその他の構成は、第3実施形態と同様である。
図7は、ドレイン電極に正電圧を印加した状態でのソース電極直下の伝導帯エネルギー分布を示す特性図である。従来のn型基板にドレイン電極を付加した構造では、チャネル直下の全領域がドレイン電極と同電位となるため、破線で示すようにソース直下の伝導帯エネルギーが下がり、ソース−ドレイン間の縦方向のリーク電流が生じ易い。また、図には示していないが、ゲート直下の伝導帯エネルギーも同様に下がるため、ピンチオフ性が悪くなる。
一方、本実施形態の構造では、GaNチャネル層とn型基板との間にp型GaNバッファ層を配置しているため、伝導帯エネルギーが下がるのはn型化されたドレイン領域のみであり、実線で示すようにソース直下の伝導帯エネルギーは高い状態に保たれている。このため、ソース−ドレイン間の縦方向のリーク電流やピンチオフ不良は生じない。すなわち、本実施形態によればピンチオフ性が良好でソース−ドレイン間のリーク電流を抑制した縦型デバイスが実現できる。
本実施形態の半導体装置は、例えば以下のように製造される。まず、導電性SiCからなる導電性基板5上に、例えばMBE成長法によって半導体を成長させる。このようにして形成した半導体層は、基板側から順に、アンドープAlNからなる緩衝層2、p型GaNバッファ層6、アンドープのGaNチャネル層3、アンドープAl0.2Ga0.8NからなるAlGaN電子供給層4である。緩衝層2、p型GaNバッファ層6、GaNチャネル層3およびAlGaN電子供給層4の膜厚は、例えば、それぞれ20nm、1μm、1μmおよび25nmである。その後の工程は、第3実施形態と同様である。
(第6実施形態)
図8は、本発明による半導体装置の第6実施形態を示す断面図である。本実施形態においては、ドレイン電極13の突出部が二次元電子層21まで延びている。本実施形態のその他の構成は、第5実施形態と同様である。本実施形態によれば、第5実施形態よりもドレイン領域の抵抗が低く、低いオン抵抗を実現できるため、更に低損失なスイッチングデバイスを実現できる。
本実施形態の半導体装置は、第5実施形態と同様の手法で製造することができる。すなわち、第5実施形態においてn型領域31を形成する工程を省略すればよい。
(第7実施形態)
図9は、本発明による半導体装置の第7実施形態を示す断面図である。本実施形態においては、ゲート電極12が、金属膜、絶縁体膜および半導体層からなるMIS(Metal-Insulator-Semiconductor)構造を構成している。具体的には、AlGaN電子供給層4上にゲート絶縁膜51が形成されており、そのゲート絶縁膜51を介してゲート電極12が設けられている。これにより、ゲート電極12、ゲート絶縁膜51およびAlGaN電子供給層4からなるMIS構造が実現されている。
本実施形態によれば、第5実施形態において得られる効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、MISゲートによる逆方向リーク電流の抑制、印加可能な順方向電圧の増加という効果が得られ、スイッチングデバイスに適した特性が実現できる。
(第8実施形態)
図10は、本発明による半導体装置の第8実施形態を示す断面図である。本実施形態においては、ドレイン電極13の突出部が二次元電子層21まで延びている。本実施形態のその他の構成は、第7実施形態と同様である。本実施形態によれば、第7実施形態よりもドレイン領域の抵抗が低く、低いオン抵抗を実現できるため、更に低損失なスイッチングデバイスを実現できる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。第1、第3、第5および第7の実施形態においては、n型領域31がAlGaN電子供給層4の内部まで達した例を示した。しかし、n型領域31は、二次元電子層21と接触していればよく、AlGaN電子供給層4の内部まで達していなくてもよい。また、n型領域31とドレイン電極13との接続面と、緩衝層2とGaNチャネル層3との界面とが同一平面上にある例を示した。しかし、この接続面は、基板中、緩衝層2中、GaNチャネル層3中、または、第5および第7の実施形態のp型GaNバッファ層6中に存在していてもよい。
第2、第4、第6および第8の実施形態においては、ドレイン電極13の突出部がAlGaN電子供給層4の内部まで達した例を示した。しかし、当該突出部は、二次元電子層21と接触していればよく、AlGaN電子供給層4の内部まで達していなくてもよい。
第5、第6、第7および第8の実施形態においては、フィールドプレート15を有するゲート電極12を例示した。しかし、図1(a)等に示したフィールドプレートの無いゲート電極構造としても、同様の効果を持つHJFETを実現できる。
第1、第2、第3および第4の実施形態においては、基板として高抵抗基板を用いた例を示した。しかし、これらの実施形態において、基板として導電性基板を用いてもよい。同様に、第5、第6、第7および第8の実施形態において、高抵抗基板を用いてもよい。
上記実施形態においては、ソース電極11がAlGaN電子供給層4上に直接形成された例を示した。しかし、オーミック性を改善するための半導体層をソース電極11とAlGaN電子供給層4との間に設けてもよい。
上記実施形態においては、ゲート電極12がソース電極11と同一平面上に形成された例を示した。しかし、リセス構造を設け、その中にゲート電極12を形成してもよい。
上記実施形態においては、第1導電型がn型であり、第2導電型がp型である場合を例示した。しかし、第1導電型がp型であり、第2導電型がn型であってもよい。
上記実施形態においては、チャネル層としてGaNチャネル層を例示したが、チャネル層はInGaNチャネル層であってもよい。また、電子供給層としてAlGaN電子供給層を例示したが、電子供給層は、InAlN電子供給層であってもよいし、InAlGaN電子供給層であってもよい。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、2007年2月7日に出願された日本出願特願2007−027898号を基礎とする優先権を主張するものであり、その開示の全ては、本明細書の一部として援用(incorporation herein by reference)される。
以下、参考形態の例を付記する。
1.基板と、
前記基板の一方の主面上に設けられ、III族窒化物半導体によって構成された活性層と、
前記活性層上に設けられたソース電極と、
前記基板の他方の主面上に設けられ、前記基板の当該一方の主面に向かって突出した突出部を有するドレイン電極と、
前記活性層上に設けられ、平面視で、前記ソース電極と前記ドレイン電極の前記突出部との間に位置するゲート電極と、を備え、
前記ドレイン電極の前記突出部は、前記活性層中の電子走行領域と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
2.1.に記載の半導体装置において、
前記基板は、高抵抗基板である半導体装置。
3.1.または2.に記載の半導体装置において、
前記ドレイン電極の前記突出部と前記電子走行領域とを接続する第1導電型の領域を更に備える半導体装置。
4.3.に記載の半導体装置において、
前記第1導電型の領域と前記ドレイン電極との接続面は、当該第1導電型の領域の直下にのみ存在する半導体装置。
5.1.または2.に記載の半導体装置において、
前記ドレイン電極の前記突出部は、前記電子走行領域まで延びている半導体装置。
6.1.乃至5.のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記基板と前記活性層との間に設けられた第2導電型の半導体層を更に備える半導体装置。
7.1.乃至6.のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記活性層は、チャネル層および電子供給層を含み、
前記チャネル層と前記電子供給層との界面に形成される二次元電子層が、前記電子走行領域に相当する半導体装置。
8.1.乃至7.のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記活性層上に設けられた絶縁膜を更に備え、
前記ゲート電極は、前記絶縁膜上に張り出している半導体装置。
9.1.乃至8.のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記ゲート電極は、金属膜、絶縁体膜および半導体層からなるMIS構造を構成している半導体装置。
10.1.乃至9.のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記ドレイン電極の前記突出部の上面の位置は、前記活性層の上面の位置よりも低い半導体装置。

Claims (8)

  1. 基板と、
    前記基板の一方の主面上に設けられ、III族窒化物半導体によって構成された活性層と、
    前記活性層上に設けられたソース電極と、
    前記基板の他方の主面上に設けられ、前記基板の当該一方の主面に向かって突出した突出部を有するドレイン電極と、
    前記活性層上に設けられ、平面視で、前記ソース電極と前記ドレイン電極の前記突出部との間に位置するゲート電極と、を備え、
    前記ドレイン電極の前記突出部は、前記活性層中の電子走行領域と電気的に接続されており、
    前記ドレイン電極の前記突出部と前記電子走行領域とを接続する第1導電型の領域を更に備え、
    前記第1導電型の領域の上面の位置は、前記活性層の上面の位置よりも低く、前記第1導電型の領域は、前記電子走行領域と接触するように形成されており、
    前記第1導電型の領域と前記ドレイン電極との接続面は、前記電子走行領域の位置よりも低い半導体装置。
  2. 請求項1に記載の半導体装置において、
    前記基板は、高抵抗基板である半導体装置。
  3. 請求項1または2に記載の半導体装置において、
    前記第1導電型の領域と前記ドレイン電極との接続面は、当該第1導電型の領域の直下にのみ存在する半導体装置。
  4. 請求項1乃至3のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
    前記基板と前記活性層との間に設けられた第2導電型の半導体層を更に備える半導体装置。
  5. 請求項1乃至4のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
    前記活性層は、チャネル層および電子供給層を含み、
    前記チャネル層と前記電子供給層との界面に形成される二次元電子層が、前記電子走行領域に相当する半導体装置。
  6. 請求項1乃至5のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
    前記活性層上に設けられた絶縁膜を更に備え、
    前記ゲート電極は、前記絶縁膜上に張り出している半導体装置。
  7. 請求項1乃至6のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
    前記ゲート電極は、金属膜、絶縁体膜および半導体層からなるMIS構造を構成している半導体装置。
  8. 請求項1乃至7のうちのいずれか1項に記載の半導体装置において、
    前記ドレイン電極の前記突出部の上面の位置は、前記活性層の上面の位置よりも低い半導体装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5564791B2 (ja) * 2008-12-26 2014-08-06 富士通株式会社 化合物半導体装置及びその製造方法
JP5648307B2 (ja) * 2010-03-29 2015-01-07 沖電気工業株式会社 縦型AlGaN/GaN−HEMTおよびその製造方法
JP5678517B2 (ja) * 2010-08-23 2015-03-04 富士通株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP5285103B2 (ja) * 2011-03-10 2013-09-11 株式会社東芝 窒化物半導体装置
JP6090764B2 (ja) * 2012-05-24 2017-03-08 ローム株式会社 窒化物半導体装置およびその製造方法
JP2015056557A (ja) * 2013-09-12 2015-03-23 株式会社東芝 半導体装置
US10381473B2 (en) * 2016-12-02 2019-08-13 Vishay-Siliconix High-electron-mobility transistor with buried interconnect
JP2017208556A (ja) * 2017-06-27 2017-11-24 株式会社東芝 半導体装置
CN111863958B (zh) * 2020-06-09 2024-03-19 江苏大学 一种常开型高电子迁移率晶体管结构及其制造方法
JPWO2022249391A1 (ja) * 2021-05-27 2022-12-01

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5879773A (ja) * 1981-11-06 1983-05-13 Fujitsu Ltd 電界効果トランジスタ
JPH03181138A (ja) * 1989-12-11 1991-08-07 Mitsubishi Electric Corp 化合物半導体装置
JPH10223901A (ja) * 1996-12-04 1998-08-21 Sony Corp 電界効果型トランジスタおよびその製造方法
JP2005217049A (ja) * 2004-01-28 2005-08-11 Sanken Electric Co Ltd 半導体装置
JP2006156658A (ja) * 2004-11-29 2006-06-15 Toshiba Corp 半導体装置
JP2006216671A (ja) * 2005-02-02 2006-08-17 Toshiba Corp 窒素化合物半導体素子
JP2006279032A (ja) * 2005-03-02 2006-10-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5879773A (ja) * 1981-11-06 1983-05-13 Fujitsu Ltd 電界効果トランジスタ
JPH03181138A (ja) * 1989-12-11 1991-08-07 Mitsubishi Electric Corp 化合物半導体装置
JPH10223901A (ja) * 1996-12-04 1998-08-21 Sony Corp 電界効果型トランジスタおよびその製造方法
JP2005217049A (ja) * 2004-01-28 2005-08-11 Sanken Electric Co Ltd 半導体装置
JP2006156658A (ja) * 2004-11-29 2006-06-15 Toshiba Corp 半導体装置
JP2006216671A (ja) * 2005-02-02 2006-08-17 Toshiba Corp 窒素化合物半導体素子
JP2006279032A (ja) * 2005-03-02 2006-10-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法

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