JP5801560B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
図1に示すように、半導体装置100は、半導体層16と、ドレイン電極18と、ソース電極10と、ゲート部5を備えている。半導体層16は、窒化ガリウム(GaN)を材料とするi型の第1半導体層12と、窒化アルミニウムガリウム(Al0.25Ga0.75N)を材料とするi型の第2半導体層14を備えている。第1半導体層12と第2半導体層14によりへテロ接合が構成されている。第1半導体層12の厚みT12はおよそ4μmであり、第2半導体層14の厚みT14はおよそ25nmである。半導体層16の表面部には、第1リセス部8と第2リセス部4が形成されている。第1リセス部8は第2リセス部4内に位置しており、第1リセス部8のドレイン電極18側の側面が第2リセス部4に連続しており、第1リセス部8のソース電極10側の側面も第2リセス部4に連続している。第1リセス部8の深さD8はおよそ35nmであり、第2リセス部4の深さD4はおよそ15nmである。第1リセス部8は第2半導体層14を貫通しており、その底面は第1半導体層12内に位置する。第2リセス部4は第2半導体層14を貫通しておらず、その底面が第2半導体層14内に位置する。第2リセス部4の底面は、第2半導体層14の表面と第1リセス部8の底面の間に位置している。第2リセス部4が形成されている範囲C2a及びC2bでは、第2半導体層14の厚みはおよそ10nmである。
図11に示すように、半導体装置200は、第1リセス部8と第2リセス部4が離れた位置に形成されている。第1リセス部8と第2リセス部4の間には、リセスが形成されていない非リセス部C3が介在している。半導体装置200では、第1リセス部8に対してドレイン電極18側にのみ第2リセス部4が形成されている。そのため、半導体装置200は、下流側第2チャネル部を有しておらず、上流側第2チャネル部C2(C2u)だけを有している。第1リセス部8からドレイン電極18側に伸びるゲート部205は、第1リセス部8と第2リセス部4の間の非リセス部C3を超えて、第2リセス部4にまで至っている。ゲート電極206のドレイン側端部206dは第2リセス部4に位置している。
図14に示すように、半導体装置300は縦型の半導体装置であり、半導体層315の裏面にドレイン電極318が形成されており、半導体層315の表面にソース電極310が形成されている。電流は、矢印20のように、ドレイン電極318からソース電極310に向けて縦方向に流れる。ドレイン電極318の材料は、チタン(Ti)及びアルミニウム(Al)である。ドレイン電極318の表面には、窒化ガリウムを材料とするn型のドレイン層322が設けられている。ドレイン層322の不純物として酸素(O)が用いられており、その不純物濃度はおよそ3×1018cm−3である。ドレイン層322の表面に、窒化ガリウムを材料とするn型のドリフト層324が設けられている。ドリフト層324の不純物としてシリコンが用いられており、その不純物濃度はおよそ1×1016cm−3である。
図15に示すように、半導体装置400は縦型の半導体装置である。半導体装置400では、ソース電極410が半導体層415の裏面に形成されており、ドレイン電極418が半導体層415の表面に形成されている。そのため、半導体装置400では、電流が矢印20の方向に流れる。半導体装置400は、半導体層416の表面に第1リセス部408と第2リセス部404を有している。電流経路20の上流側において、ゲート電極406のドレイン側端部406dは第2リセス部404に位置している。よって、半導体装置400も、オン抵抗を高くすることなく、耐圧の低下を抑制することができる。なお、半導体装置400の他の構成については、半導体装置300に付した参照番号と下二桁が同じ参照番号を付すことにより説明を省略する。
Qint=5.5×1013x−1.5×1012
EG=2.43x×3.37
ΔEc=1.74x×0.01
5,205,305,405:ゲート部
8,308,408:第1リセス部
12,312,412:第1半導体層
14,214,314,414:第2半導体層
16,216,316,416:半導体層
100,200,300,400:半導体装置
C1:第1チャネル部
C2:第2チャネル部
C2u:上流側第2チャネル部
Claims (3)
- ノーマリオフ型の半導体装置であって、
ヘテロ接合を構成する半導体層と、
前記半導体層の表面部に形成されている第1リセス部と、
前記半導体層の表面部に形成されており、前記第1リセス部よりも浅い第2リセス部と、
前記第1リセス部に形成されているとともに前記第2リセス部の一部にも形成されており、平面視したときに、前記第1リセス部から伸びて前記第2リセス部の一部を覆うゲート部と、を備えており、
前記半導体層は、第1半導体層と、前記第1半導体層上に設けられているとともに前記第1半導体層よりもバンドギャップが広い第2半導体層とを有しており、
前記第2リセス部は、前記第2半導体層を貫通しておらず、
前記第1リセス部に形成された前記ゲート部の下方には第1チャネル部が形成されており、
前記第2リセス部に形成された前記ゲート部の下方には第2チャネル部が形成されており、
前記第2チャネル部は、前記第1チャネル部よりも電流経路の上流側に配置されている上流側第2チャネル部を有しており、
前記第2リセス部が設けられている部分の前記第2半導体層は、下記式(1),(2)で規定される厚みtに調整されており、前記半導体装置がオン状態のときに前記上流側第2チャネル部に2次元電子ガス層が形成され、前記半導体装置がオフ状態のときに前記上流側第2チャネル部が空乏化する半導体装置。
- 前記第1リセス部と前記第2リセス部の間に、非リセス部が存在する請求項1に記載の半導体装置。
- 前記半導体層の材料が窒化物半導体である請求項1又は2に記載の半導体装置。
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