JP6307704B2 - サージ保護素子及び半導体装置 - Google Patents
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Description
図17に、特許文献1に示される従来のGaN系トランジスタの構造の断面模式図を示す。Si基板101上に、バッファ層102、GaN層103、AlGaN層104がこの順にSi基板101から積層されており、AlGaN層104とGaN層103との界面にはチャネルとなる二次元電子ガスが形成されている。
第1の実施形態に係るサージ保護素子の断面図を図1に示す。
第2の実施形態に係るサージ保護素子について説明する。
第3の実施形態に係るサージ保護素子の断面図を図5に示す。
第4の実施形態に係るサージ保護素子の断面図を図6に示す。
第5の実施形態に係るサージ保護素子の断面図を図7に示す。
第6の実施形態に係るサージ保護素子の断面図を図8に示す。
サージ保護素子とGaN系トランジスタとを集積した第7の実施形態に係る半導体装置の構成を図9及び図10を用いて説明する。
サージ保護素子とGaN系トランジスタとを集積した第8の実施形態に係る半導体装置の構成を図9、図11及び図12(a)(b)(c)を用いて説明する。
サージ保護素子とGaN系トランジスタとを集積した第9の実施形態に係る半導体装置の構成を図9、図13及び図14を用いて説明する。
サージ保護素子とGaN系双方向スイッチを集積した第10の実施形態に係る半導体装置の構成を図15及び図16を用いて説明する。
102 バッファ層
103 GaN層
104 AlGaN層
105 ソース電極
106 ドレイン電極
107 p型GaN層
108 ゲート電極
109 第1のp型GaN層
110 第2のp型GaN層
111 第1の電極
112 第2の電極
113 第1のオーミック電極
114 第2のオーミック電極
115 第1の抵抗
116 第1のダイオード
117 第2の抵抗
118 第2のダイオード
119 ソース電極配線
120 ソース電極パッド
121 ドレイン電極配線
122 ドレイン電極パッド
123 ゲート電極配線
124 ゲート電極パッド
125 活性領域
126 不活性領域
127 サージ保護素子領域
128 サージ保護素子の活性領域
129 第1の接続配線
130 第2の接続配線
131 第1のオーミック電極配線
132 第2のオーミック電極配線
133 第3の接続配線
134 第4の接続配線
135 不活性領域
136 第3の電極
137 第4の電極
138 第5の電極
139 第5の接続配線
140 保護膜
141 第6の電極
142 抵抗領域
143 不活性領域
144 ダイオード領域
201 第3のp型GaN層
202 第4のp型GaN層
203 第3のゲート電極
204 第4のゲート電極
205 第3のオーミック電極
206 第4のオーミック電極
207 第3のオーミック電極配線
208 第4のオーミック電極配線
209 第3のゲート電極配線
210 第4のゲート電極配線
211 第3のゲート電極パッド
212 第4のゲート電極パッド
213 第3のオーミック電極パッド
214 第4のオーミック電極パッド
215 サージ保護素子領域
216 活性領域
217 不活性領域
301 第1の実施形態に係るサージ保護素子の電流電圧特性
302 GaNトランジスタの電流電圧特性
401 第2の実施形態に係るサージ保護素子の電流電圧特性
Claims (16)
- 基板と、
前記基板の上に配置されたチャネルを有する窒化物半導体からなる半導体層積層体と、
前記半導体層積層体上に配置された第1のp型半導体層及び第2のp型半導体層と、
第1のp型半導体層の上に配置された第1の電極と、
第2のp型半導体層の上に配置された第2の電極と、
前記半導体層積層体上に配置された第1のオーミック電極と、
前記半導体層積層体上に配置された第2のオーミック電極とを備え、
前記第1のp型半導体層は、前記第1のオーミック電極と前記第2のp型半導体層との間に配置され、
前記第2のp型半導体層は、前記第1のp型半導体層と前記第2のオーミック電極との間に配置され、
前記第1のオーミック電極と前記第1の電極とが第1の抵抗を介して電気的に接続され、前記第2のオーミック電極と前記第2の電極とが電気的に接続されているサージ保護素子。 - 基板と、
前記基板の上に配置されたチャネルを有する窒化物半導体からなる半導体層積層体と、
前記半導体層積層体上に配置された第1のp型半導体層及び第2のp型半導体層と、
第1のp型半導体層の上に配置された第1の電極と、
第2のp型半導体層の上に配置された第2の電極と、
前記半導体層積層体上に配置された第1のオーミック電極と、
前記半導体層積層体上に配置された第2のオーミック電極とを備え、
前記第1のp型半導体層は、前記第1のオーミック電極と前記第2のp型半導体層との間に配置され、
前記第2のp型半導体層は、前記第1のp型半導体層と前記第2のオーミック電極との間に配置され、
前記第1の電極をアノードとし、前記第1のオーミック電極をカソードとする第1のダイオードを介して、前記第1のオーミック電極と前記第1の電極とが電気的に接続され、
前記第2のオーミック電極と前記第2の電極とが電気的に接続されている請求項1に記載のサージ保護素子。 - 前記第1の電極をアノードとし、前記第1のオーミック電極をカソードとする第1のダイオードを介して、前記第1のオーミック電極と前記第1の電極とが電気的に接続され、
前記ダイオードは、前記抵抗と並列に接続されている請求項1に記載のサージ保護素子。 - 前記第2のオーミック電極と前記第2の電極とが第2の抵抗を介して電気的に接続されている請求項1に記載のサージ保護素子。
- 前記第2のオーミック電極と前記第2の電極とが第2の抵抗を介して電気的に接続され、前記第2のオーミック電極をカソードとし、前記第2の電極をアノードとする第2のダイオードを介して、前記第2のオーミック電極と前記第2の電極とが電気的に接続され、
前記第2のダイオードは、前記第2の抵抗と並列に接続されている請求項3に記載のサージ保護素子。 - 請求項1に記載のサージ保護素子と、
前記半導体層積層体の上に配置されたソース電極とドレイン電極とゲート電極とを有する窒化物半導体トランジスタとを備え、
前記ソース電極と前記サージ保護素子の前記第1のオーミック電極とが電気的に接続され、
前記ドレイン電極と前記サージ保護素子の前記第2のオーミック電極とが電気的に接続されている半導体装置。 - 前記第1の抵抗が、前記第1のp型半導体層の一部で構成されている請求項6に記載の半導体装置。
- 前記第1の抵抗が、前記半導体層積層体の一部で構成されている請求項6に記載の半導体装置。
- 前記第1の抵抗が、金属膜の一部で構成されている請求項6に記載の半導体装置。
- 請求項2に記載のサージ保護素子と、
前記半導体層積層体の上に形成されたソース電極とドレイン電極とゲート電極とを有する窒化物半導体トランジスタとを備え、
前記ソース電極と前記サージ保護素子の前記第1のオーミック電極とが電気的に接続され、
前記ドレイン電極と前記サージ保護素子の前記第2のオーミック電極とが電気的に接続されている半導体装置。 - 前記第1のダイオードが、前記第1のp型半導体の一部と前記半導体層積層体の一部とで構成されている請求項10に記載の半導体装置。
- 前記第1のダイオードが、ショットキー電極と前記半導体層積層体の一部とで構成されている請求項10に記載の半導体装置。
- 前記半導体層積層体と前記ゲート電極との間にp型半導体層が配置されている請求項6から12のいずれかの請求項に記載の半導体装置。
- 請求項1に記載のサージ保護素子と、
前記半導体層積層体の上に配置された第3のオーミック電極と第4のオーミック電極と第3のゲート電極と第4のゲート電極を有する窒化物半導体双方向スイッチとを備え、
前記第3のオーミック電極と前記第1の電極とが電気的に接続され、
前記第4のオーミック電極と前記第2の電極とが電気的に接続されている半導体装置。 - 請求項4又は5に記載のサージ保護素子と、
前記半導体層積層体の上に配置された第3のオーミック電極と第4のオーミック電極と第3のゲート電極と第4のゲート電極を有する窒化物半導体双方向スイッチとを備え、
前記第3のオーミック電極と前記第1のオーミック電極とが電気的に接続され、
前記第4のオーミック電極と前記第2のオーミック電極とが電気的に接続されている半導体装置。 - 前記半導体層積層体と前記第3のゲート電極との間に第3のp型半導体層が配置され、
前記半導体層積層体と前記第4のゲート電極との間に第4のp型半導体層が配置されている請求項15に記載の半導体装置。
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