JP7065692B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1に表したように、実施形態に係る半導体装置110は、第1半導体層11、第2半導体層12、第1電極21、第2電極22、第3電極23、第1絶縁部31、第2絶縁部32、及び第3絶縁部33を含む。
以下では、第1方向、第2方向、および第3方向が、それぞれ、Z軸方向、X軸方向、およびY軸方向に沿う場合について説明する。
第2絶縁部33及び第3絶縁部33は、例えば、窒化シリコン、酸窒化シリコン、窒化アルミニウム、及び酸窒化アルミニウムからなる群より選択された少なくとも1つを含む。
例えば、第4絶縁部34に含まれる材料は、第1絶縁部31に含まれる材料と異なる。第4絶縁部34に含まれる材料は、第1絶縁部31に含まれる材料と同じでも良い。また、第4絶縁部34は、2つ以上の異なる材料を含んでいても良い。例えば、第4絶縁部34は、Z軸方向に2つ以上の層が重ねられた積層構造であっても良い。例えば、積層構造において、それぞれの層に含まれる材料は、互いに異なる。
図2(a)及び図2(b)は、参考例に係る半導体装置の実験結果を表す。本実施形態に係る半導体装置110では、第4部分領域12dがZ軸方向において第2絶縁部32と重なり、第3部分領域12cはZ軸方向において第2絶縁部32と重ならない。参考例に係る半導体装置では、第4部分領域12d及び第3部分領域12cがZ軸方向において第2絶縁部32と重なる。すなわち、本実施形態に係る半導体装置110では、第3部分領域12cと第3電極23との間に第2絶縁部32が設けられていないが、参考例に係る半導体装置では、第3部分領域12cと第3電極23との間に第2絶縁部32が設けられる。
図4に表した半導体装置111では、第2絶縁部32は、第1絶縁領域32a及び第2絶縁領域32bを含む。
第6部分領域12fは、Z軸方向において、第1半導体領域11aと第3絶縁領域33cとの間にある。第4絶縁領域33dは、Z軸方向において、第5部分領域12eと第1絶縁部31との間にある。第5部分領域12eは、Z軸方向において、第1半導体領域11aと第4絶縁領域33dとの間にある。第4絶縁領域33dは、Z軸方向において第3電極23と重なる。第3絶縁領域33cは、Z軸方向において、第3電極23と重ならない。第3絶縁部33は、第2段差St2を有する。第3絶縁部33のZ軸方向における厚さは、第2段差St2において変化している。
第1絶縁領域32aのZ軸方向における厚さは、第2絶縁領域32bのZ軸方向における厚さよりも薄い。第2絶縁部32には、第1段差St1が設けられる。これにより、電流コラプスを低減できる。
また、第1段差St1に加え、第2段差St2があることにより、半導体装置111のオン抵抗を低減させることができる。
図6(b)に表した半導体装置131のように、第3絶縁領域33cの一部は、Z軸方向において、第6部分領域12fと第3電極23との間に設けられても良い。
半導体装置160は、第1導電部41を含まなくても良いし、又は含んでいても良い。第2導電部42は、第1電極21と電気的に接続される。第1電極21及び第3電極23は、Z軸方向において、第1半導体層11と第2導電部42との間に位置する。第2導電部42は、金、チタン、白金、銅、及びアルミニウムからなる群より選択された少なくとも1つを含む。
Claims (17)
- Alx1Ga1-x1N(0≦x1<1)を含み、第1半導体領域と、第2半導体領域と、前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間の第3半導体領域と、を含む第1半導体層と、
Alx2Ga1-x2N(0<x2<1、x1<x2)を含み、第1部分領域と、第2部分領域と、前記第1部分領域と前記第2部分領域との間の第3部分領域と、前記第2部分領域と前記第3部分領域との間の第4部分領域と、前記第1部分領域と前記第3部分領域との間の第5部分領域と、前記第1部分領域と前記第5部分領域との間の第6部分領域と、を含む第2半導体層であって、前記第1部分領域、前記第5部分領域、及び前記第6部分領域は前記第1半導体領域から前記第2半導体領域への第2方向と交差する第1方向において前記第1半導体領域と重なり、前記第2部分領域、前記第3部分領域、及び前記第4部分領域は前記第1方向において前記第2半導体領域と重なる、前記第2半導体層と、
前記第1部分領域と電気的に接続された第1電極と、
前記第2部分領域と電気的に接続された第2電極であって、前記第1電極から前記第2電極への方向は前記第2方向に沿う、前記第2電極と、
第3電極であって、前記第3電極の前記第2方向における位置は、前記第1電極の前記第2方向における位置と、前記第2電極の前記第2方向における位置と、の間にある、前記第3電極と、
前記第1方向において、前記第3半導体領域と前記第3電極との間及び前記第3部分領域と前記第3電極との間に設けられた第1絶縁部と、
第2絶縁部であって、前記第4部分領域は前記第1方向において前記第2絶縁部と前記第2半導体領域との間にあり、前記第1方向において前記第3部分領域と重ならない、前記第2絶縁部と、
を備え、
前記第2絶縁部と前記第3電極との間の前記第2方向における距離は、0.5μm以上5μm以下である、半導体装置。 - Alx1Ga1-x1N(0≦x1<1)を含み、第1半導体領域と、第2半導体領域と、前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間の第3半導体領域と、を含む第1半導体層と、
Alx2Ga1-x2N(0<x2<1、x1<x2)を含み、第1部分領域と、第2部分領域と、前記第1部分領域と前記第2部分領域との間の第3部分領域と、前記第2部分領域と前記第3部分領域との間の第4部分領域と、前記第1部分領域と前記第3部分領域との間の第5部分領域と、前記第1部分領域と前記第5部分領域との間の第6部分領域と、を含む第2半導体層であって、前記第1部分領域、前記第5部分領域、及び前記第6部分領域は前記第1半導体領域から前記第2半導体領域への第2方向と交差する第1方向において前記第1半導体領域と重なり、前記第2部分領域、前記第3部分領域、及び前記第4部分領域は前記第1方向において前記第2半導体領域と重なる、前記第2半導体層と、
前記第1部分領域と電気的に接続された第1電極と、
前記第2部分領域と電気的に接続された第2電極であって、前記第1電極から前記第2電極への方向は前記第2方向に沿う、前記第2電極と、
第3電極であって、前記第3電極の前記第2方向における位置は、前記第1電極の前記第2方向における位置と、前記第2電極の前記第2方向における位置と、の間にある、前記第3電極と、
前記第1方向において、前記第3半導体領域と前記第3電極との間及び前記第3部分領域と前記第3電極との間に設けられた第1絶縁部と、
第2絶縁部であって、前記第4部分領域は前記第1方向において前記第2絶縁部と前記第2半導体領域との間にあり、前記第1方向において前記第3部分領域と前記第3電極との間に設けられない、前記第2絶縁部と、
を備えた半導体装置。 - 第3絶縁部をさらに備え、
前記第6部分領域は、前記第1方向において、前記第3絶縁部と前記第1半導体領域との間にあり、
前記第3絶縁部は、前記第1方向において、前記第5部分領域と前記第3電極との間に設けられない、請求項1又は2に記載の半導体装置。 - Alx1Ga1-x1N(0≦x1<1)を含み、第1半導体領域と、第2半導体領域と、前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間の第3半導体領域と、を含む第1半導体層と、
Alx2Ga1-x2N(0<x2<1、x1<x2)を含み、第1部分領域と、第2部分領域と、前記第1部分領域と前記第2部分領域との間の第3部分領域と、前記第3部分領域と前記第2部分領域との間の第4部分領域と、前記第1部分領域と前記第3部分領域との間の第5部分領域と、前記第1部分領域と前記第5部分領域との間の第6部分領域と、を含む第2半導体層であって、前記第1部分領域、前記第5部分領域、及び前記第6部分領域は前記第1半導体領域から前記第2半導体領域への第2方向と交差する第1方向において前記第1半導体領域と重なり、前記第2部分領域、前記第3部分領域、及び前記第4部分領域は前記第1方向において前記第2半導体領域と重なる、前記第2半導体層と、
前記第1部分領域と電気的に接続された第1電極と、
前記第2部分領域と電気的に接続された第2電極であって、前記第1電極から前記第2電極への方向は前記第2方向に沿う、前記第2電極と、
第3電極であって、前記第3電極の前記第2方向における位置は、前記第1電極の前記第2方向における位置と、前記第2電極の前記第2方向における位置と、の間にある、前記第3電極と、
前記第1方向において、前記第3半導体領域と前記第3電極との間及び前記第3部分領域と前記第3電極との間に設けられた第1絶縁部と、
第1絶縁領域及び第2絶縁領域を含む第2絶縁部であって、前記第2絶縁領域の前記第1方向における厚さは前記第1絶縁領域の前記第1方向における厚さよりも薄く、前記第4部分領域は前記第1方向において前記第2半導体領域と前記第1絶縁領域の間にあり、前記第2絶縁領域は前記第1方向において前記第3部分領域と前記第1絶縁部との間にあり、前記第2絶縁部の前記第1方向における厚さは第1段差において変化する、前記第2絶縁部と、
を備え、
前記第3電極は、第1端部及び第2端部を含み、
前記第1端部の前記第2方向における位置は、前記第2端部の前記第2方向における位置と、前記第1電極の前記第2方向における位置と、の間にあり、
前記第2端部の前記第2方向における位置は、前記第1端部の前記第2方向における位置と、前記第2電極の前記第2方向における位置と、の間にあり、
前記第1段差の前記第2方向における位置は、前記第2端部の前記第2方向における位置と、前記第2電極の前記第2方向における位置と、の間にある、半導体装置。 - 第3絶縁領域及び第4絶縁領域を含む第3絶縁部をさらに備え、
前記第4絶縁領域の前記第1方向における厚さは、前記第3絶縁領域の前記第1方向における厚さよりも薄く、
前記第6部分領域は、前記第1方向において、前記第1半導体領域と前記第3絶縁領域との間にあり、
前記第4絶縁領域は、前記第1方向において、前記第5部分領域と前記第3電極との間にあり、
前記第1絶縁部は、前記第1方向において、前記第4絶縁領域と前記第3電極との間にさらに設けられた請求項4記載の半導体装置。 - 前記第2絶縁領域の前記第1方向における厚さは、前記第1絶縁領域の前記第1方向における厚さの、0.05倍以上0.5倍以下である請求項4又は5に記載の半導体装置。
- 前記第1絶縁部と前記第1半導体層との間及び前記第1絶縁部と前記第2半導体層との間に設けられた第1層をさらに備え、
前記第1層は、窒素及び酸素からなる群より選択された少なくとも1つと、アルミニウム及びシリコンからなる群より選択された少なくとも1つと、を含む請求項1~6のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第1層は、窒化アルミニウム及び窒化アルミニウムガリウムからなる群より選択された少なくとも1つを含む、請求項7記載の半導体装置。
- 前記第1層の膜厚は、0.2nm以上5nm以下である、請求項7又は8に記載の半導体装置。
- 第1導電領域及び第2導電領域を含む第1導電部をさらに備え、
前記第3電極は、前記第1方向において、前記第1導電部と前記第1絶縁部との間にあり、
前記第1導電領域は、前記第1方向において、前記第3電極と前記第2導電領域との間にあり、
前記第1導電領域は、前記第3電極及び前記第2導電領域と接続され、
前記第1導電領域の前記第2方向における長さは、前記第2導電領域の前記第2方向における長さよりも短く、
前記第2絶縁部の一部から前記第2導電領域の一部への方向は、前記第1方向に沿う請求項1~9のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第3電極は、タングステン、チタン、及びモリブデンからなる群より選択された少なくとも1つと、窒素と、を含む、又は、ニッケル及びアルミニウムからなる群より選択された少なくとも1つを含み、
前記第1導電部は、金、チタン、白金、銅、及びアルミニウムからなる群より選択された少なくとも1つを含む請求項10記載の半導体装置。 - 第3導電領域及び第4導電領域を含む第2導電部をさらに備え、
前記第1電極及び前記第3電極は、前記第1方向において、前記第2導電部と前記第1半導体領域との間にあり、
前記第3導電領域は、前記第1方向において、前記第1電極と前記第4導電領域との間にあり、
前記第3導電領域は、前記第1電極及び前記第4導電領域と接続され、
前記第3導電領域の前記第2方向における長さは、前記第4導電領域の前記第2方向における長さよりも短く、
前記第2絶縁部の一部から前記第4導電領域の一部への方向は、前記第1方向に沿う請求項1~11のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第1電極は、チタン及びアルミニウムからなる群より選択された少なくとも1つを含み、
前記第2導電部は、金、チタン、白金、銅、及びアルミニウムからなる群より選択された少なくとも1つを含む請求項12記載の半導体装置。 - 前記第3部分領域の前記第2方向における長さは、0.5μm以上5.0μm以下である請求項2記載の半導体装置。
- 前記第3部分領域の前記第2方向における長さは、前記第4部分領域の前記第2方向における長さの0.035倍以上0.55倍以下である請求項1~14のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第2半導体層は、前記第3部分領域と前記第5部分領域との間の第7部分領域をさらに含み、
前記第7部分領域は、前記第1方向において、前記第3半導体領域と前記第3電極との間にある請求項1~15のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第1絶縁部は、酸素及び窒素からなる群より選択された少なくとも1つと、シリコン及びアルミニウムのいずれかと、を含み、
前記第2絶縁部は、シリコン及びアルミニウムからなる群より選択された少なくとも1つと、窒素と、を含む請求項1~16のいずれか1つに記載の半導体装置。
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