JP6860845B2 - Compound semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、化合物半導体装置に関し、特に機能電極を有する化合物半導体装置に関する。 The present invention relates to a compound semiconductor device, and more particularly to a compound semiconductor device having a functional electrode.
ガリウムナイトライド(GaN)系化合物半導体を用いた窒化物系化合物半導体装置として、高電子移動度トランジスタ(HEMT:high electron mobility transistor)が知られている。特に、nチャネル導電型HEMTは、高い電子(キャリア)の移動度を有し、高周波特性に優れている。 A high electron mobility transistor (HEMT) is known as a nitride compound semiconductor device using a gallium nitride (GaN) compound semiconductor. In particular, the n-channel conductive type HEMT has high electron (carrier) mobility and is excellent in high frequency characteristics.
HEMTは、キャリア走行層(チャネル層)として機能するガリウムナイトライド(GaN)層と、このGaN層上にヘテロ接合によって積層されたキャリア供給層(バリア層)として機能するアルミニウムガリウムナイトライド(AlGaN)層とを有する窒化物系半導体機能層に構成される。窒化物系半導体の自発分極やチャネル層とバリア層との格子不整合を用いたピエゾ電界により、チャネル層のヘテロ接合近傍には高移動度の電子(エレクトロン)が走行する二次元電子ガス(2DEG:two-dimensional electron gas)チャネルが生成される。二次元電子ガスチャネルにはソース電極及びドレイン電極が接続され、ソース電極とドレイン電極との間にはゲート電極が配設される。このような構造を有するHEMTにおいては、二次元電子ガスチャネルによって低いオン抵抗を実現することができる。 The HEMT includes a gallium nitride (GaN) layer that functions as a carrier traveling layer (channel layer) and an aluminum gallium nitride (AlGaN) that functions as a carrier supply layer (barrier layer) laminated on the GaN layer by heterojunction. It is composed of a nitride-based semiconductor functional layer having a layer. Two-dimensional electron gas (2DEG) in which high-mobility electrons (electrons) travel near the heterojunction of the channel layer due to the spontaneous polarization of nitride semiconductors and the piezo electric field using lattice mismatch between the channel layer and the barrier layer. : Two-dimensional electron gas) Channel is generated. A source electrode and a drain electrode are connected to the two-dimensional electron gas channel, and a gate electrode is arranged between the source electrode and the drain electrode. In a HEMT having such a structure, a low on-resistance can be realized by a two-dimensional electron gas channel.
下記特許文献1には、HEMTの周囲を取り囲む領域の少なくとも一部において二次元電子ガスチャネル上に配設され、この二次元電子ガスチャネルのキャリア濃度を減少させる反対導電型の電極層の機能電極を有する外周領域とを備える窒化物系半導体装置が開示されている。この開示された窒化物系半導体装置においては、機能電極直下において二次元電子ガスチャネルを発生させることがなく、窒化物系半導体装置の動作に関係なく、ノーマリーオフ状態に保持する機能を有する。この結果、HEMTに流れ込むリーク電流を抑制することができる。
In
しかしながら、反対導電型の電極層の機能電極は水分や水素によって反対導電型の特性が弱まり、また劣化する等の問題がある。また、窒化物系半導体機能層上にはフィールドプレートや電極が設けられるので、これらの電極上と電極を設けていない領域上の段差を緩和するため、電極上にTEOS膜などが形成される。しかし、TEOS膜は比較的水分や水素が侵入し易く、TEOS膜上に水分や水素を通し難い膜を設けたとしても、ダイシングした化合物半導体装置の側面にはTEOS膜が露出してしまう。それにより、TEOS膜の側面側から水分や水素が侵入してしまう。 However, the functional electrode of the counterconducting electrode layer has a problem that the characteristics of the counterconducting type are weakened or deteriorated by moisture or hydrogen. Further, since the field plate and the electrodes are provided on the nitride-based semiconductor functional layer, a TEOS film or the like is formed on the electrodes in order to alleviate the step between these electrodes and the region where the electrodes are not provided. However, the TEOS film is relatively easy for water and hydrogen to penetrate, and even if a film that does not allow water and hydrogen to pass through is provided on the TEOS film, the TEOS film is exposed on the side surface of the diced compound semiconductor device. As a result, water and hydrogen invade from the side surface side of the TEOS film.
本発明は上記課題を解決するためになされたものである。従って、本発明は、半導体装置の外側から水分や水分の侵入を防ぐことができる化合物半導体装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems. Therefore, the present invention is to provide a compound semiconductor device capable of preventing moisture and moisture from entering from the outside of the semiconductor device.
上記課題を解決するために、本発明の化合物半導体装置は、二次元キャリアガスチャネルを有する第1の化合物半導体層と、第1の化合物半導体層上に配設され、キャリア供給層として機能する第2の化合物半導体層と、二次元キャリアガスチャネル上に設けられた第1の電極と、二次元キャリアガスチャネルと電気的に接続し、第1の電極から離間して配設された第2の電極と、を備えた化合物半導体素子領域と、化合物半導体素子領域の周囲を取り囲む外周領域の少なくとも一部において二次元キャリアガスチャネル上に配設され、この二次元キャリアガスチャネルのキャリア濃度を低減させる機能電極と、機能電極の外側から化合物半導体素子領域の周囲を取り囲むように外周領域上に配設された補助電極と、化合物半導体素子領域上及び補助電極上に配設されたTEOSからなる層と、TEOSからなる層上に配設された上部電極と、機能電極の外側から化合物半導体素子領域の周囲を取り囲み、TEOSからなる層を貫通して補助電極に達する溝と、上部電極と補助電極とを接続し、溝内に形成された接続電極と、補助電極の外側の外周領域上に配設された素子分離溝とを備え、上部電極、接続電極、上部電極と接続電極との間に配置された介在金属のうちの少なくとも1つは素子分離溝よりも外側まで延伸している。 In order to solve the above problems, the compound semiconductor device of the present invention is arranged on a first compound semiconductor layer having a two-dimensional carrier gas channel and a first compound semiconductor layer, and functions as a carrier supply layer. The second compound semiconductor layer, the first electrode provided on the two-dimensional carrier gas channel, and the second electrode electrically connected to the two-dimensional carrier gas channel and disposed apart from the first electrode. The compound semiconductor element region provided with the electrodes and at least a part of the outer peripheral region surrounding the compound semiconductor element region are arranged on the two-dimensional carrier gas channel to reduce the carrier concentration of the two-dimensional carrier gas channel. A layer composed of a functional electrode, an auxiliary electrode arranged on the outer peripheral region so as to surround the periphery of the compound semiconductor element region from the outside of the functional electrode, and TEOS arranged on the compound semiconductor element region and the auxiliary electrode. an upper electrode disposed on the layer made of TEOS, surrounds the periphery of the compound semiconductor element region from the outside of the functional electrode, a groove reaching the auxiliary electrodes through a layer made of TEOS, and an upper electrode auxiliary electrode The connection electrode formed in the groove and the element separation groove arranged on the outer peripheral region of the auxiliary electrode are provided , and are arranged between the upper electrode, the connection electrode, and the upper electrode and the connection electrode. At least one of the intervening metals formed extends to the outside of the element separation groove.
本発明によれば、比較的水分や水素が侵入を抑制し、機能電極の特性の劣化を抑制した化合物半導体装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a compound semiconductor device in which the invasion of water and hydrogen is relatively suppressed and the deterioration of the characteristics of the functional electrode is suppressed.
次に、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。以下の図面の記載において、同一
又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであ
り、現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異な
る部分が含まれている場合がある。
Next, examples of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings below, the same or similar parts are designated by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic and differ from the actual ones. In addition, there may be parts in which the relations and ratios of the dimensions of the drawings are different from each other.
また、以下に示す実施例はこの発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示
するものであって、この発明の技術的思想は各構成部品の配置等を下記のものに特定する
ものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えるこ
とができる。
In addition, the examples shown below exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention specifies the arrangement of each component as follows. Not something to do. The technical idea of the present invention can be modified in various ways within the scope of claims.
(実施例1)
本発明の実施例1は、化合物半導体素子領域をHEMTとする窒化物系化合物半導体装置に
本発明を適用した例を説明するものである。
(Example 1)
Example 1 of the present invention describes an example in which the present invention is applied to a nitride-based compound semiconductor device in which the compound semiconductor device region is a HEMT.
[窒化物系化合物半導体装置の構造]
図1に示すように、実施例1に係る窒化物系化合物半導体装置1は、二次元キャリアガスチャネル310を有し、キャリア走行層として機能する第1の化合物半導体層31と、第1の化合物半導体層31上に配設され、キャリア供給層(バリア領域)として機能する第2の化合物半導体層32と、二次元キャリアガスチャネル310上に設けられた第1の電極61と、二次元キャリアガスチャネル310と電気的に接続し、第1の電極61から離間して配設された第2の電極42と、を備えた化合物半導体素子領域10と、化合物半導体素子領域10の周囲を取り囲む領域の少なくとも一部において二次元キャリアガスチャネル310上に配設され、この二次元キャリアガスチャネル310のキャリア濃度を減少させる反対導電型の機能電極62を有する外周領域11とを備える。
[Structure of Nitride-based Compound Semiconductor Equipment]
As shown in FIG. 1, the nitride-based
第1の化合物半導体層31及び第2の化合物半導体層32は化合物半導体機能層3を構
築し、この化合物半導体機能層3に化合物半導体素子領域10が構成される。化合物半導体素
子10は、実施例1において電子をキャリアとするnチャネル導電型HEMTである。従
って、二次元キャリアガスチャネル310は二次元電子ガスチャネルである。第2の化合
物半導体層32を構成する半導体の格子定数は第1の化合物半導体層31を構成する半導体の格子定数よりも小さく、第2の化合物半導体層32のバンドギャップは第1の化合物半導体層31のバンドキャップよりも大きい。
The first compound semiconductor layer 31 and the second
化合物半導体機能層3は、図1に示すように、基板2上に配設される。実施例1におい
て、基板2には、大口径化を実現することができ、かつ安価に製作することができるシリ
コン基板(例えばシリコン単結晶基板)が使用される。化合物半導体機能層3は第1の化
合物半導体層31の第2の化合物半導体層32とは対向する裏面にバッファ層33を備え
、化合物半導体機能層3はこのバッファ層33を介して結晶性の整合性を確保した状態に
おいて基板2上に配設されている。なお、バッファ層33を設けず、バッファ層33の機能は第1の化合物半導体層31に備えてもよい。
As shown in FIG. 1, the compound semiconductor
化合物半導体機能層3はここではIII族窒化物系半導体材料により構成されている。代
表的なIII族窒化物系半導体はAlxInyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x
+y≦1)により表される。更に、実施例1において、化合物半導体機能層3の第1の化
合物半導体層31のAl(アルミニウム)の組成比x1が0≦x1<1の範囲であり、第
2の化合物半導体層32のAlの組成比x2が0<x2≦1の範囲であり、Alの組成比
x2がAlの組成比x1に比べて大きい(x1<x2)関係にあるとき、第1の化合物半
導体層31はAlx1Ga1-x1Nにより表される窒化物半導体材料により構成され、第2の
化合物半導体層32はAlx2Ga1-x2Nにより表される窒化物半導体材料により構成され
る。例えば、化合物半導体機能層3は、AlGaNからなる第1の化合物半導体層31
とAlGaNからなる第2の化合物半導体層32との積層構造、又はGaNからなる第1
の化合物半導体層31とAlGaNからなる第2の化合物半導体層32との積層構造、又
はAlGaNからなる第1の化合物半導体層31とAlNからなる第2の化合物半導体層
32との積層構造により構成される。
The compound semiconductor
It is represented by + y ≦ 1). Further, in Example 1, the composition ratio x1 of Al (aluminum) of the first compound semiconductor layer 31 of the compound semiconductor
A laminated structure of a second
The compound semiconductor layer 31 and the second
実施例1において、第1の化合物半導体層31の膜厚は例えば0.5μm−10.0μ
mに設定される。第1の化合物半導体層31にGaN層を使用する場合、このGaN層は
例えば3.0μmの膜厚に設定されたノンドープ層である。第2の化合物半導体層32の
膜厚は例えば5nm−100nmに設定され、第2の化合物半導体層32がAlGaN層
である場合、このAl組成は例えば0.1−0.4に設定される。具体的には、膜厚が2
5nm、Al組成が0.26に設定されたノンドープ層であるAlGaN層が使用される
。バッファ層33には、例えばGaN層とアルミニウムナイトライド(AlN)層とを交
互に複数積層した積層構造が使用される。
In Example 1, the film thickness of the first compound semiconductor layer 31 is, for example, 0.5 μm-10.0 μ.
Set to m. When a GaN layer is used for the first compound semiconductor layer 31, this GaN layer is, for example, a non-doped layer set to a film thickness of 3.0 μm. The film thickness of the second
An AlGaN layer, which is a non-doped layer having an Al composition of 0.26 at 5 nm, is used. For the buffer layer 33, for example, a laminated structure in which a plurality of GaN layers and aluminum nitride (AlN) layers are alternately laminated is used.
化合物半導体機能層3において、第1の化合物半導体層31と第2の化合物半導体層3
2とのヘテロ接合界面近傍であって第1の化合物半導体層31の表面部分に、第1の化合
物半導体層31及び第2の化合物半導体層32の自発分極並びにピエゾ分極に基づく二次
元キャリアガスチャネル310が生成される。二次元キャリアガスチャネル310は化合
物半導体素子領域(ここでは、HEMT)10において高移動度を有する電子(キャリア)の
チャネル領域として機能する。なお、詳細な説明は省略するが、本発明はpチャネル導電
型HEMTにも利用可能であり、この場合には二次元キャリアガスチャネル310は二次
元正孔ガスチャネルになる。
In the compound semiconductor
A two-dimensional carrier gas channel based on spontaneous polarization and piezo polarization of the first compound semiconductor layer 31 and the second
化合物半導体素子領域10は、図1に示すように、二次元キャリアガスチャネル310を有する化合物半導体機能層3上に構成された第1の電極61と、化合物半導体機能層3上に構成され、二次元キャリアガスチャネル310とオーミック接続する第2の電極42と、第2の電極42との間で第1の電極61を挟むように二次元キャリアガスチャネル310とオーミック接続する第3の電極41とを備えている。化合物半導体素子領域(HEMT)10は、第3の電極41に印加される電位よりも高い電位が第2の電極42に印加され、第1の電極61がオン状態になると、第2の電極42から第3の電極41に電流が流れる(キャリアである電子は逆に流れる。)。
As shown in FIG. 1, the compound
ここでは、第2の電極42はドレイン電極として機能し、第3の電極41はソース電極
として機能する。第2の電極42及び第3の電極41は二次元キャリアガスチャネル31
0に対して低抵抗に接続するオーミック電極である。また、実施例1において、第3の電極41と第2の電極42の少なくとも一方は化合物半導体機能層3の第2の化合物半導体層32の表面から第1の化合物半導体層31の二次元キャリアガスチャネル310に向かって形成された接続孔(スルーホール又はビアホール)内に配設され、二次元キャリアガスチャネル310との間を低抵抗としてもよい。実施例1において、第2の電極42、第3の電極41は、いずれも例えば10nm−50nmの膜厚を有するTi(チタン)層と、このTi層上に積層され例えば25nm−1000nmの膜厚を有するAl層との積層膜により構成されている。
Here, the second electrode 42 functions as a drain electrode, and the
It is an ohmic electrode connected to 0 with a low resistance. Further, in the first embodiment, at least one of the
第1の電極61は、制御電極或いはゲート電極であり、第2の化合物半導体層32上に配設される。図1に示すように、実施例1において、第1の電極61は、第2の化合物半導体層32の表面からこの第2の化合物半導体層32内において二次元キャリアガスチャネル310に向かって掘り下げられたリセス(凹部又は窪み)に配設されても良い。
The
外周領域11内の機能電極62は、第1の電極61と同様の電極材料で構成しても良い。機能電極62には、実施例1において、二次元キャリアガスチャネル310の導電型とは反対導電型であるp型金属酸化物が使用される。このp型金属酸化物には、酸化ニッケル(NiOx、x=1〜2。)、酸化鉄、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化銅のいずれかを実用的に使用することができる。ここでは、機能電極62には、例えば20nm−1000nmの膜厚を有するNiOxが使用される。
The
また、機能電極62にはp型窒化物半導体を使用することができる。p型窒化物半導体には、p型ドープAlGaN、p型ドープGaN、p型ドープInGaNのいずれかを実用的に使用することができる。例えば、機能電極62には、マグネシウム(Mg)をドープした80nm−120nmの膜厚を有するp型ドープGaNが使用される。
Further, a p-type nitride semiconductor can be used for the
これらの機能電極62に使用されるp型金属酸化物若しくはp型窒化物半導体は、単層膜により構成されるが、複数層の多層膜により構成してもよい。また、機能電極62は徐々に若しくは段階的にp型濃度を変化させてもよい。例えば、機能電極62のp型濃度は第2の窒化物半導体層32の表面から離れるに従って薄く設定される。更に、機能電極62は、p型金属酸化物半導体とp型窒化物半導体とを組み合わせた積層膜としてもよい。
The p-type metal oxide or p-type nitride semiconductor used for these
機能電極62にはp型金属酸化物若しくはp型窒化物半導体上に例えば10nm−1000nmの膜厚を有するニッケル(Ni)層を使用することができる。更にその上に例えば0.1μm−3.0μmの膜厚を有する金(Au)層、そしてその上に例えば5nm−100nmの膜厚を有するチタン(Ti)層を使用することができる。
For the
図2に示すように、機能電極62(外周領域11)は、ここでは化合物半導体素子領域10を囲むように化合物半導体機能層3の外縁に沿った全周にわたって延在している。機能電極62は上方から見て、化合物半導体素子10の外周囲を取り囲むリング形状を有している。機能電極62は、リーク電流をより確実に防止するために、外部端子を通して固定電位を印加している。例えば、外部端子は基板2に接続され、外部端子には基板2に印加される電位例えば接地電位と同一の電位が印加される。なお、機能電極62は固定電位を印加しないフローティング状態であってもよい。これにより、機能電極62は、全周に配設された場合と同等の機能を有する場合には、化合物半導体機能層3の外縁に沿った一部分具体的に断続的に配設してもよい。この機能電極62には二次元キャリアガスチャネル310の導電型(n型)とは反対導電型(p型)を有する第1の電極層601が生成されているので、三角形状のポテンシャル井戸が引き上げられ、伝導帯準位Ecのレベルはフェルミ準位Efよりも高く押し上げられる。機能電極62は、その直下において二次元キャリアガスチャネル310をp型反転させ、ノーマリーオフ状態に保持し、化合物半導体機能層3の側壁を通じて化合物半導体素子10に流れ込むリーク電流を抑制することができる。
As shown in FIG. 2, the functional electrode 62 (outer peripheral region 11) extends over the entire circumference along the outer edge of the compound semiconductor
図1に示すように、補助電極63は化合物半導体機能層3の外周領域11に設けられており、ここでは補助電極63は機能電極62よりも外側であって化合物半導体素子10を囲むように化合物半導体機能層3の外縁に沿った全周にわたって延在している。補助電極63の電極材料は、機能電極62と同じ電極材料であっても良いし、第3の電極41と同じ電極材料であっても良い。つまり、二次元キャリアガスチャネル310に影響を与える材料であっても良いし、与えない材料であっても良い。補助電極63は電位が与えられていないフローティング状態でもよいし、第3の電極(ソース電極)41と電気的に接続しても良い。
As shown in FIG. 1, the auxiliary electrode 63 is provided in the outer peripheral region 11 of the compound semiconductor
化合物半導体機能層3上及び電極41、42、61、62、63上にTEOSからなる第1の絶縁樹脂層71が配置されている。第1の絶縁樹脂層71は、電極41、42、61、62、63等による段差を緩和し、電極41、42、61、62、63等上の第1の絶縁樹脂層71の上面と電極41、42、61、62、63等が設けられていない間の領域上の第1の絶縁樹脂層71の上面との間を比較的なだらかな面としている。第1の絶縁樹脂層71の上にはボンデジィングワイヤ又は金属板と接続する上部電極81、82が配置されている。上部電極81は第1の絶縁樹脂層71を貫通する穴内に設けられた接続電極83、85によって電極63と電気的に接続されている。ここで、図1で示すように接続電極83と接続電極85との間に介在金属84を配置して、上部電極81は電極63と電気的に接続されている。
A first insulating
また、図1で示すように、電極42は第1の絶縁樹脂層71内に設けられた貫通孔内に設けられた接続電極86と接続電極88と、これらの間に介在金属87を配置している。これにより、電極42は第1の絶縁樹脂層71上の上部電極82と電気的に接続されている。図1では図示していないが、別の切断した化合物半導体装置1の断面では、電極41と電極61も第1の絶縁樹脂層71を貫通する各々の穴内の接続電極を通じて第1の絶縁樹脂層71上の各々の上部電極と接続している。
Further, as shown in FIG. 1, the electrode 42 has a connection electrode 86 and a connection electrode 88 provided in a through hole provided in the first insulating
図2で示すように、補助電極63と上部電極を接続する接続部が設けられる穴(若しくは接続部)は化合物半導体素子10の外周であって化合物半導体機能層3の外縁に沿った全周に配置されている。これにより、第1の絶縁樹脂層71の側面はダイシングによって露出しているが、補助電極63と上部電極81を接続する接続部83,85が機能電極62を全周に亘り外側から囲むことで、第1の絶縁樹脂層71の側面側の外部から水分や水素の侵入を良好に抑制することが出来る。よって、機能電極62が水分や水素によって特性が劣化する材料であったとしても、機能電極62の外側を囲む補助電極63と接続した接続部83、85によって機能電極62に水分や水素が達することを抑制することができるので、機能電極62の特性劣化を抑制することができ、外部から水分が侵入したとしてもリーク電流の上昇を抑制することができる。
As shown in FIG. 2, the hole (or the connecting portion) provided with the connecting portion connecting the auxiliary electrode 63 and the upper electrode is the outer circumference of the
また、補助電極63と接続した上部電極81上及び第1の絶縁樹脂層71の露出した上面を第2の絶縁樹脂層が覆っている。第2の絶縁樹脂層は例えばシリコン窒化膜 ,シリコン酸化膜またはポリイミドで構成され、第1の絶縁樹脂層71よりも密度が高い絶縁材料で構成されている。これにより、化合物半導体装置1の上方から侵入する水分又は水素を良好に抑制することが出来る。
また、図1において図示していないが、第1の絶縁樹脂層71と化合物半導体機能層3との間には、NiO、酸化ハフニウム(HfO)、シリコン酸化(SiO2)、シリコン窒化(Si3N4)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化マグネシウム(MgO)のいずれかの絶縁膜を実用的に使用することができる。例えば、絶縁膜には2nm−500nmの膜厚を有するNiO層を使用することができる。
Further, the second insulating resin layer covers the upper electrode 81 connected to the auxiliary electrode 63 and the exposed upper surface of the first insulating
Further, although not shown in FIG. 1, there are NiO, hafnium oxide (HfO), silicon oxidation (SiO 2 ), and silicon nitride (Si 3) between the first insulating resin layer 71 and the compound semiconductor functional layer 3. Any one of N 4 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), and magnesium oxide (MgO) can be practically used. For example, a NiO layer having a film thickness of 2 nm to 500 nm can be used as the insulating film.
素子分離溝91は補助電極63の外側であって、化合物半導体機能層3の外縁に沿った全周又は部分的に離間して複数配置されている。素子分離溝91はバッファ層33に達している例で示したが、少なくとも二次元キャリアガスチャネル310に達する深さまで形成されていれば良い。
A plurality of element separation grooves 91 are arranged outside the auxiliary electrode 63, all around or partially separated along the outer edge of the compound semiconductor
図2で示すように素子分離溝は内リングと外リングのように複数のリング状の溝で構成されていても良い。平面的に見て、上部電極81又は上部電極81と補助電極63とを接続する接続部83、85、介在金属84の少なくとも1つは素子分離溝よりも外側まで延伸している。素子分離溝を設けることにより化合物半導体装置は反り易くなるが、上部電極81又は上部電極81と補助電極63とを接続する接続部83、85、介在金属84の少なくとも1つをこのように設けることによって、化合物半導体装置1の反りによる破損等を抑制することができ、化合物半導体装置1の反りが生じる力に対する対応力を高める事ができる。
As shown in FIG. 2, the element separation groove may be composed of a plurality of ring-shaped grooves such as an inner ring and an outer ring. When viewed in a plane, at least one of the connecting portions 83 and 85 connecting the upper electrode 81 or the upper electrode 81 and the auxiliary electrode 63 and the intervening metal 84 extends to the outside of the element separation groove. The compound semiconductor device is easily warped by providing the element separation groove, but at least one of the connecting portions 83 and 85 connecting the upper electrode 81 or the upper electrode 81 and the auxiliary electrode 63 and the intervening metal 84 is provided in this way. As a result, damage due to warpage of the
(その他の実施例)
上記のように、本発明は複数の実施の形態によって記載されているが、この開示の一部
をなす論述及び図面はこの発明を限定するものでない。本発明は様々な代替実施の形態、
実施例及び運用技術に適用することができる。
(Other Examples)
As mentioned above, the present invention has been described by a plurality of embodiments, but the statements and drawings that form part of this disclosure do not limit the invention. The present invention relates to various alternative embodiments.
It can be applied to examples and operational techniques.
例えば、本発明は、前述の実施例1乃至実施例5に係る窒化物系化合物半導体装置1に
おいて、化合物半導体素子10の第1の電極61、外周領域11の機能電極62、補助電極63について、導電型を有しない例えばショットキー電極材料からなる構成としてもよい。
For example, the present invention relates to the
更に、本発明は、前述の窒化物系化合物半導体装置1に代えて、第1の化合物半導体層
31をガリウム砒素(GaAs)とし、第2の化合物半導体層32をアルミニウムガリウ
ム砒素(AlGaAs)とする化合物半導体機能層3を備えた化合物半導体装置に適用可
能である。
Further, in the present invention, instead of the nitride-based
本発明は、化合物半導体素子の動作に関係なく、比較的水分や水素が侵入しがたい化
合物半導体装置に広く適用することができる。
The present invention can be widely applied to a compound semiconductor device in which moisture and hydrogen are relatively difficult to penetrate, regardless of the operation of the compound semiconductor device.
1…窒化物系化合物半導体装置
10…化合物半導体素子領域
11…外周領域
2…基板
3…化合物半導体機能層
31…第1の化合物半導体層
310…二次元キャリアガスチャネル
32…第2の化合物半導体層
41…第3の電極
42…第2の電極
61…第1の電極
62…機能電極
63…補助電極
71…第1の絶縁樹脂層
1 ... Nitride-based
Claims (6)
前記第1の化合物半導体層上に配設され、キャリア供給層として機能する第2の化合物半導体層と、
前記二次元キャリアガスチャネル上に設けられた第1の電極と、
前記二次元キャリアガスチャネルと電気的に接続し、前記第1の電極から離間して配設された第2の電極と、
を備えた化合物半導体素子領域と、
前記化合物半導体素子領域の周囲を取り囲む外周領域の少なくとも一部において前記二次元キャリアガスチャネル上に配設され、前記二次元キャリアガスチャネルのキャリア濃度を低減させる機能電極と、
前記機能電極の外側から前記化合物半導体素子領域の周囲を取り囲むように前記外周領域上に配設された補助電極と、
前記化合物半導体素子領域上及び前記補助電極上に配設されたTEOSからなる層と、
前記TEOSからなる層上に配設された上部電極と、
前記機能電極の外側から前記化合物半導体素子領域の周囲を取り囲み、前記TEOSからなる層を貫通して前記補助電極に達する溝と
前記上部電極と前記補助電極とを接続し、前記溝内に形成された接続電極と、
前記補助電極の外側の前記外周領域上に配設された素子分離溝とを備え、
前記上部電極、前記接続電極、前記上部電極と前記接続電極との間に配置された介在金属のうちの少なくとも1つは前記素子分離溝よりも外側まで延伸していることを特徴とする化合物半導体装置。 A first compound semiconductor layer having a two-dimensional carrier gas channel and
A second compound semiconductor layer disposed on the first compound semiconductor layer and functioning as a carrier supply layer,
The first electrode provided on the two-dimensional carrier gas channel and
A second electrode that is electrically connected to the two-dimensional carrier gas channel and is disposed apart from the first electrode.
Compound semiconductor device region with
A functional electrode that is disposed on the two-dimensional carrier gas channel in at least a part of the outer peripheral region that surrounds the compound semiconductor device region and reduces the carrier concentration of the two-dimensional carrier gas channel.
Auxiliary electrodes arranged on the outer peripheral region so as to surround the periphery of the compound semiconductor device region from the outside of the functional electrode, and
A layer made of TEOS disposed on the compound semiconductor device region and the auxiliary electrode,
An upper electrode arranged on the layer made of TEOS and
A groove that surrounds the compound semiconductor device region from the outside of the functional electrode, penetrates the layer made of the TEOS and reaches the auxiliary electrode, connects the upper electrode and the auxiliary electrode, and is formed in the groove. Connection electrode and
It is provided with an element separation groove disposed on the outer peripheral region outside the auxiliary electrode.
A compound semiconductor characterized in that at least one of the upper electrode, the connection electrode, and an intervening metal arranged between the upper electrode and the connection electrode extends to the outside of the element separation groove. apparatus.
前記第1の化合物半導体層上に配設され、キャリア供給層として機能する第2の化合物半導体層と、
前記二次元キャリアガスチャネル上に設けられた第1の電極と、
前記二次元キャリアガスチャネルと電気的に接続し、前記第1の電極から離間して配設された第2の主電極と、
を備えた化合物半導体素子領域と、
前記化合物半導体素子領域の周囲を取り囲む外周領域の少なくとも一部において前記二次元キャリアガスチャネル上に配設され、P型窒化物半導体又は金属酸化物の機能電極と、
前記機能電極の外側から前記化合物半導体素子領域の周囲を取り囲むように前記外周領域上に配設された補助電極と、
前記化合物半導体素子領域上及び前記補助電極上に配設されたTEOSからなる層と、
前記TEOSからなる層上に配設された上部電極と、
前記機能電極の外側から前記化合物半導体素子領域の周囲を取り囲み、前記TEOSからなる層を貫通して前記補助電極に達する溝と、
前記上部電極と前記補助電極とを接続し、前記溝内に形成された接続電極と、
前記補助電極の外側の前記外周領域上に配設された素子分離溝とを備え、
前記上部電極、前記接続電極、前記上部電極と前記接続電極との間に配置された介在金属のうちの少なくとも1つは前記素子分離溝よりも外側まで延伸していることを特徴とする化合物半導体装置。 A first compound semiconductor layer having a two-dimensional carrier gas channel and
A second compound semiconductor layer disposed on the first compound semiconductor layer and functioning as a carrier supply layer,
The first electrode provided on the two-dimensional carrier gas channel and
A second main electrode that is electrically connected to the two-dimensional carrier gas channel and is disposed apart from the first electrode.
Compound semiconductor device region with
A functional electrode of a P-type nitride semiconductor or a metal oxide, which is disposed on the two-dimensional carrier gas channel in at least a part of the outer peripheral region surrounding the compound semiconductor device region,
Auxiliary electrodes arranged on the outer peripheral region so as to surround the periphery of the compound semiconductor device region from the outside of the functional electrode, and
A layer made of TEOS disposed on the compound semiconductor device region and the auxiliary electrode,
An upper electrode arranged on the layer made of TEOS and
A groove that surrounds the compound semiconductor device region from the outside of the functional electrode, penetrates the layer made of TEOS, and reaches the auxiliary electrode.
A connection electrode formed in the groove by connecting the upper electrode and the auxiliary electrode,
It is provided with an element separation groove disposed on the outer peripheral region outside the auxiliary electrode.
A compound semiconductor characterized in that at least one of the upper electrode, the connection electrode, and an intervening metal arranged between the upper electrode and the connection electrode extends to the outside of the element separation groove. apparatus.
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