[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置，尤其涉及可用作为功率晶体管等的氮化物半导体装置。

背景技术

以氮化镓(GaN)为代表的氮化物半导体为宽带隙半导体，在例如为GaN及AlN的情况下，室温下的带隙分别为3.4eV及6.2eV这样大的值。氮化物半导体具有绝缘击穿电场大、电子的饱和漂移速度比砷化镓(GaAs)等化合物半导体或硅(Si)半导体等大的这种特性。另外，在AlGaN和GaN的异质结构中，在(0001)面上通过自发分极及压电分极而在异质界面产生电荷。在异质界面产生的电荷的表面载流子浓度即使在不掺杂的情况下也为1×10¹³cm^-2以上。通过利用异质界面的二维电子气体(2DEG：2Dimensional Electron Gas)，能够实现电流密度大而导通电阻小的异质结场效应晶体管(HFET：Hetero-junction Field Effect Transistor)(例如，参照非专利文献1)。

另外，在使用了AlGaN和GaN的异质结构的HFET中，公知可通过在栅电极的下侧设置p型氮化物半导体层来提高FET的特性(例如，参照专利文献1。)。若在栅电极的下侧设置p型层，则在AlGaN层与GaN层的界面产生的2DEG和p型层之间形成pn结。因此，即使提高栅极电压，栅极漏泄电流也变得难以流动，能够获得大的漏电流。另外，能够使HFET常关(normal-off)化。

专利文献1：日本特开2006-339561号公报

非专利文献1：W.Saito et al.，IEEE Transactions on Electron Devices，2003年，50卷，12号，p.2528

然而，在将使用了氮化物半导体的HFET用作开关装置的情况下，存在如下问题，即，在开关时产生漏电流的冲击激励(ringing)或者在感应性负载关闭时产生大的冲击电压。若产生冲击激励及冲击电压，则开关损失增加或者元件被破坏。作为抑制冲击激励及冲击电压的方法，公知与栅极串联连接电阻的方法。然而，由于需要对栅极外设电阻，所以导致外设部件个数增加、占有面积增加及成本增大。

发明内容

本次公开的发明的目的在于在不导致外设部件个数增加、占有面积增加及成本增大的情况下能够实现具有高开关性能的半导体装置。

为了达成所述目的，将例示出的半导体装置构成为在栅电极插入有电阻性的成分。

具体而言，第一半导体装置的特征在于，其具备：基板；半导体层层叠体，其包括在基板上依次形成的第一氮化物半导体层及带隙比该第一氮化物半导体层的带隙大的第二氮化物半导体层；第一欧姆电极及第二欧姆电极，其相互空出间隔地形成在半导体层层叠体上；第一控制层，其形成在第一欧姆电极与第二欧姆电极之间；第一栅电极，其形成在第一控制层上，第一控制层由p型的氮化物半导体层层叠体构成，p型的氮化物半导体层层叠体具有：下层，其与第二氮化物半导体层相接；中层，其形成在下层上且其杂质浓度比下层的杂质浓度低；上层，其形成在中层上且其杂质浓度比中层的杂质浓度高。

第一半导体装置的在栅电极的下侧形成的控制层具有杂质浓度低而电阻高的层。因此，栅电极的电阻变高，能够获得与电阻元件外设于栅电极的情况同样的效果。因此，能够在不导致外设部件个数增加、占有面积增加及成本增大的情况下实现具有高开关性能的半导体装置。

在第一半导体装置的基础上，中层的膜厚比下层的膜厚厚即可。

在第一半导体装置的基础上，下层的膜厚比上层的膜厚厚即可。

在第一半导体装置的基础上，下层的每单位面积的载流子数为在第一氮化物半导体层与第二氮化物半导体层的界面产生的二维电子气体的每单位面积的电子数以上即可。

在第一半导体装置的基础上，可以还具备：第二控制层，其形成在第一控制层与第二欧姆电极之间，且由p型的氮化物半导体层层叠体构成；第二栅电极，其形成在第二控制层上。

第二半导体装置的特征在于，其具备：基板；半导体层层叠体，其包括在基板上依次形成的第一氮化物半导体层及带隙比该第一氮化物半导体层的带隙大的第二氮化物半导体层；第一欧姆电极及第二欧姆电极，其相互空出间隔地形成在半导体层层叠体上；第一栅电极，其在第一欧姆电极与第二欧姆电极之间以隔着由p型的第三氮化物半导体层构成的第一控制层的方式形成；第一栅极焊盘，其形成在半导体层层叠体上；第一栅极配线，其形成在半导体层层叠体上且将第一栅电极和第一栅极焊盘连接；第一电阻元件，其形成在半导体层层叠体上且插入于第一栅极配线。