[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及具备控制冲击离子化现象的发生位置的冲击离子控制层的半导体装置。

背景技术

使用氮化物半导体的半导体装置(氮化物半导体装置)由于具有绝缘破坏电场大、耐热性优良，且电子饱和漂移速度快等特点，所以与Si系或GaAs系的器件相比，能够提供在高温动作、大功率动作等方面优良的电子器件。因此，使用氮化物半导体的半导体装置的开发不断取得进展。

例如，为了制作一种电子器件即半导体装置(具体说是场效应晶体管：Field Effect Transistor，FET)就需要把对于化合物半导体(氮化物半导体)具有肖特基特性的电极作为栅极电极来使用。

在使对于氮化物半导体具有肖特基特性的电极直接接合时，有时发生肖特基泄漏电流而给晶体管特性带来恶劣影响的情况。在这种背景下为了谋求减少肖特基泄漏电流，正在进行MIS(金属-绝缘体-半导体)结构的场效应晶体管(以下叫做MISFET)的研究开发(例如日本特开平10-173203号公报)。

但现有的MISFET中，在与栅极电极对应的沟道有时会产生冲击离子化现象(インパクトイオン現象)(被电场加速的电子与晶格冲撞而产生电子、空穴的现象)。

由冲击离子化现象产生的空穴由于栅极绝缘膜的存在而难以被栅极电极所吸收。且对于漏极电极和源极电极来说，由于它们相距冲击离子化现象产生位置的距离的影响，难以进行迅速的吸收。即、与栅极电极对应的沟道成为空穴蓄积的状态，沿沟道流动的电流受到来自空穴的影响，有不能正常动作的问题。

发明内容

本发明是鉴于这种状况而开发的，目的在于提供一种半导体装置，能够容易且高精度地控制冲击离子化现象的发生位置，能够高效率地吸收产生的电子、空穴，能够实现正常的动作特性和高的可靠性。即、本发明的目的在于解决现有的半导体装置中由于在与栅极电极对应的沟道中发生的冲击离子化现象而产生的空穴所造成的动作不稳定的问题。

本发明的半导体装置具备：基板、层积在该基板上并构成基底(下地)的基底化合物半导体层、层积在该基底化合物半导体层上并划定沟道的划定沟道化合物半导体层；其特征在于，具备在所述基底化合物半导体层的层积范围内层积并控制冲击离子化现象的发生位置的冲击离子控制层，所述基底化合物半导体层由第一化合物半导体形成，所述划定沟道化合物半导体层由第二化合物半导体形成，所述冲击离子控制层由禁带宽度比所述第一化合物半导体的禁带宽度小的第三化合物半导体形成。

通过该结构，本发明的半导体装置能够容易且高精度地控制冲击离子化现象的发生位置，能够高效率地吸收产生的电子、空穴，所以能够抑制冲击离子化现象的影响，实现正常的动作特性和高的可靠性。

本发明的半导体装置中，在所述基底化合物半导体层的层积范围内，所述冲击离子控制层形成有多层。

通过该结构，本发明的半导体装置能够更高精度地控制冲击离子控制层，所以能够容易且高精度地控制冲击离子化现象的发生。

本发明的半导体装置中，也可以具备：在所述划定沟道化合物半导体层的一部分上形成的栅极绝缘膜、在该栅极绝缘膜上对应形成的栅极电极、在该栅极电极一侧配置的源极电极、在所述栅极电极的另一侧而与所述源极电极相对配置的漏极电极。

通过该结构，本发明的半导体装置在作为横型场效应晶体管动作时控制冲击离子化现象的发生位置，能够在与栅极电极对应的沟道发生冲击离子化现象之前使漏极区域附近发生冲击离子化现象。因此，由于半导体装置能够利用漏极/源极来吸收在漏极区域附近产生的电子/空穴，所以能够防止由冲击离子化现象引起的在沟道的空穴蓄积，实现正常的动作特性。

本发明的半导体装置中，所述冲击离子控制层配置在比所述基底化合物半导体层的层积范围的正中间更靠所述划定沟道化合物半导体层侧。

通过该结构，本发明的半导体装置例如在作为场效应晶体管动作时抑制被配置在划定沟道化合物半导体层侧的基底化合物半导体层的电场强度降低，在漏极区域附近使冲击离子化现象可靠地发生，所以能够容易地实现正常的动作特性。

本发明的半导体装置中，具备配置在所述基板与所述基底化合物半导体层之间且实现晶格匹配性的缓冲层，在所述基板是非绝缘性基板时，所述基底化合物半导体层的层积范围的厚度比所述缓冲层的厚度的一半大。

根据该结构，本发明的半导体装置能够确保基底化合物半导体层有必要的膜厚，抑制从基板(非绝缘性基板)经由缓冲层而向基底化合物半导体层波及的电场的影响，能够可靠地控制冲击离子化现象的发生。