[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，尤其涉及具有晶体管和整流元件的半导体装置。

背景技术

已知使用氮化镓(GaN)类化合物半导体的高电子迁移率晶体管(HEMT：high electron mobility transistor)。HEMT具有较低的电阻值和较高的击穿电压，因此作为电力用途，具体而言用于电源电路。

下述专利文献1公开了具有引导逆向电流以防止异极性电压噪声的反并联二极管的HEMT。通过附加该二极管，能防止异极性电压噪声导致的HEMT的损伤和破坏。

专利文献1所公开的HEMT在支撑体上具有将第1III族氮化物半导体(GaN)和第2III族氮化物半导体(AlGaN)层叠而成的异质结，在第2III族氮化物半导体上具有彼此离开的第1电源电极(源电极)和第2电源电极(漏电极)，在该第1电源电极与第2电源电极之间具有栅结构。二极管将HEMT的第2电源电极用作阴电极，具有该阴电极和在栅极结构的相反侧离开阴电极配置的肖特基电极。亦即采用的是在HEMT附加了体二极管的功能的结构。在以具有高速动作且具有高耐压的GaN类半导体器件为前提的情况下，二极管也需要高速动作，因此二极管采用的是阳电极使用肖特基电极的肖特基势垒二极管(SBD)。

另外，专利文献1公开了具有其他结构的二极管。该二极管同样将该第2电源电极(漏电极)用作阴电极，具有该阴电极和配置于该阴电极与栅结构之间的肖特基电极。该二极管同样为肖特基势垒二极管。

【专利文献1】日本特开2006-310769号公报

在上述专利文献1所公开的附加了反并联二极管的HEMT中，没有考虑到以下各点。

附加给前者的HEMT的二极管将阴电极兼用作HEMT的第2电源电极，而将肖特基电极(阳电极)配设于与HEMT区域不同的区域。具有这种结构的二极管具备独立于HEMT的电流路径，能将HEMT和二极管的结构和性能都设定为最佳，具有设计制造的自由度。然而由于分别设置HEMT的区域和二极管的区域，因此半导体装置的面积使用效率较差。

另一方面，附加给后者的HEMT的二极管将阴电极兼用作HEMT的第2电源电极，将肖特基电极配设于HEMT区域，因此面积使用效率较好。然而由于将HEMT的电流路径的一部分用作二极管的电流路径，因此难以在不使HEMT的特性变差的情况下实现二极管的低Vf化，设计制造方面缺少自由度。

发明内容

本发明就是为了解决上述课题而完成的。因此本发明提供一种能够提升面积使用效率，同时维持晶体管的特性，还能实现整流元件的低Vf化的半导体装置。

为了解决上述课题，本发明实施例涉及的特征为，半导体装置具有整流元件和晶体管，其中，该整流元件具有：电流路径；第1主电极，其配设于电流路径的一端，具有整流作用；第2主电极，其配设于电流路径的另一端；以及第1辅助电极，其配设于电流路径中的第1主电极与第2主电极之间，顺向电压大于第1主电极，该晶体管具有：电流路径；第3主电极，其在电流路径的一端沿着与电流路径交叉的方向离开第1主电极配设；控制电极，其围绕第3主电极的周围配设；以及第2主电极。

实施例的特征涉及的半导体装置中，优选电流路径中的第2主电极与第1辅助电极之间在整流元件和晶体管各自中是共享的。

实施例的特征涉及的半导体装置中，优选电流路径中的第1主电极与第1辅助电极之间被用作整流元件的电流路径，电流路径中的第3主电极与隔着控制电极的第1辅助电极之间被用作晶体管的电流路径。

实施例的特征涉及的半导体装置中，优选整流元件的第1主电极和晶体管的第3主电极以及控制电极在与电流路径交叉的方向上交替地排列有多个。

实施例的特征涉及的半导体装置中，优选整流元件的第1主电极、晶体管的第3主电极以及第1辅助电极相互电连接，第1主电极、第3主电极以及第1辅助电极被设定为相同电位。

实施例的特征涉及的半导体装置中，优选晶体管是将二维电子气沟道作为电流路径的晶体管，第1主电极是隔着化合物半导体配设于二维电子气沟道上的肖特基电极、与二维电子气沟道直接连接的肖特基电极以及包含pn电极和利用了电场效应的欧姆电极的复合电极中的任意一个，第1辅助电极是p型半导体电极或MIS型电极。

实施例的特征涉及的半导体装置中，优选该半导体装置还在电流路径中的第2主电极与第1辅助电极之间具有第2辅助电极，该第2辅助电极电连接到第2主电极上，被设定为与该第2主电极相同的电位。