[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置，特别涉及一种作为高耐压的功率器件使用的半导体装置。

背景技术

近年来，人们不断寻求削减二氧化碳等环境对策，其中要求在电源等中所使用的逆变器和变换器实现高效化。在高效化方面，正在进行作为关键的功率器件发挥功能的晶体管的改善，并且正在研发新型器件。对于这些功率器件而言，即使是民用机器用的电源也预计要求有300～400V的耐压，如果是车载用，则预计要求有1200V左右的耐压。在这样的功率器件中有以GaN为代表的横型元件及以IGBT（绝缘栅双极型晶体管）和SiC为代表的纵型元件。所谓横型元件，是指具有在半导体基板上将源极电极、漏极电极和栅极电极设置在同一面侧的结构的元件。

例如，目前，作为使用GaN的横型半导体装置，有电子在形成于氮化铝镓层（AlGaN）与氮化镓层（GaN）的异质结的2DEG（二维电子气体）中移动的HFET（Hetero-junction Field Effect Transistor，异质结场效应晶体管，例如参照日本特开2008－177527号公报（专利文献1））。

在使用横型半导体元件的功率器件中，相对于源极电极在漏极电极上施加有数百伏的电压差。因此，在漏极电极焊盘上也施加有数百伏的电压，所以确保漏极电极焊盘周围的绝缘性变得重要。

在专利文献1中提出了一种片上焊盘（パッドオンチップ）的结构，在片上焊盘结构中，需要考虑焊盘与有源区域之间的耐压，此外还需要做各种研究，例如在焊盘上进行引线接合时需要将对有源层产生的影响限制在最小等。另一方面，在将焊盘设置于有源区域外时，通过使用现有技术而具有能够利用可靠性高的引线接合的技术的优点。

现有的GAN系横型半导体装置中的焊盘与源极电极的结构如图13所示。在图13中，601为未掺杂GaN层，602为未掺杂AlGaN层，640为层间绝缘膜。在将栅极电极613设置于源极电极611与漏极电极612之间的有源区域的外侧，在除去异质界面的2DEG的半导体层表面上设置表面保护膜630，并且在表面保护膜630上形成有接合电极。在此，之所以除去漏极电极焊盘631的可焊接区域631a下的2DEG，是因为在通过栅极电极613关断时，也仅隔着表面保护膜630与源极电极611或漏极电极612绝缘，因此漏电的可能性较大。另外，已知由于在接合电极中尤其是在漏极电极焊盘631上施加数百伏的电压，因此导致漏极电极焊盘631与源极电极611之间或者漏极电极焊盘631与2DEG的部分之间的耐压成为问题。

也就是说，在上述半导体装置中，即使将漏极电极焊盘631与源极电极611之间或者漏极电极焊盘631与2DEG的端部之间的距离设为在计算上能够耐压的距离，也存在漏极电极焊盘631与源极电极611之间的耐压或者漏极电极焊盘631与有源区域之间的耐压降低的问题。本发明人针对这一问题进行了钻研，其结果推断为由于在漏极电极焊盘与源极电极之间或者漏极电极焊盘与2DEG的露出部之间经由半导体表面导通有较大的漏电流，因此耐压下降到计算值以下。

为了解决该问题，虽然可以通过充分扩大半导体装置的漏极电极焊盘与有源区域的2DEG之间的距离来提高耐压，但是存在不对半导体元件特性作出贡献的区域不得不变大而导致元件尺寸变大的问题。如果从半导体元件的成本方面考虑，则有必要尽可能地减小未对元件特性作出贡献的无效区域。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：（日本）特开2008－177527号公报（图8）

发明内容

发明要解决的技术问题

于是，本发明的课题在于提供一种在元件尺寸不增大的情况下能够提高在无层间绝缘膜的绝缘膜上形成的漏极电极焊盘的可焊接区域与源极电极之间的耐压的半导体装置。

用于解决技术问题的技术方案

为了解决上述问题，本发明的半导体装置的特征在于，包括：

基板；

半导体层，形成在上述基板上并包括有源区域；

开关元件，具有在上述半导体层的上述有源区域上形成的栅极电极、源极电极和漏极电极；

漏极电极焊盘，与上述漏极电极连接，具有在上述半导体层的上述有源区域以外的区域上隔着绝缘膜形成的可焊接区域；

栅极电极延伸部，形成在上述半导体层上并且至少形成在上述源极电极与上述漏极电极焊盘的可焊接区域之间，与上述栅极电极连接。

在此，有源区域是指由于在配置于半导体层上的源极电极与漏极电极之间的栅极电极上施加电压而使载流子在源极电极与漏极电极之间流动的半导体层区域。