[发明专利]半导体装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请享受以日本专利申请2013-192416号(申请日：2013年9月17日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请包括基础申请的全部内容。

技术领域

实施方式一般涉及半导体装置。

背景技术

作为下一代的功率半导体设备用的材料，期待GaN(氮化镓)类半导体。GaN类半导体的设备具备比Si(硅)宽的带隙，与Si的设备相比能够实现高耐压、低损失。

GaN类半导体的晶体管中，一般采用以二维电子气(2DEG)为载流子的HEMT(High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管)。但是，通常的HEMT为不对栅极施加电压也导通的常开启的晶体管。因此，存在难以实现只要不对栅极施加电压就不导通的常关断的晶体管的问题。尤其难以实现阈值电压高的常关断晶体管。

发明内容

本发明要解决的课题在于提供能够实现阈值电压高的常关断的半导体装置。

实施方式的半导体装置具备：第1GaN类半导体的第1半导体层；第2GaN类半导体的第2半导体层，设置在第1半导体层的上方，带隙比第1GaN类半导体小；第3GaN类半导体的第3半导体层，设置在第2半导体层的上方，带隙比第2GaN类半导体大；第4GaN类半导体的第4半导体层，设置在第3半导体层的上方，带隙比第3GaN类半导体小；第5GaN类半导体的第5半导体层，设置在第4半导体层的上方，带隙比第4GaN类半导体大；栅极绝缘膜，设置在第3半导体层、第4半导体层、以及第5半导体层上；源极电极，设置在栅极绝缘膜上；以及漏极电极，在第5半导体层上，相对于源极电极设置在栅极电极的相反侧。

根据上述结构，可提供能够实现阈值电压高的常关断的半导体装置。

附图说明

图1是表示第1实施方式的半导体装置的结构的示意截面图。

图2是表示第1实施方式的半导体装置的阈值电压的上升效果的图。

图3是第1实施方式的半导体装置的作用以及效果的说明图。

图4是表示HEMT的阻挡层的组分及膜厚与二维电子气密度的关系的图。

图5是表示第2实施方式的半导体装置的结构的示意截面图。

图6是表示第3实施方式的半导体装置的结构的示意截面图。

图7是表示第4实施方式的半导体装置的结构示意截面图。

具体实施方式

本说明书中，“GaN类半导体”是具备GaN(氮化镓)、AlN(氮化铝)、InN(氮化铟)以及它们的中间组分的半导体的总称。

此外，本说明书中，“沟道区域”意味着通过对栅极电极施加的偏压而电势被主动地控制、且载流子的密度发生变化的半导体区域。此外，本说明书中，“存取(access)区域”意味着源极电极―栅极电极间、以及栅极电极－漏极电极间的载流子流动的半导体区域。

此外，本说明书中，“上方”、“下方”是表示构成要素的相对位置关系的用语，并不一定是以重力方向为基准的用语。

(第1实施方式)

本实施方式的半导体装置具备：第1GaN类半导体的第1半导体层；第2GaN类半导体的第2半导体层，设置在第1半导体层的上方，带隙比第1GaN类半导体小；第3GaN类半导体的第3半导体层，设置在第2半导体层的上方，带隙比第2GaN类半导体大；第4GaN类半导体的第4半导体层，设置在第3半导体层的上方，带隙比第3GaN类半导体小；第5GaN类半导体的第5半导体层，设置在第4半导体层的上方，带隙比第4GaN类半导体大；栅极绝缘膜，设置在第3半导体层、第4半导体层、以及第5半导体层上；栅极电极，隔着栅极绝缘膜设置在第3半导体层、第4半导体层、以及第5半导体层之间；源极电极，设置在第5半导体层上；漏极电极，在第5半导体层上，相对于源极电极设置在栅极电极的相反侧。

图1是表示本实施方式的半导体装置的结构的示意截面图。本实施方式的半导体装置是使用了GaN类半导体的横向晶体管。

本实施方式的晶体管100具备：基板10、形成在基板10上的缓冲层12、形成在缓冲层12上的第1半导体层14、形成在第1半导体层14上的第2半导体层16、形成在第2半导体层16上的第3半导体层18、形成在第3半导体层18上的第4半导体层20、以及形成在第4半导体层20上的第5半导体层22。

基板10例如由硅(Si)构成。除了硅以外，例如还能够使用蓝宝石(Al₂O₃)、碳化硅(SiC)。