JP2018101648A - Nitride semiconductor device - Google Patents
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Abstract
【課題】チップサイズの増加を最小限にしつつ、接触抵抗を低減し、オン抵抗を低減できる窒化物半導体装置を提供すること。【解決手段】窒化物半導体装置は、基板(15)と、基板(15)上に形成された窒化物半導体からなる電子走行層(13)と、電子走行層(13)上に形成され、窒化物半導体からなると共に、電子走行層(13)とヘテロ接合界面(111)を形成する電子供給層(11)と、電子供給層(11)とヘテロ接合界面(111)の近傍に形成される2次元電子ガス層(12)とを貫通すると共に、電子走行層(13)の上側の一部に形成されるリセス部(30)と、リセス部(30)の少なくとも一部を覆うように形成されたオーミック電極(18)とを備えている。オーミック電極(18)が電子走行層(13)と接触する部分の幅は、2.0μm以上である。【選択図】図1To provide a nitride semiconductor device capable of reducing contact resistance and reducing on-resistance while minimizing an increase in chip size. A nitride semiconductor device is formed on a substrate (15), an electron transit layer (13) made of a nitride semiconductor formed on the substrate (15), and an electron transit layer (13). An electron supply layer (11) that is made of a physical semiconductor and forms a heterojunction interface (111) with an electron transit layer (13), and is formed in the vicinity of the electron supply layer (11) and the heterojunction interface (111). And a recess part (30) formed on a part of the upper side of the electron transit layer (13), and at least a part of the recess part (30). And an ohmic electrode (18). The width of the portion where the ohmic electrode (18) is in contact with the electron transit layer (13) is 2.0 μm or more. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、オーミック電極を備えた窒化物半導体装置に関する。 The present invention relates to a nitride semiconductor device provided with an ohmic electrode.
半導体パワーデバイスでは、シリコン半導体からなるMOSFET(Metal Oxide Semiconducture Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などが主流であり幅広く用いられている。近年、このシリコン半導体デバイスは物性性能限界に近づきつつあり、更なる高耐圧化、低オン抵抗化および高速化が困難になりつつある。 In semiconductor power devices, MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) and IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) made of silicon semiconductors are the mainstream and widely used. In recent years, this silicon semiconductor device is approaching the physical property performance limit, and it is becoming difficult to further increase the breakdown voltage, reduce the on-resistance, and increase the speed.
現在、シリコンに変わる新たな半導体材料として、化合物半導体の一つである窒化ガリウム(GaN)への期待が高まっている。この窒化ガリウムは、シリコンに比べ、物性値が優れている。具体的には、窒化ガリウムは、シリコンに比べて高い絶縁破壊電界、広いバンドギャップを持ち、高耐圧化および低オン抵抗化が可能である。 At present, expectations are growing for gallium nitride (GaN), which is one of compound semiconductors, as a new semiconductor material that replaces silicon. This gallium nitride has better physical properties than silicon. Specifically, gallium nitride has a higher dielectric breakdown electric field and a wider band gap than silicon, and can have a high breakdown voltage and a low on-resistance.
従来、窒化ガリウムを用いたHEMT(High speed Electron Mobility Transistor)について、オン抵抗の低減に着目したものがある。一般に、オン抵抗に寄与する要因としては、2次元電子ガス(2DEG)の抵抗やオーミック電極と窒化物半導体層の接触抵抗、および、その他寄生抵抗が考えられる。このため、オン抵抗の低減には、2次元電子ガスの高濃度化や、オーミック電極と窒化物半導体層との接触抵抗の低減、および、その他寄生抵抗の低減が必要となる。 Conventionally, there has been a HEMT (High Speed Electron Mobility Transistor) using gallium nitride that focuses on reducing on-resistance. In general, as a factor contributing to the on-resistance, a resistance of a two-dimensional electron gas (2DEG), a contact resistance between an ohmic electrode and a nitride semiconductor layer, and other parasitic resistances are considered. For this reason, to reduce the on-resistance, it is necessary to increase the concentration of the two-dimensional electron gas, to reduce the contact resistance between the ohmic electrode and the nitride semiconductor layer, and to reduce other parasitic resistance.
例えば、特許文献1(特許第4333652号公報)に記載されているHEMTがある。このHEMTは、図7に示すように、窒化物半導体からなる電子供給層522と電子走行層520とを備えている。電子供給層522と、この電子供給層522と電子走行層520とのヘテロ接合界面の近傍に形成される2次元電子ガス層536とを貫通すると共に、電子走行層520の上側の一部には、リセス部564が形成されている。リセス部564内には、オーミック電極562の一端部が配置されている。オーミック電極562の一端部は、オーミック電極562の外側に向かって突出した略円弧状の表面568bを有し、この湾曲表面568bにおいて、2次元電子ガス層536と接触している。これにより、オーミック電極562の湾曲表面568bが2次元電子ガス層536と接触する部分の面積を増加させ、オーミック電極562と電子走行層520との間の接触抵抗を低減させて、オン抵抗を低減している。
For example, there is a HEMT described in Patent Document 1 (Japanese Patent No. 4333352). As shown in FIG. 7, the HEMT includes an
しかしながら、上記従来のHEMTでは、オーミック電極が2次元電子ガス層と接触する部分の面積だけで接触抵抗が決まると考えられていたため、この面積を増加させるためにチップサイズを増加させる必要があるという問題があった。 However, in the above-described conventional HEMT, it is considered that the contact resistance is determined only by the area of the portion where the ohmic electrode is in contact with the two-dimensional electron gas layer, so that it is necessary to increase the chip size in order to increase this area. There was a problem.
そこで、本発明の課題は、チップサイズの増加を最小限にしつつ、接触抵抗を低減でき、オン抵抗を低減できる窒化物半導体装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a nitride semiconductor device capable of reducing contact resistance and reducing on-resistance while minimizing an increase in chip size.
本願発明者は、鋭意、HEMTのオン抵抗の低減について検討を行った。そして、本願発明者は、オーミック電極が2次元電子ガス層と接触する部分の面積だけでなく、オーミック電極が2次元電子ガス層以外の電子走行層と接触する部分の面積が、接触抵抗および単位面積あたりのオン抵抗に影響していることを発見した。 The inventor of the present application diligently studied the reduction of the on-resistance of the HEMT. And this inventor is not only the area of the part which an ohmic electrode contacts with a two-dimensional electron gas layer, but the area of the part where an ohmic electrode contacts with electron transit layers other than a two-dimensional electron gas layer is contact resistance and unit. It was discovered that the on-resistance per area was affected.
本発明の窒化物半導体装置は、上記発見に基づいてなされたもので、
基板と、
上記基板上に形成された窒化物半導体からなる電子走行層と、
上記電子走行層上に形成され、窒化物半導体からなると共に、上記電子走行層とヘテロ接合界面を形成する電子供給層と、
上記電子供給層と上記ヘテロ接合界面の近傍に形成される2次元電子ガス層とを貫通すると共に、上記電子走行層の上側の一部に形成されるリセス部と、
上記リセス部の少なくとも一部を覆うように形成されたオーミック電極と
を備え、
上記オーミック電極が上記電子走行層と接触する部分の幅は、2.0μm以上であることを特徴としている。
The nitride semiconductor device of the present invention was made based on the above discovery,
A substrate,
An electron transit layer made of a nitride semiconductor formed on the substrate;
An electron supply layer formed on the electron transit layer, made of a nitride semiconductor, and forming a heterojunction interface with the electron transit layer;
A recess formed in a part of the upper side of the electron transit layer while penetrating the electron supply layer and the two-dimensional electron gas layer formed in the vicinity of the heterojunction interface;
An ohmic electrode formed so as to cover at least a part of the recess,
A width of a portion where the ohmic electrode is in contact with the electron transit layer is 2.0 μm or more.
また、一実施形態の窒化物半導体装置では、
上記オーミック電極が上記電子走行層と接触する部分の幅は、4.0μm以下である。
In the nitride semiconductor device of one embodiment,
The width of the portion where the ohmic electrode is in contact with the electron transit layer is 4.0 μm or less.
また、本発明の窒化物半導体装置は、
基板と、
上記基板上に形成された窒化物半導体からなる電子走行層と、
上記電子走行層上に形成され、窒化物半導体からなると共に、上記電子走行層とヘテロ接合界面を形成する電子供給層と、
上記電子供給層と上記ヘテロ接合界面の近傍に形成される2次元電子ガス層とを貫通すると共に、上記電子走行層の上側の一部に互いに間隔をおいて形成された第1リセス部と第2リセス部とを有するリセス部と、
上記第1リセス部の少なくとも一部を覆うように形成された第1オーミック電極と、
上記第2リセス部の少なくとも一部を覆うように形成された第2オーミック電極と、
上記第1オーミック電極と上記第2オーミック電極との間に形成されたゲート電極と
を備え、
上記第1オーミック電極および上記第2オーミック電極が上記電子走行層と接触する部分の幅は、それぞれ0.5μm以上かつ4.0μm以下であることを特徴としている。
The nitride semiconductor device of the present invention is
A substrate,
An electron transit layer made of a nitride semiconductor formed on the substrate;
An electron supply layer formed on the electron transit layer, made of a nitride semiconductor, and forming a heterojunction interface with the electron transit layer;
A first recess portion and a first recess portion that penetrate through the electron supply layer and a two-dimensional electron gas layer formed in the vicinity of the heterojunction interface and are spaced apart from each other on a part of the upper side of the electron transit layer. A recess portion having two recess portions;
A first ohmic electrode formed to cover at least a part of the first recess,
A second ohmic electrode formed to cover at least a part of the second recess portion;
A gate electrode formed between the first ohmic electrode and the second ohmic electrode;
The widths of the portions where the first ohmic electrode and the second ohmic electrode are in contact with the electron transit layer are 0.5 μm or more and 4.0 μm or less, respectively.
また、一実施形態の窒化物半導体装置では、
上記電子走行層の上記リセス部との界面にN型ドーパントがドーピングされている。
In the nitride semiconductor device of one embodiment,
An N-type dopant is doped at the interface between the electron transit layer and the recess.
本発明によれば、オーミック電極が電子走行層と接触する部分の幅は2.0μm以上であるという構造によって、チップサイズの増加を最小限にしつつ、接触抵抗を低減でき、オン抵抗を低減できる。 According to the present invention, the structure in which the ohmic electrode is in contact with the electron transit layer has a width of 2.0 μm or more, so that the contact resistance can be reduced and the on-resistance can be reduced while minimizing the increase in chip size. .
以下、本発明を図示の実施形態により詳細に説明する。なお、各図は本発明を理解する為の簡略図であり、形状や膜厚など実際のデバイスと必ずしも一致しない。また、実施形態にて説明の為に記述されている材料や膜厚などの数値に関しては、あくまで一例である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to illustrated embodiments. Each figure is a simplified diagram for understanding the present invention, and does not necessarily match an actual device such as shape and film thickness. Further, numerical values such as materials and film thicknesses described for the purpose of explanation in the embodiments are merely examples.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態であるGaN系HFET(High speed Electron Mobility Transistor)におけるオーミック電極の近傍を示す模式断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the vicinity of an ohmic electrode in a GaN-based HFET (High speed Electron Mobility Transistor) according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、この実施形態は、基板15上に、バッファ層14と、電子走行層13と、電子供給層11の順に積層された窒化物半導体層16が形成されている。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, a
電子走行層13は、アンドープGaNで構成され、電子供給層11は電子走行層13よりバンドギャップの広いアンドープAlGaNで構成されている。
The
電子供給層11と電子走行層13との間のヘテロ接合界面111の電子走行層13側には、2次元電子ガス(2DEG)が誘起され、2次元電子ガス層12が形成されている。
On the
窒化物半導体層16上には、窒化膜からなる第1誘電膜17が形成されている。第1誘電膜17および窒化物半導体層16には、第1誘電膜17と、窒化物半導体層16の電子供給層11および2次元電子ガス層12とを貫通すると共に電子走行層13の上側の一部にリセス部30が形成されている。このリセス部30は、電子供給層11および電子走行層13をエッチングすることによって形成される。リセス部30は、開口部の幅よりも底部の幅が狭い台形状になっている。リセス部30の深さは、2次元電子ガス層12を貫通する深さ以上であればよく、例えばヘテロ接合界面111から50〜100nmの深さである。
A first
リセス部30の底部を覆うと共にリセス部30内の空間をほぼ埋め尽くすようにオーミック電極18が形成されている。また、オーミック電極18は、リセス部30の近傍の第1誘電膜17上にも形成されている。オーミック電極18は、チタン(Ti)とアルミニウム(Al)とが積層された金属層からなっている。オーミック電極18は、リセス部30の底部において、2次元電子ガス層12と電子走行層13とに接触している。オーミック電極18が電子走行層13と接触する部分の接触幅aは、2.0μmである。
The
図2は、接触幅aと、オーミック電極18と電子走行層13との接触抵抗Rcとの関係を示している。ここで、図2の縦軸は、接触抵抗Rcを表し、図2の横軸は、接触幅aを表している。
FIG. 2 shows the relationship between the contact width a and the contact resistance Rc between the
図2に示すように、接触抵抗Rcは、接触幅aが大きくなるにつれて低下している。特に、接触幅aが2.0μmくらいになるまで、接触抵抗Rcは、急激に低下している。したがって、接触幅aを2.0μm以上とすることが望ましい。この場合、接触幅aが2.0μm未満であるときよりも接触抵抗Rcを大きく低減できる。また、好ましくは、接触幅aを2.5μm以上とし、さらに好ましくは、接触幅aを3.0μm以上とすることで、接触抵抗Rcをさらに低減できる。
一方、接触抵抗Rcは、接触幅aが4.0μmより大きいと、ほぼ1.5Ωで一定となる。このため、接触幅aを4.0μm以下とすることが望ましい。すなわち、接触幅aが4.0μmより大きいと、接触幅aを増加させても接触抵抗Rcを低減することができず、チップサイズの増加を招くだけだからである。
As shown in FIG. 2, the contact resistance Rc decreases as the contact width a increases. In particular, the contact resistance Rc rapidly decreases until the contact width a reaches about 2.0 μm. Therefore, it is desirable that the contact width a be 2.0 μm or more. In this case, the contact resistance Rc can be greatly reduced as compared to when the contact width a is less than 2.0 μm. In addition, preferably, the contact resistance Rc can be further reduced by setting the contact width a to 2.5 μm or more, and more preferably setting the contact width a to 3.0 μm or more.
On the other hand, the contact resistance Rc is substantially constant at 1.5Ω when the contact width a is larger than 4.0 μm. For this reason, it is desirable that the contact width a be 4.0 μm or less. That is, if the contact width a is larger than 4.0 μm, the contact resistance Rc cannot be reduced even if the contact width a is increased, and only the chip size is increased.
上記第1実施形態のGaN系HFETによれば、オーミック電極18が電子走行層13と接触する接触幅aが2.0μmであるので、オーミック電極18が2次元電子ガス層12と接触する部分の面積を増加させるのみで接触抵抗を低減する場合に比べて、チップサイズの増加を最小限にしつつ、接触抵抗を低減でき、オン抵抗を低減できる。
According to the GaN-based HFET of the first embodiment, the contact width a in which the
(第2実施形態)
図3は、本発明の第2実施形態のGaN系HFETの模式断面図である。上記第1実施形態と相違する点を説明すると、この第2実施形態では、第1リセス部301および第2リセス部302と、第1オーミック電極181および第2オーミック電極182と、ゲート電極19とを備えている。なお、この第2実施形態において、上記第1実施形態と同一の符号は、上記第1実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a GaN-based HFET according to the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment will be described. In the second embodiment, the
図3に示すように、第1誘電膜17と、電子供給層11と、2次元電子ガス層12とを貫通すると共に電子走行層13の上側の一部に互いに間隔をおいて、第1リセス部301と第2リセス部302とが形成されている。これら第1リセス部301および第2リセス部302は、電子供給層11および電子走行層13をエッチングすることによって形成される。第1リセス部301および第2リセス部302は、それぞれ、開口部の幅よりも底部の幅が狭い台形状になっている。第1リセス部301および第2リセス部302のそれぞれの深さは、2次元電子ガス層12を貫通する深さ以上であればよく、例えばヘテロ接合界面111から50〜100nmの深さである。
As shown in FIG. 3, the first recesses penetrate the
第1リセス部301の底部を覆うと共に第1リセス部301内の空間をほぼ埋め尽くすように第1オーミック電極181が形成されている。また、第1オーミック電極181は、第1リセス部301の近傍の第1誘電膜17上にも形成されている。
The first
第2リセス部302の底部を覆うと共に第2リセス部302内の空間をほぼ埋め尽くすように第2オーミック電極182が形成されている。また、第2オーミック電極182は、第2リセス部302の近傍の第1誘電膜17上にも形成されている。
A second
第1オーミック電極181および第2オーミック電極182は、チタン(Ti)とアルミニウム(Al)とが積層された金属層からなっている。
The first
第1オーミック電極181と第2オーミック電極182との間の第1誘電膜17に形成された開口部内であって、電子供給層11上には、ゲート電極19が形成されている。ゲート電極19は、ニッケル(Ni)と金(Au)とが積層された金属層からなっている。
A
第1オーミック電極181は、第1リセス部301の底部において、2次元電子ガス層12と電子走行層13とに接触している。第1オーミック電極181が電子走行層13と接触する部分の接触幅aは、2.0μmである。また、第1オーミック電極181とゲート電極19との間の距離Lgsは、3μmである。
The first
第2オーミック電極182は、第2リセス部302の底部において、2次元電子ガス層12と電子走行層13とに接触している。第2オーミック電極182が電子走行層13と接触する部分の接触幅aは、2.0μmである。また、第2オーミック電極182とゲート電極19との間の距離Lgdは、20μmである。
The second
図4は、上記距離Lgsを一定にして、距離Lgdを10μmまたは20μmとしたときの、上記HFETにおける単位面積あたりのオン抵抗Ron・Aと接触幅aとの関係を示している。ここで、図4の縦軸は、単位面積あたりのオン抵抗Ron・Aを表している。図4の横軸は、オーミック電極と電子走行層との接触幅aを表している。 FIG. 4 shows the relationship between the ON resistance Ron · A per unit area and the contact width a in the HFET when the distance Lgs is constant and the distance Lgd is 10 μm or 20 μm. Here, the vertical axis of FIG. 4 represents the on-resistance Ron · A per unit area. The horizontal axis of FIG. 4 represents the contact width a between the ohmic electrode and the electron transit layer.
図4に示すように、接触幅aが約1.5μmのとき、距離Lgdが10μmのときも20μmのときもオン抵抗Ron・Aが最小値となる。また、接触幅aが0.5μm以上かつ4.0μm以下であるとき、単位面積あたりのオン抵抗Ron・Aの増加を上記最小値の+5%以下にして、単位面積あたりのオン抵抗Ron・Aを低減できる。また、接触幅aを、好ましくは1.0μm以上かつ3.0μm以下にすることで、単位面積あたりのオン抵抗Ron・Aをある程度低減できる。 As shown in FIG. 4, when the contact width a is about 1.5 μm, the on-resistance Ron · A becomes the minimum value when the distance Lgd is 10 μm or 20 μm. Further, when the contact width a is 0.5 μm or more and 4.0 μm or less, the increase of the on-resistance Ron · A per unit area is made + 5% or less of the above minimum value, and the on-resistance Ron · A per unit area is reduced. Can be reduced. Further, the on-resistance Ron · A per unit area can be reduced to some extent by setting the contact width a to preferably 1.0 μm or more and 3.0 μm or less.
(第3実施形態)
図5は、本発明の第3実施形態のGaN系HFETにおけるオーミック電極18の近傍を示す模式断面図である。上記第1実施形態と相違する点を説明すると、この第3実施形態では、電子走行層13のリセス部30との界面にN型ドーパントがドーピングされ、この界面には、N型ドーピング領域21が形成されている。なお、この第3実施形態において、上記第1実施形態と同一の符号は、上記第1実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the vicinity of the
この実施形態のGaN系HFETによれば、電子走行層13のリセス部30との界面にN型ドーピング領域21が形成されているので、N型ドーピング領域21によって、オーミック電極18と電子走行層13とのオーミック接触を容易に実現できる。
According to the GaN-based HFET of this embodiment, the N-
(第4実施形態)
図6は、本発明の第4実施形態のGaN系HFETの模式断面図である。上記第2実施形態と相違する点を説明すると、この第4実施形態では、電子走行層13の第1リセス部301および第2リセス部302との界面にN型ドーパントがドーピングされ、これらの界面には、それぞれN型ドーピング領域211,212が形成されている。なお、この第4実施形態において、上記第2実施形態と同一の符号は、上記第2実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a GaN-based HFET according to the fourth embodiment of the present invention. The difference from the second embodiment will be described. In the fourth embodiment, the interface between the
この実施形態のGaN系HFETによれば、電子走行層13の第1リセス部301および第2リセス部302との界面にN型ドーピング領域211,212が形成されているので、N型ドーピング領域211,212によって、第1オーミック電極181および第2オーミック電極182と電子走行層13とのオーミック接触を容易に実現できる。
According to the GaN-based HFET of this embodiment, the N-
なお、上記第1〜第4実施形態では、オーミック電極18,181,182がリセス部30,301,302内の空間をほぼ埋め尽くしていたが、これに限らず、オーミック電極の少なくとも一部がリセス部に埋め込まれ、オーミック電極が電子走行層と接触していればよい。
In the first to fourth embodiments, the
また、上記第1〜第4実施形態では、リセス部は、開口部の幅よりも底部の幅が狭い台形状になっていたが、これに限らず、長方形状や扇形状になっていてもよい。 Moreover, in the said 1st-4th embodiment, although the recess part was trapezoid shape where the width | variety of a bottom part is narrower than the width | variety of an opening part, it is not restricted to this, Even if it is a rectangular shape or a fan shape Good.
また、上記第1,第3実施形態では、オーミック電極18が電子走行層13と接触する部分の接触幅aは、2.0μmであったが、これに限らず、2.0μmより大きければよく、例えば2.5μmや、3.0μmであってもよい。
In the first and third embodiments, the contact width a of the portion where the
また、上記第1,第3実施形態では、オーミック電極18が電子走行層13と接触する部分の接触幅aは、2.0μmであったが、これに限らず、2.0μm以上かつ4.0μm以下であればよい。
Moreover, in the said 1st, 3rd embodiment, although the contact width a of the part which the
また、上記第2,第4実施形態では、第1,第2オーミック電極181,182が電子走行層13と接触する部分の接触幅aは、2.0μmであったが、これに限らず、0.5μm以上かつ4.0μm以下であればよい。また、第1オーミック電極181が電子走行層13と接触する部分の接触幅の大きさと、第2オーミック電極182が電子走行層13と接触する部分の接触幅の大きさとは、異なっていてもよい。
In the second and fourth embodiments, the contact width a of the portion where the first and second
また、本発明の窒化物半導体装置は、上記第1〜第4実施形態のHFETに限らず、他の構成のHFETであってもよい。 The nitride semiconductor device of the present invention is not limited to the HFETs of the first to fourth embodiments, but may be HFETs having other configurations.
本発明の具体的な実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。 Although specific embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
本発明および実施形態を纏めると、次のようになる。 The present invention and the embodiments are summarized as follows.
本発明の窒化物半導体装置は、
基板15と、
上記基板15上に形成された窒化物半導体からなる電子走行層13と、
上記電子走行層13上に形成され、窒化物半導体からなると共に、上記電子走行層13とヘテロ接合界面111を形成する電子供給層11と、
上記電子供給層11と上記ヘテロ接合界面111の近傍に形成される2次元電子ガス層12とを貫通すると共に、上記電子走行層13の上側の一部に形成されるリセス部30,301,302と、
上記リセス部30,301,302の少なくとも一部を覆うように形成されたオーミック電極18,181,182と
を備え、
上記電子供給層11と上記ヘテロ接合界面111の近傍に形成される2次元電子ガス層12とを貫通して上記電子走行層13の上側の一部にリセス部30が形成され、上記リセス部30に上記オーミック電極18の少なくとも一部が埋め込まれ、
上記オーミック電極18,181,182が上記電子走行層13と接触する部分の幅aは、2.0μm以上であることを特徴としている。
The nitride semiconductor device of the present invention is
A
An
An
A
The width a of the portion where the
本発明の窒化物半導体装置によれば、上記オーミック電極18,181,182が上記電子走行層13と接触する部分の幅aは、2.0μm以上であるので、オーミック電極18,181,182と電子走行層13との接触抵抗Rcを低減できる。このため、オーミック電極18,181,182が2次元電子ガス層12と接触する面積を増加させるだけで接触抵抗を低減する場合に比べて、チップサイズの増加を最小限にしつつ、接触抵抗を低減でき、オン抵抗を低減できる。
According to the nitride semiconductor device of the present invention, the width a of the portion where the
また、一実施形態の窒化物半導体装置では、
上記オーミック電極18が上記電子走行層13と接触する部分の幅aは、4.0μm以下である。
上記実施形態によれば、上記オーミック電極18が上記電子走行層13と接触する部分の幅aは、4.0μm以下であるので、接触幅aを増加させても接触抵抗Rcを低減することができず、チップサイズの増加を招くのを防止できる。
In the nitride semiconductor device of one embodiment,
The width a of the portion where the
According to the embodiment, since the width a of the portion where the
また、本発明の窒化物半導体装置は、
基板15と、
上記基板15上に形成された窒化物半導体からなる電子走行層13と、
上記電子走行層13上に形成され、窒化物半導体からなると共に、上記電子走行層13とヘテロ接合界面111を形成する電子供給層11と、
上記電子供給層11と上記ヘテロ接合界面111の近傍に形成される2次元電子ガス層12とを貫通すると共に、上記電子走行層13の上側の一部に互いに間隔をおいて形成された第1リセス部301と第2リセス部302とを有するリセス部30と、
上記第1リセス部301の少なくとも一部を覆うように形成された第1オーミック電極181と、
上記第2リセス部302の少なくとも一部を覆うように形成された第2オーミック電極182と、
上記第1オーミック電極181と上記第2オーミック電極182との間に形成されたゲート電極19と
を備え、
上記第1オーミック電極181および上記第2オーミック電極182が上記電子走行層13と接触する部分の幅は、それぞれ0.5μm以上かつ4.0μm以下であることを特徴としている。
The nitride semiconductor device of the present invention is
A
An
An
First through the
A first
A second
A
The widths of the portions where the first
本発明の窒化物半導体装置によれば、上記第1オーミック電極181および上記第2オーミック電極182が上記電子走行層13と接触する部分の幅は、それぞれ0.5μm以上かつ4.0μm以下であるので、単位面積あたりのオン抵抗RonAを低減できる。したがって、チップサイズの増加を最小限にしつつ、接触抵抗を低減でき、オン抵抗を低減できる。
According to the nitride semiconductor device of the present invention, the widths of the portions where the first
また、一実施形態の窒化物半導体装置では、
上記電子走行層13の上記リセス部30,301,302との界面にN型ドーパントがドーピングされている。
In the nitride semiconductor device of one embodiment,
An N-type dopant is doped at the interface of the
上記実施形態によれば、上記電子走行層13の上記リセス部30,301,302との界面にN型ドーパントがドーピングされ、これらの界面には、N型ドーピング領域21,211,212が形成されているので、N型ドーピング領域21,211,212によって、オーミック電極18,181,182と電子走行層13とのオーミック接触を容易に実現できる。
According to the embodiment, the interface of the
11 電子供給層
12 2次元電子ガス層
13 電子走行層
15 基板
18 オーミック電極
19 ゲート電極
21 N型ドーピング領域
30 リセス部
111 ヘテロ接合界面
181 第1オーミック電極
182 第2オーミック電極
301 第1リセス部
302 第2リセス部
a 接触幅
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記基板上に形成された窒化物半導体からなる電子走行層と、
上記電子走行層上に形成され、窒化物半導体からなると共に、上記電子走行層とヘテロ接合界面を形成する電子供給層と、
上記電子供給層と上記ヘテロ接合界面の近傍に形成される2次元電子ガス層とを貫通すると共に、上記電子走行層の上側の一部に形成されるリセス部と、
上記リセス部の少なくとも一部を覆うように形成されたオーミック電極と
を備え、
上記オーミック電極が上記電子走行層と接触する部分の幅は、2.0μm以上であることを特徴とする窒化物半導体装置。 A substrate,
An electron transit layer made of a nitride semiconductor formed on the substrate;
An electron supply layer formed on the electron transit layer, made of a nitride semiconductor, and forming a heterojunction interface with the electron transit layer;
A recess formed in a part of the upper side of the electron transit layer while penetrating the electron supply layer and the two-dimensional electron gas layer formed in the vicinity of the heterojunction interface;
An ohmic electrode formed so as to cover at least a part of the recess,
A width of a portion where the ohmic electrode is in contact with the electron transit layer is 2.0 μm or more.
上記オーミック電極が上記電子走行層と接触する部分の幅は、4.0μm以下であることを特徴とする窒化物半導体装置。 The nitride semiconductor device according to claim 1,
A width of a portion where the ohmic electrode is in contact with the electron transit layer is 4.0 μm or less.
上記基板上に形成された窒化物半導体からなる電子走行層と、
上記電子走行層上に形成され、窒化物半導体からなると共に、上記電子走行層とヘテロ接合界面を形成する電子供給層と、
上記電子供給層と上記ヘテロ接合界面の近傍に形成される2次元電子ガス層とを貫通すると共に、上記電子走行層の上側の一部に互いに間隔をおいて形成された第1リセス部と第2リセス部とを有するリセス部と、
上記第1リセス部の少なくとも一部を覆うように形成された第1オーミック電極と、
上記第2リセス部の少なくとも一部を覆うように形成された第2オーミック電極と、
上記第1オーミック電極と上記第2オーミック電極との間に形成されたゲート電極と
を備え、
上記第1オーミック電極および上記第2オーミック電極が上記電子走行層と接触する部分の幅は、それぞれ0.5μm以上かつ4.0μm以下であることを特徴とする窒化物半導体装置。 A substrate,
An electron transit layer made of a nitride semiconductor formed on the substrate;
An electron supply layer formed on the electron transit layer, made of a nitride semiconductor, and forming a heterojunction interface with the electron transit layer;
A first recess portion and a first recess portion that penetrate through the electron supply layer and a two-dimensional electron gas layer formed in the vicinity of the heterojunction interface and are spaced apart from each other on a part of the upper side of the electron transit layer. A recess portion having two recess portions;
A first ohmic electrode formed to cover at least a part of the first recess,
A second ohmic electrode formed to cover at least a part of the second recess portion;
A gate electrode formed between the first ohmic electrode and the second ohmic electrode;
The width of the part where the first ohmic electrode and the second ohmic electrode are in contact with the electron transit layer is 0.5 μm or more and 4.0 μm or less, respectively.
上記電子走行層の上記リセス部との界面には、N型ドーパントがドーピングされていることを特徴とする窒化物半導体装置。 In the nitride semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
A nitride semiconductor device, wherein an interface of the electron transit layer with the recess is doped with an N-type dopant.
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