[發明專利]半導體裝置

有效

• 申請號: 201110095110.7
• 申請日: 2011-04-15
• 公開（公告）號: CN102222689A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 町田修;巖渕昭夫
• 申請（專利權）人: 三墾電氣株式會社
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/40;H01L27/06
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術領域

本發明涉及半導體裝置，尤其涉及具有晶體管和整流元件的半導體裝置。

背景技術

已知使用氮化鎵(GaN)類化合物半導體的高電子遷移率晶體管(HEMT：high?electron?mobility?transistor)。HEMT具有較低的電阻值和較高的擊穿電壓，因此作為電力用途，具體而言用于電源電路。

下述專利文獻1公開了具有引導逆向電流以防止異極性電壓噪聲的反并聯二極管的HEMT。通過附加該二極管，能防止異極性電壓噪聲導致的HEMT的損傷和破壞。

專利文獻1所公開的HEMT在支撐體上具有將第1III族氮化物半導體(GaN)和第2III族氮化物半導體(AlGaN)層疊而成的異質結，在第2III族氮化物半導體上具有彼此離開的第1電源電極(源電極)和第2電源電極(漏電極)，在該第1電源電極與第2電源電極之間具有柵結構。二極管將HEMT的第2電源電極用作陰電極，具有該陰電極和在柵極結構的相反側離開陰電極配置的肖特基電極。亦即采用的是在HEMT附加了體二極管的功能的結構。在以具有高速動作且具有高耐壓的GaN類半導體器件為前提的情況下，二極管也需要高速動作，因此二極管采用的是陽電極使用肖特基電極的肖特基勢壘二極管(SBD)。

另外，專利文獻1公開了具有其他結構的二極管。該二極管同樣將該第2電源電極(漏電極)用作陰電極，具有該陰電極和配置于該陰電極與柵結構之間的肖特基電極。該二極管同樣為肖特基勢壘二極管。

【專利文獻1】日本特開2006-310769號公報

在上述專利文獻1所公開的附加了反并聯二極管的HEMT中，沒有考慮到以下各點。

附加給前者的HEMT的二極管將陰電極兼用作HEMT的第2電源電極，而將肖特基電極(陽電極)配設于與HEMT區域不同的區域。具有這種結構的二極管具備獨立于HEMT的電流路徑，能將HEMT和二極管的結構和性能都設定為最佳，具有設計制造的自由度。然而由于分別設置HEMT的區域和二極管的區域，因此半導體裝置的面積使用效率較差。

另一方面，附加給后者的HEMT的二極管將陰電極兼用作HEMT的第2電源電極，將肖特基電極配設于HEMT區域，因此面積使用效率較好。然而由于將HEMT的電流路徑的一部分用作二極管的電流路徑，因此難以在不使HEMT的特性變差的情況下實現二極管的低Vf化，設計制造方面缺少自由度。

發明內容

本發明就是為了解決上述課題而完成的。因此本發明提供一種能夠提升面積使用效率，同時維持晶體管的特性，還能實現整流元件的低Vf化的半導體裝置。

為了解決上述課題，本發明實施例涉及的特征為，半導體裝置具有整流元件和晶體管，其中，該整流元件具有：電流路徑；第1主電極，其配設于電流路徑的一端，具有整流作用；第2主電極，其配設于電流路徑的另一端；以及第1輔助電極，其配設于電流路徑中的第1主電極與第2主電極之間，順向電壓大于第1主電極，該晶體管具有：電流路徑；第3主電極，其在電流路徑的一端沿著與電流路徑交叉的方向離開第1主電極配設；控制電極，其圍繞第3主電極的周圍配設；以及第2主電極。

實施例的特征涉及的半導體裝置中，優選電流路徑中的第2主電極與第1輔助電極之間在整流元件和晶體管各自中是共享的。

實施例的特征涉及的半導體裝置中，優選電流路徑中的第1主電極與第1輔助電極之間被用作整流元件的電流路徑，電流路徑中的第3主電極與隔著控制電極的第1輔助電極之間被用作晶體管的電流路徑。

實施例的特征涉及的半導體裝置中，優選整流元件的第1主電極和晶體管的第3主電極以及控制電極在與電流路徑交叉的方向上交替地排列有多個。

實施例的特征涉及的半導體裝置中，優選整流元件的第1主電極、晶體管的第3主電極以及第1輔助電極相互電連接，第1主電極、第3主電極以及第1輔助電極被設定為相同電位。

實施例的特征涉及的半導體裝置中，優選晶體管是將二維電子氣溝道作為電流路徑的晶體管，第1主電極是隔著化合物半導體配設于二維電子氣溝道上的肖特基電極、與二維電子氣溝道直接連接的肖特基電極以及包含pn電極和利用了電場效應的歐姆電極的復合電極中的任意一個，第1輔助電極是p型半導體電極或MIS型電極。

實施例的特征涉及的半導體裝置中，優選該半導體裝置還在電流路徑中的第2主電極與第1輔助電極之間具有第2輔助電極，該第2輔助電極電連接到第2主電極上，被設定為與該第2主電極相同的電位。