[發(fā)明專利]半導體裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410376732.0
• 申請日: 2014-08-01
• 公開（公告）號: CN104465742B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 齋藤尚史;蔵口雅彥;杉山仁
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/205
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 徐殿軍

相關申請的交叉引用

本申請享受以日本專利申請2013-192416號(申請日：2013年9月17日)為基礎申請的優(yōu)先權。本申請通過參照該基礎申請包括基礎申請的全部內容。

技術領域

實施方式一般涉及半導體裝置。

背景技術

作為下一代的功率半導體設備用的材料，期待GaN(氮化鎵)類半導體。GaN類半導體的設備具備比Si(硅)寬的帶隙，與Si的設備相比能夠實現(xiàn)高耐壓、低損失。

GaN類半導體的晶體管中，一般采用以二維電子氣(2DEG)為載流子的HEMT(High Electron Mobility Transistor，高電子遷移率晶體管)。但是，通常的HEMT為不對柵極施加電壓也導通的常開啟的晶體管。因此，存在難以實現(xiàn)只要不對柵極施加電壓就不導通的常關斷的晶體管的問題。尤其難以實現(xiàn)閾值電壓高的常關斷晶體管。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的課題在于提供能夠實現(xiàn)閾值電壓高的常關斷的半導體裝置。

實施方式的半導體裝置具備：第1GaN類半導體的第1半導體層；第2GaN類半導體的第2半導體層，設置在第1半導體層的上方，帶隙比第1GaN類半導體小；第3GaN類半導體的第3半導體層，設置在第2半導體層的上方，帶隙比第2GaN類半導體大；第4GaN類半導體的第4半導體層，設置在第3半導體層的上方，帶隙比第3GaN類半導體小；第5GaN類半導體的第5半導體層，設置在第4半導體層的上方，帶隙比第4GaN類半導體大；柵極絕緣膜，設置在第3半導體層、第4半導體層、以及第5半導體層上；源極電極，設置在柵極絕緣膜上；以及漏極電極，在第5半導體層上，相對于源極電極設置在柵極電極的相反側。

根據(jù)上述結構，可提供能夠實現(xiàn)閾值電壓高的常關斷的半導體裝置。

附圖說明

圖1是表示第1實施方式的半導體裝置的結構的示意截面圖。

圖2是表示第1實施方式的半導體裝置的閾值電壓的上升效果的圖。

圖3是第1實施方式的半導體裝置的作用以及效果的說明圖。

圖4是表示HEMT的阻擋層的組分及膜厚與二維電子氣密度的關系的圖。

圖5是表示第2實施方式的半導體裝置的結構的示意截面圖。

圖6是表示第3實施方式的半導體裝置的結構的示意截面圖。

圖7是表示第4實施方式的半導體裝置的結構示意截面圖。

具體實施方式

本說明書中，“GaN類半導體”是具備GaN(氮化鎵)、AlN(氮化鋁)、InN(氮化銦)以及它們的中間組分的半導體的總稱。

此外，本說明書中，“溝道區(qū)域”意味著通過對柵極電極施加的偏壓而電勢被主動地控制、且載流子的密度發(fā)生變化的半導體區(qū)域。此外，本說明書中，“存取(access)區(qū)域”意味著源極電極―柵極電極間、以及柵極電極－漏極電極間的載流子流動的半導體區(qū)域。

此外，本說明書中，“上方”、“下方”是表示構成要素的相對位置關系的用語，并不一定是以重力方向為基準的用語。

(第1實施方式)

本實施方式的半導體裝置具備：第1GaN類半導體的第1半導體層；第2GaN類半導體的第2半導體層，設置在第1半導體層的上方，帶隙比第1GaN類半導體小；第3GaN類半導體的第3半導體層，設置在第2半導體層的上方，帶隙比第2GaN類半導體大；第4GaN類半導體的第4半導體層，設置在第3半導體層的上方，帶隙比第3GaN類半導體小；第5GaN類半導體的第5半導體層，設置在第4半導體層的上方，帶隙比第4GaN類半導體大；柵極絕緣膜，設置在第3半導體層、第4半導體層、以及第5半導體層上；柵極電極，隔著柵極絕緣膜設置在第3半導體層、第4半導體層、以及第5半導體層之間；源極電極，設置在第5半導體層上；漏極電極，在第5半導體層上，相對于源極電極設置在柵極電極的相反側。

圖1是表示本實施方式的半導體裝置的結構的示意截面圖。本實施方式的半導體裝置是使用了GaN類半導體的橫向晶體管。

本實施方式的晶體管100具備：基板10、形成在基板10上的緩沖層12、形成在緩沖層12上的第1半導體層14、形成在第1半導體層14上的第2半導體層16、形成在第2半導體層16上的第3半導體層18、形成在第3半導體層18上的第4半導體層20、以及形成在第4半導體層20上的第5半導體層22。

基板10例如由硅(Si)構成。除了硅以外，例如還能夠使用藍寶石(Al₂O₃)、碳化硅(SiC)。