[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置，该半导体装置能够适用于在例如电视机等民用设备的电源电路中使用的功率开关元件(power switching element)。

背景技术

近年，作为功率开关元件，采用氮化镓(GaN)系的材料的场效应晶体管(FET：Field Effect Transistor)的研究非常活跃。由于GaN等氮化物半导体材料能够与氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)制作各种各样的混晶，因此与以往的砷化镓(GaAs)等的砷系半导体材料同样，能够制作异质结。特别是，在氮化物半导体的异质结中，在其异质界面处，具有通过自发极化和压电极化、即使在无掺杂的状态下也产生高浓度的载流子的特征。结果，采用氮化物半导体制作FET的情况下，容易形成耗尽型(常导通(normallyon)型)，而难以获得增强型(常截止(normally off)型)的特性。但是，当前功率电子设备市场上使用的器件几乎都是常截止型，即使对于GaN系的氮化物半导体装置，也强烈需要常截止型。

作为实现常截止型FET的构造，提出了在栅极部形成p型GaN层的结型场效应晶体管(JFET：Junction Field Effect Transistor)(例如，参照专利文献1)。在JFET构造中，在由无掺杂GaN构成的沟道层和由AlGaN构成的阻挡层(barrier layer)之间的异质界面(hetero-interface)处产生的压电极化，通过在由AlGaN构成的阻挡层和由p型GaN层之间的异质界面处产生的压电极化而被抵消。由此，能够减小由p型GaN层形成的栅极部紧下方的二维电子气浓度，能够实现常截止特性。此外，通过对栅极使用与肖特基结相比内建电势(built-in potential)更大的pn结，能够增大栅极的开启电压，具有即使施加正的栅极电压也能够减小栅极漏电流的优点。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2005-244072号公报

图10(a)是表示由氮化物半导体构成的JFET的构造的俯视图。另外，图10(b)是表示同一JFET的详细构造的俯视图(将图10(a)的A部放大了的图)。另外，图10(c)是表示同一JFET的详细构造的剖视图(图10(b)的AA’剖视图)。

栅极宽度超过几毫米的规模的FET中，为了有效地配置电极，如图10(a)所示，一般采用梳型构造，该梳型构造是按顺序配置有源极电极207、栅极电极206以及漏极电极208的布局(layout)的重复构造。在梳型构造的JFET中，栅极电极206与其下方的P型GaN层205一起横穿存在载流子的有源区(active region)213并延伸至不存在载流子的非有源区212。非有源区(inactive region)212是必要的区域，用于定义有源区213的边界、与其他元件进行分离、以及降低电极焊盘(electrode pad)及布线等的形成区域的寄生电容。如图10(b)以及图10(c)所示，非有源区212上方的p型GaN层205通过离子注入法而与沟道一起被高电阻化，或者通过蚀刻而成为不存在载流子的状态。

然而，图10的由氮化物半导体构成的JFET中，如图11所示，在漏极电流-栅极电压特性中，漏极电流的上升并不陡峭，结果，尽管具有阈值电压为1V左右的常截止特性，也存在栅极电压为0的截止时的漏电流大的问题。考虑面向功率开关元件的应用的情况下，为了减小截止时的导通损失，需要充分减小漏电流。

可以考虑，该截止时的漏电流路径是如图10(b)放大所示的、栅极电极206横穿的部分的有源区213与非有源区212之间的界面。由氮化物半导体形成的JFET中，通过位于沟道之上的p型GaN层205的电势来控制载流子浓度，得到导通/截止状态，但是可以考虑，由于在与非有源区212之间的界面处与有源区213内的电势不同，因此产生漏电流。从如图10(c)所示的栅指(gate finger)方向的剖视图来看，可以考虑，栅极电压为0的情况下，有源区213内的载流子完全消失，但是在与非有源区212之间的界面的沟道部分，载流子并非完全消失。

发明内容

本发明鉴于上述课题，目的在于，提供一种常截止型半导体装置，能够降低截止时的漏电流并适用于功率开关元件。