[发明专利]场效应晶体管

说明书

技术领域

本发明是关于具有氮化物半导体的HFET(heterostructure field－effect transistor：异质结场效应晶体管)结构的场效应晶体管。

背景技术

于所述具有HFET结构的氮化物半导体装置中，在实用层级中，一般而言为进行常导通(normally－on)(于栅极电压0伏成为导通状态)运作。然而，为了在栅极电压的控制异常的情形时，也能以电流不流动的方式安全运作，强烈希望常关断(normally－off)(于栅极电压0伏成为关断状态)运作。

然而，即使能够实现所述常关断运作，栅极耐压(gate withstand voltage)也低至数十伏。于电源装置领域中谋求数百伏以上的栅极耐压，相对于此，实现充分的栅极耐压是非常困难的。

此处，提出有如下方法：使用所述常导通运作的氮化物半导体的元件与常关断运作的MOS(Metal─Oxide─Semiconductor：金属氧化物半导体)的元件而设为共源共栅(cascode)连接的方法，或是如日本特开2010－147387号公报(专利文献1)、日本特开2014－123665号公报(专利文献2)及日本特开2013－106018号公报(专利文献3)所揭示的半导体装置般，使用高耐压的常导通运作的栅极与低耐压的常关断运作的栅极，通过氮化物半导体单体与其配线构成共源共栅连接，实现常关断运作的方法。

例如，所述专利文献1所揭示的半导体装置中，具备：半导体区域；源极电极以及漏极电极，设置于该半导体区域的主面上；显示常关断特性的低耐压的栅极电极，隔着设置于所述半导体区域的主面上的p型材料膜而被设置，并且被配置于所述源极电极与所述漏极电极之间；高耐压的第四电极，被设置于所述半导体区域的主面上，并且被配置于所述栅极电极与所述漏极电极之间。而且，于所述第四电极，通过以所述源极电极为基准而施加的0伏～数伏的电压，于常关断运作时在所述漏极电极与所述第四电极之间施加数百伏的高电压，而于所述栅极电极未施加高电压。

另外，所述专利文献2所揭示的半导体装置中，具备：第一晶体管，具有第一栅极电极、第一源极电极、第一漏极电极以及第一氮化物半导体层层压结构(含有第一电子传输层及第一电子供给层)；p型杂质扩散防止层；第二晶体管，具有第二栅极电极、第二源极电极、与第一源极电极为共通电极的第二漏极电极、形成于所述第二栅极电极的下方的第二氮化物半导体层压结构(含有p型杂质的第二电子传输层以及第二电子供给层)，于所述第一氮化物半导体层压结构上夹着所述p型杂质扩散防止层而设置所述第二氮化物半导体层压结构。然后，所述第一栅极电极与所述第二源极电极电连接，所述第一晶体管与所述第二晶体管共源共栅连接。如此，一面减低导通电阻，使高耐压化变得可能，一面实现常关断。

另外，所述专利文献3所揭示的半导体装置中，具备：半导体层压体，含有第一异质结面与位于比该第一异质结面更上方的第二异质结面；漏极电极，电连接于形成在所述第一异质结面的第一二维电子气层；源极电极，由所述第一二维电子气层电连接，另一方面电连接于形成在所述第二异质结面的第二二维电子气层；栅极部，通过导通电极而电连接于第一、第二二维电子气层的两者；辅助栅极部，形成于所述半导体层压体的主面上的所述导通电极与所述漏极电极之间。而且，所述第一二维电子气层的电子浓度比所述第二二维电子气层的电子浓度还浓。如此，以常关断运作，并且实现高耐压与低导通电阻。

然而，于使用所述常导通运作的氮化物半导体元件与所述常关断运作的MOS结构元件而共源共栅连接的方法中，需要的晶片面积变得非常大而于实装方面存在问题。进一步还有因处理两种半导体而成本变高的问题。

另外，如所述专利文献1～专利文献3，使用高耐压的常导通运作的栅极与低耐压的常关断运作的栅极，而以氮化物半导体单体与其配线构成共源共栅连接，实现常关断运作的方法中，由于使用常关断运作的栅极与常导通运作的栅极两个栅极，因此不会产生由所述两个栅极与所述源极电极及所述漏极电极的相互作用引起的电流泄漏或破坏。

此处，提出以常导通运作的栅极与常关断运作的栅极包围漏极电极。

例如，美国专利US008174051B2(专利文献4)所揭示的III－氮化物电力用半导体元件中，成为如下结构：以视为常导通运作的栅极的肖特基电极(schottky electrode)包围漏极电极，以视为常关断运作的栅极电极(其中，宽度比所述肖特基电极狭窄)包围所述肖特基电极(栅极)。

专利文献1：日本特开2010－147387号公报