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公開番号2025129604
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-05
出願番号2024026341
出願日2024-02-26
発明の名称窒化物半導体装置
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人
主分類H10D 30/83 20250101AFI20250829BHJP()
要約【課題】双方向スイッチのゲート・ドレイン間の耐圧を維持しつつオン抵抗を低減する。
【解決手段】窒化物半導体装置10は、双方向スイッチ12を備え、双方向スイッチ12は、半導体基板40と、第1窒化物半導体層42と、第1窒化物半導体層42よりも大きなバンドギャップを有する第2窒化物半導体層44と、第2窒化物半導体層44に接触する第1ドレイン電極28および第2ドレイン電極30と、アクセプタ型不純物を含む第3窒化物半導体層50と、第3窒化物半導体層50上に位置するゲート電極26とを含む。第3窒化物半導体層50は、ゲート電極26に接触するリッジ部54と、リッジ部54よりも薄い延在部56とを含む。延在部56は、リッジ部54から第1ドレイン電極28の方に延在する第1延在領域56Aと、リッジ部54から第2ドレイン電極30の方に延在する第2延在領域56Bとを含む。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
双方向スイッチを備え、前記双方向スイッチは、
半導体基板と、
前記半導体基板の上方に位置する第１窒化物半導体層と、
前記第１窒化物半導体層上に位置するとともに、前記第１窒化物半導体層よりも大きなバンドギャップを有する第２窒化物半導体層と、
前記第２窒化物半導体層に接触する第１ドレイン電極および第２ドレイン電極と、
前記第２窒化物半導体層上において、前記第１ドレイン電極と前記第２ドレイン電極との間に位置するとともに、アクセプタ型不純物を含む第３窒化物半導体層と、
前記第３窒化物半導体層上に位置するゲート電極と
を含み、
前記第３窒化物半導体層は、前記第２窒化物半導体層上に位置するとともに前記ゲート電極に接触するリッジ部と、前記第２窒化物半導体層上に位置するとともに前記リッジ部よりも薄い延在部とを含み、
前記延在部は、前記リッジ部から前記第１ドレイン電極の方に延在する第１延在領域と、前記リッジ部から前記第２ドレイン電極の方に延在する第２延在領域とを含む、窒化物半導体装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第１ドレイン電極および前記第２ドレイン電極は、平面視において第１方向に離隔されており、前記第１延在領域および前記第２延在領域は、前記第１方向に、前記リッジ部から等しい長さで延在している、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項３】
前記半導体基板は、ｎ型であり、前記半導体基板は、前記第１ドレイン電極に電気的に接続されている、請求項２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項４】
前記第１ドレイン電極および前記第２ドレイン電極は、平面視において第１方向に離隔されており、前記第２延在領域は、前記第１方向に、前記第１延在領域よりも短い長さで前記リッジ部から延在している、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
前記半導体基板は、ｐ型であり、前記半導体基板は、前記第１ドレイン電極に電気的に接続されている、請求項４に記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記第１ドレイン電極および前記第２ドレイン電極は、平面視において第１方向に離隔されており、前記第１方向における前記第１ドレイン電極と前記ゲート電極との間の距離は、前記第１方向における前記第２ドレイン電極と前記ゲート電極との間の距離と等しい、請求項１～５のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
前記第１ドレイン電極および前記第２ドレイン電極は、平面視において第１方向に離隔されており、前記第１方向における前記第２ドレイン電極と前記ゲート電極との間の距離は、前記第１方向における前記第１ドレイン電極と前記ゲート電極との間の距離よりも小さい、請求項２または４に記載の窒化物半導体装置。
【請求項８】
前記半導体基板は、ｐ型であり、前記半導体基板は、前記第１ドレイン電極に電気的に接続されている、請求項７に記載の窒化物半導体装置。
【請求項９】
前記第１ドレイン電極および前記第２ドレイン電極は、平面視において第１方向に離隔されており、前記第１方向における前記第１ドレイン電極と前記ゲート電極との間の距離は、１．５μｍ未満であり、前記第１方向における前記第２ドレイン電極と前記ゲート電極との間の距離は、１．５μｍ未満である、請求項１～５のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
【請求項１０】
前記リッジ部の厚さは、５０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下であり、前記延在部の厚さは、１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下である、請求項１～５のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、窒化物半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）などの窒化物半導体を用いた高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor：ＨＥＭＴ）の製品化が進んでいる。特許文献１には、窒化物半導体を用いたノーマリーオフ型ＨＥＭＴの一例が開示されている。
【０００３】
ＨＥＭＴでは、電子走行層（例えばＧａＮ層）と電子供給層（例えばＡｌＧａＮ層）とのヘテロ接合の界面付近に形成された二次元電子ガス（2-dimensional electron gas：２ＤＥＧ）が導電経路として使用される。近年、このようなＨＥＭＴの構造を利用した双方向スイッチが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１７－７３５０６号公報
【０００５】
［概要］
ＨＥＭＴ構造を用いた双方向スイッチにおいて、耐圧を維持しつつ、オン抵抗を低減することが望まれる。
【０００６】
本開示の一態様による窒化物半導体装置は、双方向スイッチを備えている。前記双方向スイッチは、半導体基板と、前記半導体基板の上方に位置する第１窒化物半導体層と、前記第１窒化物半導体層上に位置するとともに、前記第１窒化物半導体層よりも大きなバンドギャップを有する第２窒化物半導体層と、前記第２窒化物半導体層に接触する第１ドレイン電極および第２ドレイン電極と、前記第２窒化物半導体層上において、前記第１ドレイン電極と前記第２ドレイン電極との間に位置するとともに、アクセプタ型不純物を含む第３窒化物半導体層と、前記第３窒化物半導体層上に位置するゲート電極とを含む。前記第３窒化物半導体層は、前記第２窒化物半導体層上に位置するとともに前記ゲート電極に接触するリッジ部と、前記第２窒化物半導体層上に位置するとともに前記リッジ部よりも薄い延在部とを含む。前記延在部は、前記リッジ部から前記第１ドレイン電極の方に延在する第１延在領域と、前記リッジ部から前記第２ドレイン電極の方に延在する第２延在領域とを含む。
【０００７】
他の特徴および態様は、以下の詳細な説明、図面、および特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１実施形態による双方向スイッチを備えた例示的な窒化物半導体装置の概略平面図である。
図２は、図１の窒化物半導体装置のパッドの下方にある例示的な配線構造を示す概略平面図である。
図３は、第１実施形態による双方向スイッチの平面レイアウトを示す概略平面図である。
図４は、図３の一部の拡大図である。
図５は、第１実施形態による双方向スイッチの概略断面図である。
図６は、第２実施形態による双方向スイッチの概略断面図である。
図７は、ｐ型の半導体基板を用いる場合に形成されるｐｎ接合が耐圧に与える影響を説明するための双方向スイッチの概念図である。
図８は、第１変更例による双方向スイッチの概略断面図である。
図９は、第２変更例による双方向スイッチの概略断面図である。
【０００９】
［詳細な説明］
以下、添付図面を参照して本開示の窒化物半導体装置のいくつかの実施形態を説明する。図面および詳細な説明を通して、同じ参照数字は同じ要素を指す。図面は縮尺通りでない場合があり、図面における要素の相対的な大きさ、比率、および描写は、明瞭さ、説明、および便宜のために誇張されている場合がある。
【００１０】
以下の詳細な説明は、記載された方法、装置、および／またはシステムの包括的な理解を提供する。記載された方法、装置、および／またはシステムの変更および均等物は、当業者には明らかである。必然的に特定の順序で生じる動作を除き、動作の順序は例示的なものであり、かつ当業者にとって明らかなように変更することができる。当業者に周知の機能および構造についての説明は省略され得る。例示的な実施形態は、異なる形態を有していてもよく、記載された例に限定されない。
（【００１１】以降は省略されています）

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