半导体装置制造方法及图纸

半导体装置具备氮化物系半导体层、开关元件和驱动用晶体管，所述开关元件包括：第1电极的第1部分，其形成在所述氮化物系半导体层上；第2电极，其形成在所述氮化物系半导体层上；及第1控制电极，其形成在所述氮化物系半导体层上，且位于所述第1电极的第1部分与所述第2电极之间，所述驱动用晶体管包括：第1电极的第2部分，其形成在所述氮化物系半导体层上，将相邻的所述第1电极的第1部分彼此连接；第3电极，其形成在所述氮化物系半导体层上，向所述第1控制电极发送信号；及第2控制电极，其形成在所述氮化物系半导体层上，且位于所述第1电极的第2部分与所述第3电极之间。由此，在断开开关元件时，即便施加给开关元件的漏极电压发生变动等，开关元件也能够保持断开状态。

Semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置
本专利技术涉及包括开关元件和驱动晶体管的半导体装置。
技术介绍
以氮化镓(GaN)为代表的III-V族氮化物系化合物半导体、所谓的氮化物半导体受到关注。氮化物半导体是由InxGayAl1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，x+y≤1)来表示通式的、由作为III族元素的铝(Al)、镓(Ga)及铟(In)和作为V族元素的氮(N)构成的化合物半导体。氮化物半导体能够形成各种混晶，能够容易形成异质结界面。氮化物半导体的异质结具有如下特征：即便在无掺杂的状态下也由于自发极化或/及压电极化而在结界面产生高浓度的二维电子气层。将该高浓度的二维电子气层用作载流子的场效应晶体管(FET：FieldEffectTransistor)作为高频用及大功率用的开关元件而受到关注。在开关元件中需要驱动用晶体管，可考虑到将驱动晶体管设为独立的封装的情况及将开关元件和驱动晶体管设为同一封装的情况。在后者的情况下，在专利文献1等中公开了如下的例子：由氮化物半导体构成驱动用晶体管，并将开关晶体管和驱动用晶体管形成在同一衬底上。在上述结构中，即便在栅极信号并非高速的情况、栅极驱动电路的输出阻抗高的情况、及担心布线电感的影响的情况等下，半导体装置也能够高速地进行开关(switching)。在这样的半导体装置中，在半导体装置的电力线流过大电流的情况下，在开关元件的源电极和驱动用晶体管的源电极之间的布线、导线(wire)等的连接变长时，有时开关元件的源电极和驱动用晶体管的源电极之间的寄生阻抗变大，开关元件进行误动作或开关元件进行振荡。开关元件的源电极还与半导体装置的源极端子连接。在此，通过使驱动用晶体管的源电极和开关元件的源电极的连接部尽量靠近开关元件的源电极侧而并非靠近半导体装置的源极(source)端子侧，能够分割使主电流流过开关元件的电力线和使信号流过开关元件的栅极源极(gate-source)间环路的信号线(signalline)。其结果为，能够抑制开关元件的源极部的电位和驱动用晶体管的源极部的电位的电位变动，来抑制开关元件的误动作或开关元件的振荡。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-222393号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，由氮化物半导体构成的开关元件的阈值低。于是，在这样的开关元件的断开状态下，驱动用晶体管的输出电压和开关元件的阈值电压的差分变小。在连接开关元件和驱动用晶体管的环路中产生的阻抗变大时，由于开关元件的漏极(drain)电压的变动等，无法保持开关元件的断开状态。而且，有时开关元件进行误动作或进行振荡。因此，本专利技术是鉴于上述问题点而作出的，目的在于，提供一种能够抑制在连接开关元件和驱动用晶体管的环路中产生的阻抗值的半导体装置。用于解决课题的手段为了达到上述目的，本专利技术的半导体装置具备氮化物系半导体层、开关元件和驱动用晶体管，所述开关元件包括：第1电极的第1部分，其形成在所述氮化物系半导体层上；第2电极，其形成在所述氮化物系半导体层上；及第1控制电极，其形成在所述氮化物系半导体层上，且位于所述第1电极的第1部分与所述第2电极之间，所述驱动用晶体管包括：第1电极的第2部分，其形成在所述氮化物系半导体层上，将相邻的所述第1电极的第1部分彼此连接；第3电极，其形成在所述氮化物系半导体层上，向所述第1控制电极发送信号；及第2控制电极，其形成在所述氮化物系半导体层上，且位于所述第1电极的第2部分与所述第3电极之间。专利技术效果如上述，根据本专利技术的半导体装置，能够抑制在连接开关元件和驱动用晶体管的环路中产生的阻抗值。因此，在开关元件的断开状态下，能够抑制开关元件进行误动作或进行振荡。附图说明图1是示出第1实施方式的半导体装置的概略截面图。图2是示出第1实施方式的半导体装置的概略电路图。图3是示出第1实施方式的半导体装置的概略俯视图。图4是第2实施方式的半导体装置的俯视图。图5是第3实施方式的半导体装置的俯视图。图6是第3实施方式的半导体装置的电路图。图7是第3实施方式的半导体装置的接通(turnon)波形和关断(turnoff)波形。具体实施方式下面，作为实施方式的一例，参照附图对本专利技术进行详细说明，但本专利技术不限于此。另外，在本专利技术的权利要求书中没有特殊记载的情况下，在本说明书中记载的“连接”还包括在中间介有电阻、电感等负载、二极管·晶体管等其他元件的连接。首先，参照图1对第1实施方式的半导体装置进行说明。此外，图1的截面图是将图3的俯视图沿着A-A进行切开的截面图。图1是示出第1实施方式的半导体装置10的概略截面图。图1的半导体装置10具备：衬底14，其由硅或碳化硅构成；缓冲层15，其形成于衬底14上，由氮化物系半导体构成；沟道层16及势垒层17，它们由氮化物系半导体构成；及二维电子气层18，其在与沟道层16及势垒层17的界面附近以平面扩展的方式生成。在图1的半导体装置10中，在势垒层17上设置有氮化镓(GaN)层12，但也可以不形成氮化镓(GaN)层12。缓冲层15也可以是在衬底14上设有氮化铝镓(AlGaN)或氮化铝(AlN)的结构。另外，缓冲层15也可以是在衬底14上反复形成有由氮化铝(AlN)构成的第1层、及由氮化铝镓(AlGaN)或氮化镓(GaN)构成的第2层的多层结构。另外，缓冲层15也可以是具有如下的浓度梯度的结构：在衬底14上随着从衬底14侧靠近沟道层16，铝的组成比例阶段性地或逐渐地减少。沟道层16由氮化镓(GaN)构成，势垒层17作为组成与沟道层16不同的氮化物半导体，例如由氮化铝镓(AlxGa1-xN；其中x大于0且小于1)构成。在沟道层16与势垒层17之间夹着由氮化铝(AlN)构成的间隔层(spacerlayer)。在该情况下，半导体装置10在间隔层与沟道层16的界面附近的沟道层16侧具有以平面扩展的方式生成的二维电子气层18。在半导体装置10中形成有开关元件100和驱动用晶体管200。在开关元件100与驱动用晶体管200之间具有由离子注入的区域或槽构成的元件分离结构19。元件分离结构19从势垒层17的上表面比二维电子气层18更深地到达至沟道层16。通过设置元件分离结构19，将开关元件100的区域内的二维电子气层18和驱动用晶体管200的区域内的二维电子气层18分割。此外，在元件分离区域19中，也可以形成以不生成二维电子气层18的方式向势垒层17离子注入的区域，来代替形成槽。另外，也可以不设置元件分离区域19。开关元件100包括设置在势垒层17上并与二维电子气层18电连接的漏电极(第2电极)22。并且，如图3所示，在从上方观察半导体装置时，开关元件100以包围漏电极(第2电极)22的方式设置有源电极(第1电极的第1部分)21。源电极(第1电极的第1部分)21设置在势垒层17上，与二维电子气层18电连接。并且，在势垒层17上的、漏电极(第2电极)22与源电极21之间设有第1控制电极31。驱动用晶体管200包括设置在势垒层17上并与二维电子气层18电连接的源电极(第1电极的第2部分)23。如图3所示，在从上面观察半导体装置10时，源电极23形成为，将相邻的源电极21的长边方向的端部彼此连接。另外，源电极23形成为，将相邻的源电极21的长边方向的左端部彼此连接，并且源电极23本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，其具备氮化物系半导体层、开关元件和驱动用晶体管，所述开关元件包括：第1电极的第1部分，其形成在所述氮化物系半导体层上；第2电极，其形成在所述氮化物系半导体层上；及第1控制电极，其形成在所述氮化物系半导体层上，且位于所述第1电极的第1部分与所述第2电极之间，所述驱动用晶体管包括：第1电极的第2部分，其形成在所述氮化物系半导体层上，将相邻的所述第1电极的第1部分彼此连接；第3电极，其形成在所述氮化物系半导体层上，向所述第1控制电极发送信号；及第2控制电极，其形成在所述氮化物系半导体层上，且位于所述第1电极的第2部分与所述第3电极之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，其特征在于，其具备氮化物系半导体层、开关元件和驱动用晶体管，所述开关元件包括：第1电极的第1部分，其形成在所述氮化物系半导体层上；第2电极，其形成在所述氮化物系半导体层上；及第1控制电极，其形成在所述氮化物系半导体层上，且位于所述第1电极的第1部分与所述第2电极之间，所述驱动用晶体管包括：第1电极的第2部分，其形成在所述氮化物系半导体层上，将相邻的所述第1电极的第1部分彼此连接；第3电极，其形成在所述氮化物系半导体层上，向所述第1控制电极发送信号；及第2控制电极，其形成在所述氮化物系半导体层上，且位于所述第1电极的第2部分与所述第3电极之间。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第1控制电极与第3电极连接。3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体装置形成为，与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：町田修，田坂泰，
申请(专利权)人：三垦电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP