氮化物半导体器件制造技术

本发明专利技术的实施方式的氮化物半导体器件，具备：由AlxGa1-xN构成的第1半导体层(4)，其中，0≤x＜1；由AlyGa1-yN构成的第2半导体层(5)，其中，0＜y≤1，x＜y；导电性基板(2)；第1电极(6)；第2电极(8)；及控制电极(7)。第2半导体层与第1半导体层直接接合。第1半导体层与导电性基板电连接。第1电极及第2电极与第2半导体层的表面电连接。控制电极设置于在第1电极和第2电极之间的第2半导体层的上述表面上。第1电极与Si-MOSFET102的漏电极(8a)电连接。控制电极与上述MOSFET的源电极(6a)电连接。导电性基板与上述MOSFET的栅电极(7a)电连接。

【技术实现步骤摘要】
氮化物半导体器件关联串请本申请基于并享受于2011年9月12日提交的申请号为No. 2011-198301的日本专利申请的优先权，通过引用的方式包含其全部内容。
本专利技术的实施方式涉及氮化物半导体器件。
技术介绍
作为开关电源、变换器等开关装置而使用功率半导体器件。功率半导体器件要求具有高耐压及低导通电阻。耐压和导通电阻的关系，存在由元件材料决定的权衡 (trade-off)的关系。在由Si形成的功率半导体器件中，导通电阻的降低到达材料的界限。为了进一步降低导通电阻，需要利用Si以外的其它材料来形成功率半导体器。其中一个手段，是利用AlGaN等氮化物半导体形成的HFET(Hetero-junction Field Effect Transistor)。HFET是由AlGaN/GaN的异质结形成的将二维电子气体用于沟道层的场効果晶体管。因此，载流子的迁移率高。而且，异质结的晶格不匹配而产生的AlGaN层的压电极化， 由此，二维电子气体形成为高浓度。再者，氮化物半导体因为带隙宽而耐压高。其结果，利用氮化物半导体而形成的HFET (以下记作GaN-HFET)与由Si形成的半导体器件相比较，耐压和导通电阻的权衡的关系改善，具有高耐压、低导通电阻。但是，GaN-HFET因压电极化而常时形成沟道，所以成为常开(normal on)型的半导体器件。一般而言，电源、变换器等电力设备中所使用的功率半导体器件，从确保该电力设备的安全性这点来看，要求是常关(normal off)型的半导体器件。于是，通过将 GaN-HF ET与由Si形成的常关型的MOSFET进行串叠(cascode)连接，使用由GaN-HFET构成的虚拟的常关型的氮化物半导体器件。该虚拟地成为常关型的氮化物半导体器件，由于栅漏间电容小，所以易于产生开关引起的噪声。期望能够抑制产生开关引起的噪声的常关型的氮化物半导体器件。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供常关型的氮化物半导体器件，能抑制开关噪声的发生。本专利技术的实施方式的氮化物半导体器件，具备第I半导体层、第2半导体层、导电性基板、第I电极、第2电极和控制电极。第I半导体层具有第I表面和与第I表面相反一侧的第2表面，由未掺杂的AlxGahN(C) < x < I)构成。第2半导体层与第I半导体层的第 I表面直接接合，由未掺杂或者η型的AlyGai_yN(0 < y彡l，x < y)构成。导电性基板与设置在第I半导体层的第2表面侧的第I半导体层电连接。第I电极和第2半导体层的与第 I半导体层相反一侧的表面电连接地设置。第2电极与第2半导体层的上述表面电连接地设置。控制电极设置于在第I电极和第2电极之间的第2半导体层的上述表面上。第I电极与由Si形成的MOSFET的漏电极电连接。控制电极与上述MOSFET的源电极电连接。导电性基板与上述MOSFET的栅电极电连接。根据本专利技术的实施方式，可以提供能抑制开关噪声的发生的常关型的氮化物半导体器件。附图说明图1是示出本专利技术的第I实施方式涉及的氮化物半导体器件的一部分的示意剖面图。 图2是本专利技术的第I图3是本专利技术的第2图4是本专利技术的第3图5是本专利技术的第4图6是本专利技术的第5图7是本专利技术的第6实施方式涉及的氮化物半导体器件的要部等价电路。实施方式涉及的氮化物半导体器件的要部等价电路。实施方式涉及的氮化物半导体器件的要部示意剖面图。实施方式涉及的氮化物半导体器件的要部示意剖面图。实施方式涉及的氮化物半导体器件的要部示意剖面图。实施方式涉及的氮化物半导体器件的要部示意剖面图。具体实施例方式以下，参照附图来说明本专利技术的实施方式。实施例中的说明中使用的图，是用于容易地进行说明的示意性图，图中的各要素的形状、尺寸、大小关系等，在实际实施中不限于一定和附图所示一样，能在得到本专利技术的効果的范围内适当变更。(第I实施方式)使用图1及图2，说明第I实施方式涉及的氮化物半导体器件。图1示意地示出本实施方式涉及的氮化物半导体器件100的一部分的剖面图。图2示出本实施方式涉及的氮化物半导体器件100的要部的等价电路。本实施方式涉及的氮化物半导体器件的一部分具备如图1所示的GaN-HFET101。GaN-HFETlOl具备GaN沟道层4(第I半导体层)、AlGaN势垒层5 (第2半导体层)、AlGaN缓冲层3、p型Si基板2 (导电性基板)、源电极6 (第I电极)、漏电极8(第2电极)和栅电极7(控制电极)。GaN沟道层4具有第I表面和与第I表面相反一侧的第2表面，以未掺杂的方式形成。沟道层4不限于GaN，也可以为AlxGahN(O ^ x < I)的组成式所表示的氮化物半导体层。在本实施方式中，以GaN为例进行说明。AlGaN势垒层5与GaN沟道层4的第I表面直接接合地设置，未掺杂或者掺杂成η型地形成。AlGaN势鱼层5为能用AlyGa1J(O < y ^ I, x < y)的组成式表示的氮化物半导体层，是与沟道层4相比较，Al组成还高的氮化物半导体层。AlGaN势垒层5的带隙比GaN沟道层4的带隙还宽。AlGaN势垒层5和GaN沟道层4形成异质结。P型Si基板2与在GaN沟道层4的第2表面侧隔着AlGaN缓冲层3而设置的N沟道层4电连接。AlGaN缓冲层3形成为未掺杂或者掺杂成P型。AlGaN缓冲层3不限于AlN和GaN的混晶，也可以是反复置层了 AlN和GaN的置层构造。p型Si基板2不限于Si,也可以为SiC等其它导电性的半导体基板。源电极6和AlGaN势鱼层5的与GaN沟道层相反一侧的表面电连接地设置。漏电极8与AlGaN势垒层5的上述表面电连接地设置。源电极6及漏电极8形成为沿着与GaN沟道层4的第I表面平行的第I方向(与图中的纸面垂直的方向)呈条纹状地延伸，并与AlGaN势垒层5欧姆接触。栅电极7被设置于在源电极6和漏电极8之间的AlGaN势鱼层5的上述表面上。栅电极7被形成为与源电极6及漏电极8同样沿着上述第I方向呈条纹状地延伸。栅电极7与AlGaN势垒层5直接接触，成为肖特基接触。并且，栅电极7隔着栅极绝缘膜而形成在AlGaN势垒层5之上，来代替栅电极7与AlGaN势垒层5进行肖特基接触是可能的。无论是哪个，都可以通过在栅电极7上施加电压，而对在栅电极7正下方的AlGaN势垒层5和GaN沟道层4的界面所形成的二维电子气体浓度进行调节，并对在源电极6及漏 电极8间流动的电流进行控制。背面电极I和P型Si基板2的与GaN沟道层4相反一侧的表面电连接，与P型Si基板欧姆接触。在GaN-HFETlOl中，通过AlGaN势垒层5的压电效应，在AlGaN势垒层5和GaN沟道层4的界面形成高浓度的二维电子气体。在未被施加栅极电压的状态下，该二维电子气体也形成将源电极6和漏电极8电连接的沟道层，成为导通状态。即，GaN-HFETlOl是常开型的半导体器件。而且，GaN-HFETlOl具有p型Si基板2和AlGaN势垒层5的叠层构造。AlGaN势垒层5以未掺杂来形成也是高电阻的η型半导体。因此，GaN-HFETlOl在叠层方向上形成ρ-η结，具有由此引起的寄生电容Cs。通过调节AlGaN缓冲层3、GaN沟道层4的厚度和杂质浓度、漏电极8及背面电极I的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物半导体器件，其特征在于，具备：第1半导体层，具有第1表面和与上述第1表面相反一侧的第2表面，由未掺杂的AlxGa1?xN构成，其中，0≤x＜1，第2半导体层，与上述第1表面直接接合，由未掺杂或者n型的AlyGa1?yN构成，其中，0＜y≤1，x＜y，导电性基板，设置在上述第1半导体层的上述第2表面侧，与上述第1半导体层电连接，第1电极，和上述第2半导体层的与上述第1半导体层相反一侧的表面电连接而设置，第2电极，与上述第2半导体层的上述表面电连接而设置，控制电极，设置于在述第1电极和上述第2电极之间的上述第2半导体层的上述表面上，及背面电极，和上述导电性基板的与上述第1半导体层相反一侧的表面电连接；上述第1电极与由Si形成的MOSFET的漏电极电连接，上述控制电极与上述MOSFET的源电极电连接，上述导电性基板具有p型的导电型，经由上述背面电极而与上述MOSFET的上述栅电极电连接，还具备：第1端子，与上述第2电极电连接，第2端子，与上述MOSFET的上述栅电极电连接，及第3端子，与上述MOSFET的上述源电极电连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤涉，齐藤泰伸，藤本英俊，吉冈启，大野哲也，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：