场效应晶体管的制作方法_5

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的样本的源极-漏极间的寄生电容Cds (pF)减少约23%。
[0186]如上所述,通过使上述第二实施方式中的源极-漏极间的寄生电容减少23%,能够使作为功率器件的输出损失的指标之一的Coss减少21 %。由此,能够实现低损失的GaNHFETo其中,上述Coss是将源极-漏极间的容量Cds与栅极-漏极间的容量Cdg相加而得到的,因此被称为输出电容。
[0187]此外,虽然在上述第二实施方式中,使层间绝缘膜的厚度与上述比较例的层间绝缘膜的厚度相同,但是在上述第二实施方式中,通过使层间绝缘膜的厚度比上述比较例的层间绝缘膜的厚度厚,能够使源极-漏极间的寄生电容减少至比较例的源极-漏极间的寄生电容的40%。
[0188](级联连接电路)
[0189]图9是表示将上述第一?第三实施方式中任一方式的常导通型的GaN类的异质结场效应晶体管201与常截止型的Si类的MOS型的场效应晶体管202级联连接而成的半导体器件的电路的电路图。
[0190]上述常导通型的GaN类的异质结场效应晶体管201中,漏极被供给电源电压Vdd,栅极被供给接地电压,源极与上述常截止型的Si类的MOS型的场效应晶体管202的漏极电连接。另外,上述常截止型的Si类的MOS型的场效应晶体管202中,栅极被施加控制电压Vg,源极被供给接地电压。
[0191]在该半导体器件中,当电源电压Vdd的供给开始时,上述常导通型的GaN类的异质结场效应晶体管201的栅极电压为0V,该异质结场效应晶体管201为导通状态。在此,从对上述常截止型的Si类的MOS型的场效应晶体管202的栅极施加有超过阈值的控制电压Vg的导通状态,施加OV的控制电压Vg,使MOS型的场效应晶体管202成为截止状态。
[0192]此时,电流从电源电压Vdd经导通状态的GaN类的异质结场效应晶体管201流动到MOS型的场效应晶体管202的源极-漏极间的寄生电容Cds2。由此,GaN类的场效应晶体管201的源极电压上升。
[0193]接着,当上述GaN类的场效应晶体管201的源极电压变得比该GaN类的场效应晶体管201的阈值的绝对值大时,上述GaN类的场效应晶体管201截止。这样一来,电流从电源电压Vdd向上述GaN类的场效应晶体管201的源极-漏极间的寄生电容Cdsl流动,GaN类的场效应晶体管201的漏极电压上升。
[0194]当上述GaN类的场效应晶体管201的漏极电压上升时,根据电容耦合比,中点电位Vm也上升。
[0195]在此,根据上述实施方式的GaN类的场效应晶体管201,能够减少源极-漏极间的寄生电容Cdsl,因此能够减少电容耦合比,能够抑制截止时的漏极电压的上升,能够抑制栅极电压的上升,能够抑制中点电位Vm的上升。由此,能够防止耐压低的Si类的MOS型的场效应晶体管202因中点电位Vm的上升而破损(或者劣化)。
[0196](级联连接电路中的截止时电压波形的测定结果)
[0197]在图9的级联电路图中,将上述第二实施方式的GaNHFET(图3)作为上述常导通型的GaN类的异质结场效应晶体管201的实施例的级联连接电路中的截止时电压波形的测定结果,在图10中用实线表示。此外,图10的横轴表示上述常导通型的GaN类的异质结场效应晶体管201截止后经过的时间。
[0198]图10中用实线表示的曲线Vm表示上述实施例的中点电位Vm的截止时波形。另夕卜,用实线表示的曲线Vds表示上述场效应晶体管201的漏极-源极间的电压的截止时波形。
[0199]另外,在图9的级联电路图中,将上述第二实施方式的比较例(图7)作为常导通型的GaN类的异质结场效应晶体管201的比较例的级联连接电路中的截止时电压波形的测定结果,在图10中用虚线表示。图10中用虚线表示的曲线Vm表示上述比较例的中点电位Vm的截止时波形。
[0200]从图10的测定结果可知,通过使用了本实施例的级联电路,能够使中点电位Vm的最大值为24V,能够从使用了上述比较例的级联电路的中点电位Vm的最大值32V减少25%。
[0201]此外,在上述实施方式中,对将GaN层和AlGaN层依次层叠在Si衬底上的异质结场效应晶体管进行了说明,但是作为衬底可以使用蓝宝石衬底、SiC衬底,也可以使氮化物半导体层在蓝宝石衬底、SiC衬底上生长,也可以以使AlGaN层在GaN衬底上生长等的方式使氮化物半导体层在由氮化物半导体形成的衬底上生长。另外,可以适当地在衬底与各层间形成缓冲层。另外,也可以在不掺杂GaN层与不掺杂AlGaN层之间形成由AlN制作而成的异质结改善层。另外,也可以在上述不掺杂AlGaN层上形成GaN间隙层。
[0202]另外,在上述实施方式中,对分别具有多个源极电极和漏极电极的指状的GaN类的异质结场效应晶体管进行了说明,但本发明的场效应晶体管不限于此,可以将本发明应用于具有一组栅极电极、源极电极和漏极电极的场效应晶体管。另外,本发明不限于GaN类的异质结构造的场效应晶体管,也能够应用于Si类的场效应晶体管。
[0203]另外,在上述第一实施方式(图1)中,上述漏极电极焊盘15在相邻的长度方向部22间具有使源极电极38露出的缺口 501、502和开口 503,上述源极电极焊盘16在相邻的长度方向部26间具有使漏极电极37露出的缺口 504、505和开口 506,但是,也可以仅上述漏极电极焊盘15和源极电极焊盘16中的任一方仅具有上述缺口和开口中的上述缺口。通过上述漏极电极焊盘15具有上述缺口 501、502的结构,能够减少上述漏极电极焊盘15与源极电极38之间的寄生电容,通过上述源极电极焊盘16具有上述缺口 504、505的结构,能够减少上述源极电极焊盘16与漏极电极37之间的寄生电容。
[0204]另外,在上述第二实施方式(图3)中,上述漏极电极焊盘65在相邻的长度方向部72间具有使源极电极88露出的缺口 601、602和开口 603、604,上述源极电极焊盘66在相邻的长度方向部76间具有使漏极电极87露出的缺口 605、606和开口 607、608,但也可以仅上述漏极电极焊盘65和源极电极焊盘66中的任一方仅具有上述缺口和开口中的上述缺口。通过上述漏极电极焊盘65具有上述缺口 601、602的结构,能够减少上述漏极电极焊盘65与源极电极88之间的寄生电容,通过上述源极电极焊盘66具有上述缺口 605、606的结构,能够减少上述源极电极焊盘66与漏极电极87之间的寄生电容。
[0205]另外,上述第三实施方式(图5)中,上述漏极电极焊盘115在相邻的长度方向部122,123间具有使源极电极138露出的缺口 701,上述源极电极焊盘116在相邻的长度方向部126、127间具有使漏极电极137露出的缺口 702,但也可以仅上述漏极电极焊盘115和源极电极焊盘116中的任一方具有上述缺口。通过上述漏极电极焊盘115具有上述缺口 701的结构,能够减少上述漏极电极焊盘115与源极电极138之间的寄生电容,通过上述源极电极焊盘116具有上述缺口 702的结构,能够减少上述源极电极焊盘116与漏极电极137之间的寄生电容。
[0206]另外,在上述实施方式中,形成到达不掺杂GaN层的凹槽,在该凹槽形成有漏极电极和源极电极作为欧姆电极,但是也可以不形成上述凹槽而在上述不掺杂GaN层上的不掺杂AlGaN层上形成漏极电极和源极电极,通过使不掺杂AlGaN层的层厚变薄,而使漏极电极与源极电极成为欧姆电极。
[0207]另外,在上述实施方式中,用TiN制作栅极电极,但也可以用WN制作。另外,也可以用Ti/Au或Ni/Au制作栅极电极。另外,在上述实施方式中,该漏极电极和源极电极作为一个例子采用Ti/Al/TiN电极,但也可以采用Ti/Al电极,也可以采用Hf/Al电极,还可以采用Ti/AlCu/TiN电极。另外,作为上述漏极电极、源极电极,可以采用在Ti/Al或者Hf/Al上层叠Ni/Au而成的电极,也可以采用在Ti/Al或者Hf/Al上层叠Pt/Au而成的电极,还可以采用在Ti/Al或者Hf/Al上层叠Au而成的电极。
[0208]另外,在上述实施方式中,用SiN制作保护膜,但是也可以用Si02、Al203等制作,也可以采用在SiN膜上层叠S12膜而成的层叠膜。
[0209]另外,本发明的场效应晶体管中的GaN类层叠体可以包含由AlxInYGai_x_YN(X彡0,Y ^ 0,0 ^ X+Y〈l)表示的GaN类半导体层。S卩,GaN类层叠体可以包含AlGaN、GaN、InGaN等。
[0210]另外,在上述实施方式中,对常导通型的异质结场效应晶体管进行了说明,但是可以将本发明应用于常关闭类型的异质结场效应晶体管。另外,本发明不限于异质结场效应晶体管,也可以应用于横向型连接FET、横向型功率MOSFET等的载流子沿衬底面在横向上移动的场效应晶体管。
[0211]对本发明的具体的实施方式进行了说明,但是本发明不限于上述实施方式,在本发明的范围内能够进行各种变更来进行实施。
[0212]附图标记说明
[0213]1、51、101 Si 衬底
[0214]2、52、102 不掺杂 GaN 层
[0215]3,53,103 不掺杂 AlGaN 层
[0216]6,56,106 二维电子气
[0217]7、57、107 保护膜
[0218]8、58、108层间绝缘膜
[0219]11、61、111漏极电极基部
[0220]12、62、112源极电极基部
[0221]13、63、113 栅极电极
[0222]15、65、115漏极电极焊盘
[0223]16、66、116源极电极焊盘
[0224]21、27、71、77 接合部
[0225]22、26、72、76、122、123、126、127 长度方向部
[0226]23、25、28、29 连结部
[0227]73B、75B、79B、80B 第一连结部
[0228]73A、75A、79A、80A 第二连结部
[0229]24、30、74、81、124、130 通孔
[0230]35、85、135漏极电极配线
[0231]36、86、136源极电极配线
[0232]37、87、137 漏极电极
[0233]38、88、138 源极电极
[0234]73A-1、73B-1、75A-1、75B-1、79A-1、79B-1、80A-1、80B-1 第一部分
[0235]73A-2、73B-2、75A-2、75B-2、79A-2、79B-2、80A-2、80B-2 第二部分<
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