[发明专利]半导体装置

说明书

半导体装置具有导电性的基板(1)、沟道形成层、第一电极(4)、以及第二电极(5)。沟道形成层形成在基板上，至少具备一个具有构成漂移区域的第一GaN系半导体层(2)以及与第一GaN系半导体层相比带隙能量更大的第二GaN系半导体层(3)的异质结构造。包含第一GaN系半导体层的极化所带来的电荷在内，第一GaN系半导体层及第二GaN系半导体层所含的电荷的总固定电荷量被设为0.5×10¹³～1.5×10¹³cm^‑2的范围内。由此，在半导体装置中，实现击穿电压的提高及导通电阻的降低。

关联申请的相互参照

本申请基于2015年9月22日申请的日本申请号2015－186166号和2016年2月2日申请的日本申请号2016－18265号，在此引用其记载内容。

技术领域

本公开涉及一种在导电性的基板之上具备在氮化镓(以下称为GaN)之上层叠氮化铝镓(以下称为AlGaN)等由第一GaN系半导体层及第二GaN系半导体层形成的异质结构造的半导体装置。

背景技术

一般来说，在具有异质结构造的横式器件中，由于击穿电压与导通电阻之间存在权衡的关系，因此若改善一方，则另一方处于牺牲的趋势。因此，为了实现半导体元件的特性的进一步的提高，需要改善击穿电压与导通电阻之间的权衡的关系。

对此，在专利文献1中提出了能够改善击穿电压与导通电阻之间的权衡的关系的元件构造。具体而言，在二极管、晶体管等半导体元件中，通过设为使漂移区域的二维电子气(以下称为2DEG)以及二维空穴气(以下称为2DHG)的量为相同的构造，实现了耐压特性、换句话说是击穿电压的提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5344445号公报

发明内容

然而，上述构造有效仅限于基板是绝缘体的情况，对于在导电性的基板之上形成有异质结构造的结构的GaN器件来说，不能实现击穿电压的提高。

本公开的目的在于提供一种在导电性的基板之上形成GaN器件的半导体装置中，实现击穿电压的提高及导通电阻的降低。

根据本公开的一个方式，半导体装置具有导电性的基板、沟道形成层、第一电极、以及第二电极。沟道形成层形成在基板上，至少具备一个具有构成漂移区域的第一GaN系半导体层以及与第一GaN系半导体层相比带隙能量更大的第二GaN系半导体层的异质结构造。第一电极以及第二电极与第二GaN系半导体层相接地形成，并相互分离地形成。第一电极与第二电极之间的距离比第一GaN系半导体层以及第二GaN系半导体层异质结构造的厚度长。

半导体装置在第一GaN系半导体层与第二GaN系半导体层的界面中的第一GaN系半导体层一侧形成因极化而生成的2DEG所形成的载流子，从而流过电流。包含第一GaN系半导体层的极化所带来的电荷在内，第一GaN系半导体层及第二GaN系半导体层所含的电荷的总固定电荷量被设为0.5×10¹³～1.5×10¹³cm^-2的范围内。

这样，即使在导电性的基板之上具备GaN器件的半导体装置中，也能够实现击穿电压的提高、换句话说是耐压提高。因此，通过使用2DEG沟道能够实现低导通电阻，因此能够成为可实现击穿电压的提高及导通电阻的降低的半导体装置。

附图说明

关于本公开的上述目的及其它目的、特征、优点通过参照附图及下述的详细记述，会变得更明确。在附图中：

图1是本公开的第一实施方式的半导体装置的剖面图。

图2是表示GaN层的表面附近的总固定电荷量为小于0.5×10¹³cm^-2的情况下的电位分布的模拟结果的图。