專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，尤其涉及具有晶體管和整流元件的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
已知使用氮化鎵(GaN)類化合物半導(dǎo)體的高電子遷移率晶體管(HEMT :high electron mobility transistor)。HEMT具有較低的電阻值和較高的擊穿電壓，因此作為電力用途，具體而言用于電源電路。下述專利文獻(xiàn)1公開了具有引導(dǎo)逆向電流以防止異極性電壓噪聲的反并聯(lián)二極管的HEMT。通過附加該二極管，能防止異極性電壓噪聲導(dǎo)致的HEMT的損傷和破壞。專利文獻(xiàn)1所公開的HEMT在支撐體上具有將第IIII族氮化物半導(dǎo)體(GaN)和第 2III族氮化物半導(dǎo)體(AlGaN)層疊而成的異質(zhì)結(jié)，在第2III族氮化物半導(dǎo)體上具有彼此離開的第1電源電極(源電極)和第2電源電極(漏電極)，在該第1電源電極與第2電源電極之間具有柵結(jié)構(gòu)。二極管將HEMT的第2電源電極用作陰電極，具有該陰電極和在柵極結(jié)構(gòu)的相反側(cè)離開陰電極配置的肖特基電極。亦即采用的是在HEMT附加了體二極管的功能的結(jié)構(gòu)。在以具有高速動(dòng)作且具有高耐壓的GaN類半導(dǎo)體器件為前提的情況下，二極管也需要高速動(dòng)作，因此二極管采用的是陽電極使用肖特基電極的肖特基勢(shì)壘二極管(SBD)。另外，專利文獻(xiàn)1公開了具有其他結(jié)構(gòu)的二極管。該二極管同樣將該第2電源電極(漏電極)用作陰電極，具有該陰電極和配置于該陰電極與柵結(jié)構(gòu)之間的肖特基電極。該二極管同樣為肖特基勢(shì)壘二極管。專利文獻(xiàn)1日本特開2006-310769號(hào)公報(bào)在上述專利文獻(xiàn)1所公開的附加了反并聯(lián)二極管的HEMT中，沒有考慮到以下各
點(diǎn)ο附加給前者的HEMT的二極管將陰電極兼用作HEMT的第2電源電極，而將肖特基電極(陽電極)配設(shè)于與HEMT區(qū)域不同的區(qū)域。具有這種結(jié)構(gòu)的二極管具備獨(dú)立于HEMT 的電流路徑，能將HEMT和二極管的結(jié)構(gòu)和性能都設(shè)定為最佳，具有設(shè)計(jì)制造的自由度。然而由于分別設(shè)置HEMT的區(qū)域和二極管的區(qū)域，因此半導(dǎo)體裝置的面積使用效率較差。另一方面，附加給后者的HEMT的二極管將陰電極兼用作HEMT的第2電源電極，將肖特基電極配設(shè)于HEMT區(qū)域，因此面積使用效率較好。然而由于將HEMT的電流路徑的一部分用作二極管的電流路徑，因此難以在不使HEMT的特性變差的情況下實(shí)現(xiàn)二極管的低 Vf化，設(shè)計(jì)制造方面缺少自由度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述課題而完成的。因此本發(fā)明提供一種能夠提升面積使用效率，同時(shí)維持晶體管的特性，還能實(shí)現(xiàn)整流元件的低Vf化的半導(dǎo)體裝置。為了解決上述課題，本發(fā)明實(shí)施例涉及的特征為，半導(dǎo)體裝置具有整流元件和晶體管，其中，該整流元件具有電流路徑；第1主電極，其配設(shè)于電流路徑的一端，具有整流作用；第2主電極，其配設(shè)于電流路徑的另一端；以及第1輔助電極，其配設(shè)于電流路徑中的第1主電極與第2主電極之間，順向電壓大于第1主電極，該晶體管具有電流路徑；第3 主電極，其在電流路徑的一端沿著與電流路徑交叉的方向離開第1主電極配設(shè)；控制電極， 其圍繞第3主電極的周圍配設(shè)；以及第2主電極。實(shí)施例的特征涉及的半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選電流路徑中的第2主電極與第1輔助電極之間在整流元件和晶體管各自中是共享的。實(shí)施例的特征涉及的半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選電流路徑中的第1主電極與第1輔助電極之間被用作整流元件的電流路徑，電流路徑中的第3主電極與隔著控制電極的第1輔助電極之間被用作晶體管的電流路徑。實(shí)施例的特征涉及的半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選整流元件的第1主電極和晶體管的第3 主電極以及控制電極在與電流路徑交叉的方向上交替地排列有多個(gè)。實(shí)施例的特征涉及的半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選整流元件的第1主電極、晶體管的第3主電極以及第1輔助電極相互電連接，第1主電極、第3主電極以及第1輔助電極被設(shè)定為相同電位。實(shí)施例的特征涉及的半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選晶體管是將二維電子氣溝道作為電流路徑的晶體管，第1主電極是隔著化合物半導(dǎo)體配設(shè)于二維電子氣溝道上的肖特基電極、與二維電子氣溝道直接連接的肖特基電極以及包含pn電極和利用了電場(chǎng)效應(yīng)的歐姆電極的復(fù)合電極中的任意一個(gè)，第1輔助電極是P型半導(dǎo)體電極或MIS型電極。實(shí)施例的特征涉及的半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選該半導(dǎo)體裝置還在電流路徑中的第2主電極與第1輔助電極之間具有第2輔助電極，該第2輔助電極電連接到第2主電極上，被設(shè)定為與該第2主電極相同的電位。實(shí)施例的特征涉及的半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選該半導(dǎo)體裝置還在電流路徑中的第1輔助電極與第2主電極之間具有場(chǎng)板(field plate)，該場(chǎng)板電連接到第1輔助電極上，被設(shè)定為與第1輔助電極相同的電位。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種能夠提升面積使用效率，同時(shí)維持晶體管的特性，還能實(shí)現(xiàn)整流元件的低Vf化的半導(dǎo)體裝置。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置的主要部分俯視圖。圖2是沿圖1所示的F2-F2線切斷后的半導(dǎo)體裝置的晶體管的示意剖面圖。圖3是沿圖1所示的F3-F3線切斷后的半導(dǎo)體裝置的整流元件的示意剖面圖。圖4是包含圖2所示的半導(dǎo)體裝置的晶體管和整流元件的整體的等效電路圖。圖5是表示圖1所示的半導(dǎo)體裝置的逆向電壓施加狀態(tài)的電流流向的主要部分俯視圖。圖6是表示圖1所示的半導(dǎo)體裝置的逆向電壓施加狀態(tài)的電流流向的主要部分俯視圖。圖7是表示圖1所示半導(dǎo)體裝置的順向電壓施加狀態(tài)的電流流向的示意性剖面圖。圖8是本發(fā)明實(shí)施例2涉及的半導(dǎo)體裝置的整流元件的示意剖面圖。
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圖9是本發(fā)明實(shí)施例3涉及的半導(dǎo)體裝置的主要部分俯視圖。圖10是沿著圖9所示F10-F10線切斷后的半導(dǎo)體裝置的整流元件的示意剖面圖。圖11是本發(fā)明實(shí)施例4涉及的半導(dǎo)體裝置的主要部分俯視圖。圖12是沿著圖11所示F12-F12線切斷后的半導(dǎo)體裝置的晶體管的示意剖面圖。圖13是沿著圖11所示F13-F13線切斷后的半導(dǎo)體裝置的整流元件的示意剖面圖。圖14是搭載于圖11所示的半導(dǎo)體裝置的共源極型交流開關(guān)的等效電路圖。圖15是本發(fā)明實(shí)施例5涉及的半導(dǎo)體裝置的主要部分俯視圖。圖16是沿著圖15所示F16-F16線切斷后的半導(dǎo)體裝置的晶體管的示意剖面圖。圖17是沿著圖15所示F17-F17線切斷后的半導(dǎo)體裝置的整流元件的示意剖面圖。圖18是本發(fā)明實(shí)施例6涉及的半導(dǎo)體裝置的主要部分俯視圖。圖19是沿著圖18所示F19-F19線切斷后的半導(dǎo)體裝置的晶體管的示意剖面圖。圖20是沿著圖18所示F20-F20線切斷后的半導(dǎo)體裝置的整流元件的示意剖面圖。圖21是搭載于圖18所示的半導(dǎo)體裝置的共漏極型交流開關(guān)的等效電路圖。圖22是本發(fā)明實(shí)施例7涉及的半導(dǎo)體裝置的主要部分剖面圖。圖23是實(shí)施例7的變形例涉及的半導(dǎo)體裝置的主要部分俯視圖。符號(hào)說明1半導(dǎo)體裝置；11第1主電極；IlA第1電極；IlBUlC第2電極；12第2主電極； 13第3主電極；14控制電極；140控制電極布線；150場(chǎng)板；15第1輔助電極；16第2輔助電極；17鈍化膜；2基板；3緩沖層；4半導(dǎo)體功能層；41第1半導(dǎo)體層；41R、42R、42R2凹槽； 42第2半導(dǎo)體層；43電流路徑；43C陰極區(qū)域；43D漏極區(qū)域；T晶體管；D整流元件；D2反向阻止用整流元件；P1-P3端子
具體實(shí)施例方式接著參照

本發(fā)明的實(shí)施例。在如下附圖的內(nèi)容中，對(duì)相同或類似部分賦予相同或類似的符號(hào)。其中，附圖為示意性內(nèi)容，并非現(xiàn)實(shí)情況。另外，附圖彼此之間存在包含各自尺寸的關(guān)系和比率不同的部分的情況。另外，如下所示的實(shí)施例舉例示出的是用于具體表現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)思想的裝置和方法，本發(fā)明的技術(shù)思想并非用于將各構(gòu)成部件的配置等限于下述內(nèi)容。本發(fā)明的技術(shù)思想能夠在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)實(shí)施各種變更。(實(shí)施例1)本發(fā)明的實(shí)施例1說明將本發(fā)明用于設(shè)晶體管為HEMT、附加給該HEMT的整流元件為肖特基勢(shì)壘二極管的半導(dǎo)體裝置的例子。半導(dǎo)體裝置的器件結(jié)構(gòu)如圖1至圖3所示，實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置1具有整流元件D和晶體管T，其中該整流元件D具有電流路徑43、配設(shè)于電流路徑43的一端(圖1至圖3中的左側(cè))且具備整流作用的第1主電極11、配設(shè)于電流路徑43的另一端(圖1至圖3中的右側(cè))的第2主電極12、配設(shè)于電流路徑43中第1主電極11與第2主電極12之間且順向電壓大于第1 主電極11的第1輔助電極15，該晶體管T具有電流路徑43、在電流路徑43的一端沿著與電流路徑43交叉的方向離開第1主電極11配設(shè)的第3主電極13、圍繞第3主電極13的周圍配設(shè)的控制電極14、第2主電極12。其中，實(shí)施例1中搭載于半導(dǎo)體裝置1的晶體管 T是η溝道導(dǎo)電型ΗΕΜΤ，整流元件D是肖特基勢(shì)壘二極管(SBD)。半導(dǎo)體基 板1將用作支撐體以及結(jié)晶生長(zhǎng)基板的基板2作為基底使用，在該基板 1上配設(shè)有依次層疊的緩沖層3和半導(dǎo)體功能層4。實(shí)施例1中在基板2使用硅單晶半導(dǎo)體基板(Si基板)。并且基板2不限于該例子，例如基板2可使用藍(lán)寶石基板、碳化硅基板 (SiC基板)、GaN基板等。緩沖層3具有對(duì)基板2與半導(dǎo)體功能層4的結(jié)晶性進(jìn)行匹配的功能。實(shí)施例1中， 緩沖層3通過III族氮化物類半導(dǎo)體材料構(gòu)成。代表性的III族氮化物類半導(dǎo)體可通過 AlxInyGa1^yN(0 ^ χ ^ UO ^ y ^ UO ^ x+y ^ 1)來表現(xiàn)。雖然不限于該結(jié)構(gòu)，然而本實(shí)施例在緩沖層3使用的是將GaN層和AlN層交替層疊多層而成的復(fù)合膜。實(shí)施例1中，半導(dǎo)體功能層4構(gòu)成為層疊于緩沖層3上的第1半導(dǎo)體層41與層疊于該第1半導(dǎo)體層41上的第2半導(dǎo)體層42的層疊結(jié)構(gòu)。第1半導(dǎo)體層41由氮化物類半導(dǎo)體層、具體是GaN層構(gòu)成。第1半導(dǎo)體層41作為載流子傳輸層發(fā)揮作用。在實(shí)施例1中， 在晶體管T使用η溝道導(dǎo)電型ΗΕΜΤ，因此載流子為電子，第1半導(dǎo)體層41作為電子傳輸層發(fā)揮作用。第2半導(dǎo)體層42由具有比氮化物類半導(dǎo)體層、具體是第1半導(dǎo)體層41的晶格常數(shù)小的晶格常數(shù)，而且具有比第1半導(dǎo)體層41的帶隙大的帶隙的AlGa層構(gòu)成。第2半導(dǎo)體層42作為載流子供給層發(fā)揮作用，在實(shí)施例1中作為電子供給層發(fā)揮作用。在第1半導(dǎo)體層41與第2半導(dǎo)體層42的異質(zhì)結(jié)附近，在第1半導(dǎo)體層41生成電流路徑43。電流路徑43在實(shí)施例1中為二維載流子氣溝道、具體為二維電子氣(2DEG two-dimensional electron gas)溝道。在圖1至圖3中，電流路徑43從左側(cè)向右側(cè)沿著 X方向延伸。電流路徑43作為電流(或電子或空穴)朝X方向或朝X方向的反方向流動(dòng)的溝道區(qū)域發(fā)揮作用。與電流路徑43 (的延伸方向)交叉的方向在實(shí)施例1中為與X方向正交的Y方向，而本發(fā)明不限于該方向，也可以是與X方向呈銳角或鈍角交叉的方向。其中，不一定限定于該數(shù)值，在實(shí)施例1中，用于半導(dǎo)體裝置1的第1半導(dǎo)體層的膜厚例如被設(shè)定為0. 5 μ m 10. 0 μ m，此處使用的是GaN層，因此該GaN層的膜厚例如被設(shè)定為2. 5 μ m 3. 5 μ m。第2半導(dǎo)體層42的AlGaN層的膜厚例如被設(shè)定為5. Onm 100. Onm。整流元件的器件結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，整流元件D的第1主電極11具有作為陽電極的功能，不通過肖特基勢(shì)壘而電連接在電流路徑43的一端。構(gòu)成該第1主電極11的肖特基勢(shì)壘的電極材料可使用例如具有IOnm 50nm的膜厚的Ni層與層疊于該Ni層上且例如具有IOOnm IOOOnm的膜厚的Au層的層疊膜。雖然并不限于如下所述的平面形狀，然而如圖1所示，第1主電極11的平面形狀構(gòu)成為將X方向的邊設(shè)定得比Y方向的邊長(zhǎng)的長(zhǎng)方形形狀。并且為了微細(xì)化半導(dǎo)體裝置1， 優(yōu)選縮短第1主電極11與第1輔助電極15之間的距離，第1主電極11的平面形狀可以按照需要設(shè)定為正方形形狀、五邊形以上的多邊形形狀或圓形、橢圓形等。
整流元件D的第2主電極12是陰電極，通過歐姆接觸而電連接到電流路徑43的另一端。該第2主電極12的構(gòu)成歐姆接觸的電極材料可使用例如具有IOnm 50nm的膜厚的Ti層與層疊于該Ti層上且例如具有IOOnm IOOOnm的膜厚的Al層的層疊膜。如圖 1所示，第2主電極12的平面形狀構(gòu)成為將Y方向的長(zhǎng)度尺寸設(shè)定得比X方向的寬度尺寸長(zhǎng)的帶形狀。第 1輔助電極15如上所述具有比第1主電極11的順向電壓大的順向電壓，而且還具有比第1主電極11的漏電流小的漏電流。換言之，第1輔助電極15具有當(dāng)相對(duì)提高第1主電極11和第1輔助電極15與第2主電極12之中某一方的電位時(shí)，經(jīng)由第1輔助電極15流過的電流比經(jīng)由第1主電極11流過的電流小的特性。第1輔助電極15與第1主電極11電連接(短路)，第1輔助電極15和第1主電極11被設(shè)定為相同電位。晶體管T 是η溝道導(dǎo)電型ΗΕΜΤ，電流路徑43是二維電子氣溝道，因此該第1輔助電極15由具有上述特性的例如P型半導(dǎo)體電極或MIS (金屬-絕緣體-半導(dǎo)體)型電極構(gòu)成。如圖1所示，第1輔助電極15的平面形狀構(gòu)成為將Y方向的長(zhǎng)度尺寸設(shè)定得比X 方向的寬度尺寸長(zhǎng)的帶形狀。該第1輔助電極15延伸的方向(Y方向)與第2主電極12 的延伸方向(Y方向)為相同方向，第1輔助電極15與第2主電極12平行配設(shè)。后面會(huì)敘述一個(gè)例子中的尺寸，而為了確保耐壓，第1輔助電極15與第2主電極12之間在X方向的離開距離被設(shè)定為大于第1輔助電極15與第1主電極11 (或控制電極14)在X方向的離開距離。晶體管的器件結(jié)構(gòu)晶體管T的第3主電極13是源電極，通過歐姆接觸電連接到電流路徑43的一端。 第3主電極13與第1輔助電極15電連接(短路)，第3主電極13與第1輔助電極15被設(shè)定為相同電位。由于第1輔助電極15與第1主電極11之間被電連接起來，因此第3主電極13、第1主電極11和第1輔助電極15被設(shè)定為相同電位。在實(shí)施例1中，第3主電極13由與第2主電極12相同的電極材料構(gòu)成。另外，第3主電極13與第2主電極12是通過制造流程中的相同工序形成的。如圖1所示，第3主電極13的平面形狀構(gòu)成為將X方向的邊設(shè)定得比與第1輔助電極15相對(duì)的Y方向的邊短的長(zhǎng)方形形狀。第3主電極13的平面形狀與第1主電極11的平面形狀同樣不限于本例。晶體管T的控制電極14是柵電極，不通過肖特基接觸地配設(shè)于電流路徑43的第 2半導(dǎo)體層42的表面。控制電極14在電流路徑43的一端與另一端之間、具體是第3主電極13與第1輔助電極15以及第1主電極11之間以圍繞第3主電極13周圍的方式配設(shè)。 控制電極14由能生成肖特基勢(shì)壘的例如具有Ni層和層疊于該Ni層上的Au層的復(fù)合膜構(gòu)成。不限于這種結(jié)構(gòu)，然而在實(shí)施例1中，控制電極14采用凹槽結(jié)構(gòu)，控制電極14的至少一部分配設(shè)于從第2半導(dǎo)體層42的表面朝深度方向形成的凹槽(凹陷或凹部)43R內(nèi)。該晶體管T具有常閉特性，晶體管T的閾值電壓Vth在實(shí)施例1中例如被設(shè)定為IV。作為整流元件D的陰電極發(fā)揮作用的第2主電極12原本具有作為晶體管T的漏電極的功能，陰電極利用漏電極構(gòu)成。并且，在圖1至圖3以及此后所使用的各圖中，分別示意性制作出半導(dǎo)體裝置1、 整流元件D、晶體管T的圖，而實(shí)際上在第2半導(dǎo)體層42上構(gòu)成有絕緣膜、保護(hù)膜、通孔等。 其中，為了明確結(jié)構(gòu)并易于理解，省略了對(duì)絕緣膜等的描述和說明。
半導(dǎo)體裝置的布局結(jié)構(gòu)如圖1所示，在實(shí)施例1中，通過整流元件D的1個(gè)第1主電極(陰電極)11、晶體管T的1個(gè)第3主電極(源電極)13和1個(gè)控制電極14構(gòu)建作為重復(fù)單位的基本單位 BU0該基本單位BU是朝向Y方向以一定間隔重復(fù)排列的。第2主電極12和第1輔助電極 15在該多個(gè)基本單位BU中被用作公共電極。也就是說，整流元件D是通過將由基本單位BU構(gòu)成的相同結(jié)構(gòu)的多個(gè)整流元件電并聯(lián)連接而構(gòu)建的。而且晶體管T同樣是通過將由基本單位BU構(gòu)成的相同結(jié)構(gòu)的多個(gè)晶體管(HEMT)電并聯(lián)連接而構(gòu)建的。由基本單位BU構(gòu)成的整流元件、由基本單位BU構(gòu)成的晶體管分別朝向Y方向交替排列。另外，在由基本單位BU構(gòu)成的整流元件的第1主電極11與第1輔助電極15之間， 電流路徑43作為整流元件D的電流路徑發(fā)揮作用。在由基本單位BU構(gòu)成的晶體管的第3 主電極13與隔著控制電極14存在的第1輔助電極15之間，電流路徑43作為晶體管T的電流路徑發(fā)揮作用。在第1輔助電極15與第2主電極12之間，電流路徑43作為整流元件 D的電流路徑發(fā)揮作用，并且作為晶體管T的電流路徑發(fā)揮作用，作為雙方共享的電流路徑發(fā)揮作用。其中，數(shù)值會(huì)根據(jù)產(chǎn)品的使用目的、制造工藝的規(guī)則等而發(fā)生變動(dòng)，不限于以下舉例示出的數(shù)值，如下示出的是當(dāng)前階段最佳的半導(dǎo)體裝置1的主要部分的各尺寸的一個(gè)例子。整流元件D的第1主電極11與第1輔助電極15之間的尺寸Ll例如被設(shè)定為 1 μ m，第1輔助電極15的寬度尺寸L2例如被設(shè)定為2 μ m，第1輔助電極15與第2主電極 12之間的尺寸(漂移區(qū)的尺寸)L3例如被設(shè)定為10 μ m。晶體管T的第3主電極13與控制電極14之間的尺寸L4例如被設(shè)定為1 μ m,控制電極14的寬度尺寸(柵長(zhǎng)度尺寸)L5例如被設(shè)定為1 μ m，控制電極14與第1輔助電極15之間的尺寸L6例如被設(shè)定為1 μ m?；締挝籅U的重復(fù)間距例如為5 μ m到10 μ m。如果使基本單位BU的間距進(jìn)一步縮短，則會(huì)助長(zhǎng)第1輔助電極15與第2主電極12之間(漂移區(qū))中的電流擴(kuò)展。半導(dǎo)體裝置的工作如圖4所示，上述圖1至圖3所示的實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置1構(gòu)成為將整流元件D的第1主電極(陽電極)11、第1輔助電極15以及晶體管T的第3主電極(源電極)13 連接到端子Pl，將第2主電極(陰電極和漏電極)12連接到端子P2，還將控制電極14連接到端子 P3。亦即，晶體管T構(gòu)成為附加了體二極管的功能。該半導(dǎo)體裝置1的工作原理如下所述。(1)反向電壓施加狀態(tài)的工作半導(dǎo)體裝置1的反向電壓施加狀態(tài)是在圖4所示的晶體管T中，通過端子P3對(duì)控制電極14施加截止信號(hào)，通過端子Pl對(duì)第3主電極(源電極)13施加比通過端子P2施加給第2主電極(漏電極)12的電壓高的高電壓。此時(shí)，如圖5和圖6中使用箭頭所示，反向?qū)娏鱥b從具有比第1輔助電極15的順向電壓低的順向電壓的第1主電極(陽電極)11 通過電流路徑43流向第2主電極(陰電極)12。如圖5所示，雖然存在反向?qū)娏鱥b的擴(kuò)展，然而電流路徑43中第1主電極11 與第1輔助電極15之間大致除去第3主電極13與第1輔助電極15之間后作為整流元件D的電流路徑發(fā)揮作用。在電流路徑43中第1輔助電極15與第2主電極12之間，在從第 1主電極11到第1輔助電極15之間擴(kuò)展的反向?qū)娏鱥b還會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展，反向?qū)娏鱥b大致流過整個(gè)區(qū)域，作為整流元件D的電流路徑發(fā)揮作用并且，當(dāng)通過端子P3向控制電極14施加導(dǎo)通信號(hào)的情況下，如圖5使用箭頭所示，在晶體管T中，電流i從第3主電極(源電極)13通過電流路徑43流向第2主電極(漏電極)12。此時(shí)，電流路徑43中第3主電極13與第1輔助電極15之間大致除去第1主電極11與第1輔助電極15之間而作為晶體管T的電流路徑發(fā)揮作用。電流路徑43中第1輔助電極15與第2主電極12之間作為晶體管T的電流路徑發(fā)揮作用，兼用作整流元件D的電流路徑。(2)順電壓施加狀態(tài)的工作半導(dǎo)體裝置1的順電壓施加狀態(tài)是在圖4所示的晶體管T中，通過端子P3向控制電極14施加截止信號(hào)，通過端子P2向第2主電極(漏電極)12施加比通過端子Pl施加給第3主電極(源電極)13的電壓高的高電壓。此時(shí)，對(duì)該第1輔助電極15的第2主電極12 側(cè)的端部施加較高的電場(chǎng)，整流元件D的漏電流量大致由第1輔助電極15的特性來決定。 由于第1主電極(陽電極)11的第2主電極側(cè)12側(cè)的端部?jī)H被施加相對(duì)較小的電場(chǎng)，因此第1主電極11中的漏電流較少。第1輔助電極15完全不需要使順向電流流過的功能，能夠選擇使漏電流優(yōu)先的結(jié)構(gòu)和電極材料。并且，當(dāng)通過端子P3向控制電極14施加導(dǎo)通信號(hào)的情況下，如圖7使用箭頭所示，在晶體管T中，電流if從第2主電極(漏電極)12通過電流路徑43流向第3主電極 (源電極)13。此時(shí)，電流路徑43中第3主電極13與第1輔助電極15之間大致除去第1 主電極11與第1輔助電極15之間而作為晶體管T的電流路徑發(fā)揮作用。電流路徑43中第1輔助電極15與第2主電極12之間作為晶體管T的電流路徑發(fā)揮作用。而且在整流元件D的第1主電極(陽電極)11使用肖特基電極，因此二極管的工作成為單極工作。因此，相比硅MOSFET的體二極管器件和硅FRD，實(shí)施例1涉及的整流元件 D的逆向恢復(fù)特性優(yōu)良。實(shí)施例1的特征如上所述，實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置1具有如下結(jié)構(gòu)，在電流路徑43的一端側(cè) (從電流路徑43的一端到第1輔助電極15之間)具有晶體管T的第3主電極(源電極)13 和控制電極14以及整流元件D的第1主電極(陽電極)11，把它們?cè)谂c電流路徑43交叉的方向交替排列多個(gè)，在電流路徑43的另一端側(cè)(從第1輔助電極15到電流路徑43的另一端之間)具有晶體管T和整流元件D所共享的第2主電極(漏電極和陰電極以及漂移區(qū))。 因此，能夠使晶體管T獨(dú)立于整流元件D提升特性，而使整流元件D與晶體管T的特性不同地實(shí)現(xiàn)低Vf化，進(jìn)而還能在晶體管T和整流元件D中兼用電流路徑43的一部分，因此能提升面積使用效率。(實(shí)施例2)本發(fā)明的實(shí)施例2說明的是在上述實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置1中，進(jìn)一步促進(jìn)整流元件D的低順向電壓化的例子。半導(dǎo)體裝置的器件結(jié)構(gòu)在實(shí)施例2涉及的半導(dǎo)體裝置1中，晶體管T、整流元件D的平面結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置1的晶體管T、整流元件D的平面結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上相同。另外，晶體管T 的剖面結(jié)構(gòu)也與上述實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置1的晶體管T的剖面結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上相同。實(shí)施例2涉及的半導(dǎo)體裝置1在整流元件D的剖面結(jié)構(gòu)中具有差異。如圖8所示，整流元件D 的第1主電極(陽電極)11配設(shè)于從第2半導(dǎo)體層42的表面(主面)到達(dá)第1半導(dǎo)體層 41的至少電流路徑43的凹槽41R內(nèi)，不通過直接肖特基接觸而與電流路徑43電連接。凹槽43的底面位置基本上處于到達(dá)電流路徑43的深度即可，也可以設(shè)定得比電流路徑43的深度更深。如上構(gòu)成的實(shí)施例2涉及的半導(dǎo)體裝置1中，除了實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置1 獲得的效果之外，還能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低Vf化。(實(shí)施例3)本發(fā)明實(shí)施例3與上述實(shí)施例2涉及的半導(dǎo)體裝置1同樣說明的是進(jìn)一步促進(jìn)整流元件D的低Vf化的例子。半導(dǎo)體裝置的器件結(jié)構(gòu)如圖9和圖10所示，實(shí)施例3涉及的半導(dǎo)體裝置1中，晶體管T的平面結(jié)構(gòu)以及剖面結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例1和實(shí)施例2涉及的半導(dǎo)體裝置1的晶體管T的平面結(jié)構(gòu)以及剖面結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上相同，而在整流元件D、尤其是其第1主電極(陽電極)11的平面結(jié)構(gòu)以及剖面結(jié)構(gòu)存在差異。該整流元件D的第1主電極11是由具有配設(shè)于電流路徑43的一端的第1 電極11A、圍繞該第1電極IlA的周圍配設(shè)的第2電極IlB的復(fù)合電極構(gòu)成的。該第1主電極11的第1電極IlA是具有較低的接觸電阻(順向電壓)，利用了電場(chǎng)效應(yīng)的歐姆電極。第1電極IlA例如使用與晶體管T的第3主電極(源電極)13相同的電極材料以相同結(jié)構(gòu)構(gòu)成。第1電極IlA的平面形狀構(gòu)成為與第3主電極13的平面形狀相同或近似的形狀。第2電極IlB是控制電流路徑43的載流子濃度的電極。第2電極IlB例如使用 P型半導(dǎo)體電極材料(P溝道導(dǎo)電型HEMT的情況下為η型半導(dǎo)體電極材料)。具體而言， 第2電極IlB例如由摻雜了 Mg的AlGaN等半導(dǎo)體層或NiO等金屬氧化膜等ρ型半導(dǎo)體電極材料構(gòu)成。第2電極IlB的平面形狀構(gòu)成為與晶體管T的控制電極14的平面形狀相同。 在實(shí)施例3中，第2電極IlB配設(shè)于從第2半導(dǎo)體層42的表面起在深度方向上配設(shè)的凹槽 42R2內(nèi)。該凹槽42R2的深度能夠適當(dāng)設(shè)定，還可以不設(shè)置凹槽42R。第1電極IlA與第2 電極IlB電連接起來(短路)且被設(shè)定為相同電位。在如上構(gòu)成的實(shí)施例3涉及的半導(dǎo)體裝置1中，除了實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置 1獲得的效果之外，還能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低順向電壓化。在實(shí)施例3涉及的半導(dǎo)體裝置1中，可以對(duì)第2電極IlB使用構(gòu)成肖特基勢(shì)壘的電極材料，可以使用相同的電極材料以相同結(jié)構(gòu)構(gòu)成該第2電極IlB和晶體管T的控制電極14。另外，還可以與晶體管T的控制電極14的平面形狀同樣地構(gòu)成第2電極IlC的平面形狀。即，實(shí)施例3的該變形例涉及的半導(dǎo)體裝置1中，晶體管T的第3主電極13和控制電極14的結(jié)構(gòu)(源電極和柵電極的結(jié)構(gòu))與整流元件D的第1主電極11的結(jié)構(gòu)(陽電極的結(jié)構(gòu))相同。在如上構(gòu)成的實(shí)施例3的變形例涉及的半導(dǎo)體裝置1中，通過使晶體管T的電極結(jié)構(gòu)與整流元件D的電極結(jié)構(gòu)相同，從而能簡(jiǎn)化器件結(jié)構(gòu)。另外，在實(shí)施例3的變形例涉及的半導(dǎo)體裝置1的制造工藝中，采取相同的電極結(jié)構(gòu)能夠減少電極制造工序數(shù)量，能削減整體的制造工序數(shù)量。(實(shí)施例4)
本發(fā)明的實(shí)施例4是上述實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置1的應(yīng)用例，說明構(gòu)建共源極型交流開關(guān)的例子。搭載于半導(dǎo)體裝置的開關(guān)電路的構(gòu)成如圖14所示，實(shí)施例4涉及的半導(dǎo)體裝置1搭載有共同使用源極端子的交流開關(guān)。該共源極型交流開關(guān)具有一端連接到端子P1，另一端連接到端子P2(l)，且電并聯(lián)連接的晶體管T(I)和整流元件D(I)；以及共享端子P1，一端連接到該端子Pl而另一端連接到端子P2 (2)，且電并聯(lián)連接的晶體管T (2)和整流元件D (2)。另外，晶體管T(I)具有端子 P3 (1)，晶體管T (2)具有端子P3 (2).晶體管T(I)和整流元件D(I)的電路構(gòu)成、晶體管T(2)和整流元件D(2)的電路構(gòu)成都與上述實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置1的圖4所示的晶體管T和整流元件D的電路構(gòu)成相同。半導(dǎo)體裝置的器件構(gòu)成在實(shí)施例4涉及的半導(dǎo)體裝置1中，如圖11和圖13所示，圖14中配設(shè)于上側(cè)的整流元件D(I)具有電流路徑43 ；配設(shè)于電流路徑43的中央部(一端)且具備整流作用的第1主電極11(1)；配設(shè)于電流路徑43的另一端(圖11中和圖13中的右側(cè)另一端)的第2主電極12⑴；以及配設(shè)于電流路徑43的第1主電極11⑴與第2主電極12⑴之間且順向電壓比第1主電極11 (1)大的第1輔助電極15⑴。實(shí)施例4中，第1主電極11 (1) 是陽電極，第2主電極12(1)是陰電極。如圖11和圖12所示，晶體管T(I)具有電流路徑43 ；在電流路徑43的中央部 (一端)沿著與電流路徑43交叉的方向(Y方向)離開第1主電極11(1)配設(shè)的第3主電極13⑴；圍繞第3主電極13⑴的周圍配設(shè)的控制電極14(1)；第2主電極12⑴；以及第 1輔助電極15(1)。其中在實(shí)施例5中，搭載于半導(dǎo)體裝置1的晶體管T(I)是η溝道導(dǎo)電型ΗΕΜΤ，整流元件D(I)是SBD。另外，第3主電極13⑴是源電極，第2主電極12⑴是兼用作陰電極的漏電極，控制電極14(1)是柵電極。如圖11和圖13所示，圖14中配設(shè)于下側(cè)的整流元件D (2)具有電流路徑43 ；配設(shè)于電流路徑43的中央部(一端)且具備整流作用的第1主電極11 (2)；配設(shè)于電流路徑 43的另一端(圖11中和圖13中的左側(cè)另一端)的第2主電極12⑵；以及配設(shè)于電流路徑43的第1主電極11⑵與第2主電極12⑵之間，順向電壓比第1主電極11(2)大的第 1輔助電極15(2)。實(shí)施例4中，第1主電極11⑵是陽電極，第2主電極12⑵是陰電極。如圖11和圖12所示，晶體管Τ(2)具有電流路徑43 ；在電流路徑43的中央部 (一端)沿著與電流路徑43交叉的方向(Y方向)離開第1主電極11 (2)配設(shè)的第3主電極13⑵；圍繞第3主電極13⑵的周圍配設(shè)的控制電極14(2)；第2主電極12⑴；以及第2輔助電極15(2)。其中在實(shí)施例4中，搭載于半導(dǎo)體裝置1的晶體管T (2)是η溝道導(dǎo)電型HEMT，整流元件D (2)是SBD。在實(shí)施例4中，第3主電極13⑵是源電極，第2主電極 12(2)是兼用作陰電極的漏電極，控制電極14⑵是柵電極。
在實(shí)施例4中，晶體管T(I)和整流元件D(I)的平面結(jié)構(gòu)以及剖面結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置1的晶體管τ和整流元件D的平面結(jié)構(gòu)以及剖面結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上相同。 晶體管Τ(2)和整流元件D(2)的平面結(jié)構(gòu)以及剖面結(jié)構(gòu)與晶體管T(I)和整流元件D(I)的平面結(jié)構(gòu)以及剖面結(jié)構(gòu)相同，只不過是通過翻轉(zhuǎn)180度的形狀構(gòu)成的。也就是說，晶體管 T(I)和整流元件D(I)、晶體管T(2)和整流元件D(2)直線排列于電流路徑43的電流流過的方向即X方向，且構(gòu)成為以在圖11所示的電流路徑43的中央部向Y方向延伸的虛擬中心線L為中心的線對(duì)稱形狀。為了便于理解，虛擬中心線L是為此在圖11中描繪出的實(shí)際不存在的中心線。另外，在排列于Y方向的各基本單位BU各自的控制電極14⑴之間通過控制電極布線140(1)而彼此電連接起來?？刂齐姌O布線140(1)具有向各個(gè)控制電極14(1)提供來自端子P3⑴的電位，并且將晶體管T(I)和整流元件D(I)的區(qū)域與晶體管T(2)和整流元件D (2)的區(qū)域電分離開來的功能。另一方面，在排列于Y方向的各基本單位BU各自的控制電極14 (2)之間通過控制電極布線140(1)而彼此電連接起來?？刂齐姌O布線140(2)具有向各個(gè)控制電極14(2)提供來自端子Ρ3(2)的電位，并且將晶體管T(I)和整流元件D(I)的區(qū)域與晶體管Τ(2)和整流元件D (2)的區(qū)域電分離開來的功能。在如上構(gòu)成的實(shí)施例4涉及的半導(dǎo)體裝置1中，除了實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置 1獲得的效果之外，還能夠構(gòu)建共源極型交流開關(guān)。(實(shí)施例5)本發(fā)明的實(shí)施例5是上述實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置1的應(yīng)用例，說明的是構(gòu)建單柵型交流開關(guān)的例子。搭載于半導(dǎo)體裝置的開關(guān)電路的構(gòu)成實(shí)施例5涉及的半導(dǎo)體裝置1搭載有共同使用圖14所示的柵極端子Ρ3⑴和 Ρ3(2)的交流開關(guān)。該單柵型交流開關(guān)的晶體管T(I)、晶體管T (2)分別電連接有端子Ρ3， 端子Ρ3同時(shí)用于晶體管T(I)和晶體管T (2)，其他構(gòu)成為與實(shí)施例4涉及的半導(dǎo)體裝置1 實(shí)質(zhì)上相同。晶體管T(I)和整流元件D(I)的電路構(gòu)成、晶體管Τ(2)和整流元件D(2)的電路構(gòu)成都與上述實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置1中圖4所示的晶體管T和整流元件D的電路構(gòu)成相同。半導(dǎo)體裝置的器件構(gòu)成在實(shí)施例5涉及的半導(dǎo)體裝置1中，如圖15和圖17所示，圖14中配設(shè)于上側(cè)的整流元件D(I)與實(shí)施例4涉及的半導(dǎo)體裝置1的整流元件D(I)實(shí)質(zhì)上相同。如圖15和圖16所示，晶體管T(I)具有電流路徑43 ；在電流路徑43的中央部 (一端)沿著與電流路徑43交叉的方向(Y方向)離開第1主電極11(1)配設(shè)的第3主電極13 ；圍繞第3主電極13的周圍配設(shè)的控制電極14⑴；第2主電極12(1)；以及第1輔助電極15 (1)。其中在實(shí)施例5中，搭載于半導(dǎo)體裝置1的晶體管T (1)是η溝道導(dǎo)電型ΗΕΜΤ， 整流元件D(I)是SBD。另外，第3主電極13是源電極，第2主電極12⑴是兼用作陰電極的漏電極，控制電極14⑴是柵電極。如圖15和圖17所示，圖14中配設(shè)于下側(cè)的整流元件D (2)構(gòu)成為與實(shí)施例5涉及的半導(dǎo)體裝置1的整流元件D(2)實(shí)質(zhì)上相同。如圖15和圖16所示，晶體管T(2)具有電流路徑43 ；在電流路徑43的中央部 (一端)沿著與電流路徑43交叉的方向(Y方向)離開第1主電極11(2)配設(shè)、兼用作晶體管T(I)的第3主電極13的第3主電極13 ；圍繞第3主電極13的周圍配設(shè)的控制電極 14(2)；第2主電極12⑵；以及第2輔助電極15⑵。其中在實(shí)施例5中，搭載于半導(dǎo)體裝置1的晶體管Τ(2)是η溝道導(dǎo)電型ΗΕΜΤ，整流元件D(2)是SBD。另外，第3主電極13是源電極，第2主電極12⑵是兼用作陰電極的漏電極，控制電極14 ⑵是柵電極。在實(shí)施例5中，晶體管T(l)、晶體管Τ(2)、整流元件D(I)和整流元件D(2)的平面結(jié)構(gòu)和剖面結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例4涉及的半導(dǎo)體裝置1的晶體管T(I)、晶體管T(2)、整流元件D(I)和整流元件D(2)的平面結(jié)構(gòu)和剖面結(jié)構(gòu)類似，而晶體管T(l)、T(2)分別兼用(共享)第3主電極(源電極)13。進(jìn)而，晶體管T(I)的基本單位BU的控制電極14⑴與晶體管Τ(2)的基本單位BU 的控制電極14(2)構(gòu)成為一體(電連接起來)。在Y方向排列的各基本單位BU的控制電極14(1)和14(2)構(gòu)建在Y方向延伸的1根控制電極布線140。該控制電極布線140具有向各個(gè)控制電極14⑴和14⑵提供來自端子Ρ3的電位，并且將晶體管T(I)和整流元件 D(I)的區(qū)域與晶體管T(2)和整流元件D(2)的區(qū)域電分離開來的功能。根據(jù)如上構(gòu)成的實(shí)施例5涉及的半導(dǎo)體裝置1，除了實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置 1獲得的效果之外，還能構(gòu)建單柵型交流開關(guān)。進(jìn)而，該單柵型交流開關(guān)具有晶體管T(l)、 T⑵所共享的第3主電極13，還具有將控制電極14(1)和14⑵彼此連接起來的1根控制電極布線140，因此相比實(shí)施例4涉及的共源極型交流開關(guān)能提升面積使用效率。(實(shí)施例6)本發(fā)明的實(shí)施例6是上述實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置1的應(yīng)用例，說明的是構(gòu)建共漏極型交流開關(guān)的例子。搭載于半導(dǎo)體裝置的開關(guān)電路的構(gòu)成實(shí)施例6涉及的半導(dǎo)體裝置1搭載有圖21所示的共同使用漏極端子的交流開關(guān)。 該共漏極型交流開關(guān)具有一端連接到端子Pl(I)且另一端連接到端子Ρ2，并且電并聯(lián)連接的晶體管T(I)和整流元件D(I)；以及一端連接到端子Pl (2)且另一端連接到共享的端子Ρ2，并且電并聯(lián)連接的晶體管Τ(2)和整流元件D(2)。另外，晶體管T(I)電連接有端子 3(1)，晶體管儀2)電連接有端子P3 (2)。晶體管T(I)和整流元件D(I)的電路構(gòu)成、晶體管T(2)和整流元件D(2)的電路構(gòu)成都與上述實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置1中圖4所示的晶體管T和整流元件D的電路構(gòu)成相同。半導(dǎo)體裝置的器件構(gòu)成在實(shí)施例6涉及的半導(dǎo)體裝置1中，如圖18和圖20所示，圖21中配設(shè)于下側(cè)的整流元件D(I)具有電流路徑43 ；配設(shè)于電流路徑43的一端(圖18和圖20中的左側(cè)一端)且具備整流作用的第1主電極11(1)；配設(shè)于電流路徑43的中央部(另一端)的第2 主電極12;以及配設(shè)于電流路徑43中第1主電極11⑴與第2主電極12之間、順向電壓比第1主電極11⑴大的第1輔助電極15(1)。在實(shí)施例6中，第1主電極11⑴是陽電極， 第2主電極12是陰電極。
如圖18和圖19所示，晶體管T(I)具有電流路徑43;在電流路徑43的一端(圖 18和圖19中的左側(cè)一端)沿著與電流路徑43交叉的方向(Y方向)離開第1主電極11(1) 配設(shè)的第3主電極13(1)；圍繞第3主電極13⑴的周圍配設(shè)的控制電極14(1)；以及第2 主電極12。其中在實(shí)施例6中，搭載于半導(dǎo)體裝置1的晶體管T(I)是η溝道導(dǎo)電型ΗΕΜΤ， 整流元件D(I)是SBD。另外，第3主電極13⑴是源電極，第2主電極12是兼用作陰電極的漏電極，控制電極14⑴是柵電極。

如圖18和圖20所示，圖21中配設(shè)于上側(cè)的整流元件D (2)具有電流路徑43 ； 配設(shè)于電流路徑43的一端(圖18和圖20中的右側(cè)一端)且具備整流作用的第1主電極 11(2)；配設(shè)于電流路徑43的中央部(另一端)的第2主電極12;以及配設(shè)于電流路徑43 中第1主電極11⑵與第2主電極12之間、順向電壓比第1主電極11 (2)大的第1輔助電極15(2)。在實(shí)施例6中，第1主電極11 (2)是陽電極，第2主電極12是與整流元件D(I) 的陰電極、晶體管T(I)和Τ(2)的漏電極共享的陰電極。
如圖18和圖19所示，晶體管Τ(2)具有電流路徑43 ；在電流路徑43的一端(圖 18和圖19中的右側(cè)一端)沿著與電流路徑43交叉的方向(Y方向)離開第1主電極11 (2) 配設(shè)的第3主電極13⑵；圍繞第3主電極13⑵的周圍配設(shè)的控制電極14(2)；以及與晶體管T(I)的第2主電極12共享的第2主電極12。其中在實(shí)施例6中，搭載于半導(dǎo)體裝置 1的晶體管Τ(2)是η溝道導(dǎo)電型ΗΕΜΤ，整流元件D(2)是SBD。另外，第3主電極13⑵是源電極，第2主電極12是漏電極，控制電極14⑵是柵電極。在實(shí)施例6中，晶體管T(I)、晶體管Τ(2)、整流元件D(I)和整流元件D(2)的平面結(jié)構(gòu)和剖面結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例4涉及的半導(dǎo)體裝置1的晶體管T(I)、晶體管T(2)、整流元件D(I)和整流元件D (2)的平面結(jié)構(gòu)和剖面結(jié)構(gòu)類似，而晶體管T(I)、Τ (2)各自的漏電極、 整流元件D (1)、D (2)各自的陰電極由第2主電極12構(gòu)成。該第2主電極12在Y方向延伸。根據(jù)如上構(gòu)成的實(shí)施例6涉及的半導(dǎo)體裝置1，除了實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置 1獲得的效果之外，還能構(gòu)建共漏極型交流開關(guān)。進(jìn)而，該共漏極型交流開關(guān)具有晶體管 T(I)、T(2)所共享的第2主電極12，整流元件D(I)、D(2)也共享該第2主電極12，因此相比實(shí)施例4涉及的共源極型交流開關(guān)能提升面積使用效率。變形例實(shí)施例6的變形例涉及的半導(dǎo)體裝置1搭載有從上述圖21所示的電路圖中除去了端子Ρ2后的、通過2個(gè)不同的柵極端子控制的交流開關(guān)。該雙柵型交流開關(guān)具有一端連接到端子Pl(I)且另一端連接到晶體管Τ(2)的漏極區(qū)域側(cè)和整流元件D(2)的陰極區(qū)域側(cè)，并且電連接的晶體管T(I)和整流元件D(I)；以及一端連接到端子Pl (2)且另一端連接到晶體管T(I)的漏極區(qū)域側(cè)和整流元件D(I)的陰極區(qū)域側(cè)，并且電連接的晶體管T(2) 和整流元件D (2)。S卩，不存在上述圖18至圖20所示的晶體管T(I)、Τ(2)、整流元件D(I)、 D(2)各自的第2主電極12，雙方的漏極區(qū)域以及雙方的陰極區(qū)域彼此電連接起來。晶體管 T(I)電連接有端子？3(1)，晶體管儀2)電連接有端子Ρ3 (2)。晶體管T(I)和整流元件D(I)的電路構(gòu)成、晶體管Τ(2)和整流元件D(2)的電路構(gòu)成都與上述實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置1中圖4所示的晶體管T和整流元件D的電路構(gòu)成相同。
并且，在實(shí)施例6涉及的半導(dǎo)體裝置1中，也可以不設(shè)置第2主電極12，將晶體管 T(l)、T (2)各自的漏極區(qū)域43、整流元件D(I)、D (2)各自的陰極區(qū)域43彼此電連接起來。在該雙柵型交流開關(guān)中，晶體管T(I)、Τ(2)所共享的漏極區(qū)域43和整流元件 D(I)、D(2)所共享的陰極區(qū)域43彼此兼用，因此相比實(shí)施例6涉及的共漏極型交流開關(guān)能提升面積使用效率。(實(shí)施例7) 本發(fā)明的實(shí)施例7是上述實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置1的應(yīng)用例，說明的是采用場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的例子。半導(dǎo)體裝置的第1器件構(gòu)成如圖22所示，實(shí)施例7涉及的半導(dǎo)體裝置1至少在晶體管T的第1輔助電極15 與第2主電極(漏電極)12之間的電流路徑43上具有與第1輔助電極15電連接的場(chǎng)板 (FP) 150。在半導(dǎo)體功能層4的第2半導(dǎo)體層42上配設(shè)有鈍化膜17，場(chǎng)板150被引出到該鈍化膜17上。在實(shí)施例7涉及的半導(dǎo)體裝置1中，場(chǎng)板150由與第1輔助電極15相同的電極材料構(gòu)成，與第1輔助電極15構(gòu)成為一體。關(guān)于制造工藝，場(chǎng)板150是利用與形成第 1輔助電極15的工序相同的制造工序形成的。在如上構(gòu)成的實(shí)施例7涉及的半導(dǎo)體裝置1中，除了實(shí)施例1涉及的半導(dǎo)體裝置 1獲得的效果之外，還能夠構(gòu)建場(chǎng)板結(jié)構(gòu)。通過采用場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，能進(jìn)一步提升晶體管T的耐壓，還能減輕電流崩潰現(xiàn)象。半導(dǎo)體裝置的第2器件構(gòu)成如圖23所示，實(shí)施例7涉及的半導(dǎo)體裝置1可以使場(chǎng)板150的電極材料不同于第 1輔助電極15的電極材料。換言之，可以在制造工藝中使形成第1輔助電極15的工序與形成場(chǎng)板150的工序彼此不同。雖然沒有圖示出來，然而關(guān)于控制電極14與場(chǎng)板150之間的電連接，可以在形成第1輔助電極15之后在其上層形成與第1輔助電極15連接的場(chǎng)板150。另外，還可以在形成了第1輔助電極15和場(chǎng)板150之后在它們的上層形成布線，使用該布線進(jìn)行雙方的電連接。如上所述，在本發(fā)明實(shí)施例所涉及的半導(dǎo)體裝置1中，能提升面積使用效率，同時(shí)提升晶體管T的特性，還能實(shí)現(xiàn)整流元件D的低順向電壓化。(其他實(shí)施例)如上所述，本發(fā)明通過多個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了描述，而構(gòu)成所公開的一部分內(nèi)容的論述和附圖并非用于限定本發(fā)明。本發(fā)明能應(yīng)用于各種代替性實(shí)施方式、實(shí)施例以及運(yùn)用技術(shù)。例如在本發(fā)明中，對(duì)于上述半導(dǎo)體裝置1的晶體管T的控制電極14，不限于肖特基材料、P型半導(dǎo)體電極材料，還能使用絕緣性電極材料(具有MIS (metal insulator semiconductor)結(jié)構(gòu)的電極材料)等。使用這種電極材料時(shí)，晶體管T可以具備常開型、常閉型中的某種特性。另外，還可以通過相同結(jié)構(gòu)形成配設(shè)有上述半導(dǎo)體裝置1的控制電極14的凹槽和配設(shè)有第1輔助電極15的凹槽。另外，在上述半導(dǎo)體裝置1的半導(dǎo)體功能層4使用了具備單純異質(zhì)結(jié)的AlGaN/GaN結(jié)構(gòu)，然而本發(fā)明不限于該結(jié)構(gòu)。例如本發(fā)明可以將附加了間隙層或間隔層的GaN/AlGaN/ AIN/GaN結(jié)構(gòu)作為半導(dǎo)體功能層4。另外，本發(fā)明不限于用于將二維電子氣溝道作為電流路徑43的晶體管T，還能應(yīng)用于例如將η型GaN層用作電流路徑的MESFET、將反轉(zhuǎn)溝道層用作電流路徑的M0SFET。而且本發(fā)明還可以構(gòu)成為將上述實(shí)施例1至實(shí)施例7中至少2個(gè)以上組合起來的半導(dǎo)體裝置。例如可以將實(shí)施例5涉及的半導(dǎo)體裝置1的共源極型交流開關(guān)與實(shí)施例6涉及的半導(dǎo)體裝置1的共漏極型交流開關(guān)搭載于同一基板2上使它們混合起來。產(chǎn)業(yè)利用性本發(fā)明能夠廣泛應(yīng)用于以提升面積使用效率的同時(shí)維持晶體管T的特性、進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)整流元件D的低Vf化作為課題的半導(dǎo)體裝 置。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體裝置具有整流元件和晶體管，其中， 該整流元件具有 電流路徑；第1主電極，其配設(shè)于上述電流路徑的一端，具有整流作用； 第2主電極，其配設(shè)于上述電流路徑的另一端；以及第1輔助電極，其配設(shè)于上述電流路徑中的上述第1主電極與上述第2主電極之間，順向電壓大于上述第1主電極， 該晶體管具有 上述電流路徑；第3主電極，其在上述電流路徑的上述一端沿著與上述電流路徑交叉的方向離開上述第1主電極而配設(shè)；控制電極，其圍繞上述第3主電極的周圍而配設(shè)；以及上述第2主電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在上述整流元件和上述晶體管各自中共享上述電流路徑中的上述第2主電極與上述第1輔助電極之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，上述電流路徑中的上述第1主電極與上述第1輔助電極之間被用作上述整流元件的電流路徑，上述電流路徑中的上述第 3主電極與隔著上述控制電極的上述第1輔助電極之間被用作上述晶體管的電流路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，上述整流元件的上述第1主電極和上述晶體管的上述第3主電極以及上述控制電極在與上述電流路徑交叉的方向上交替地排列有多個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，上述整流元件的上述第1主電極、上述晶體管的上述第3主電極以及上述第1輔助電極相互電連接，上述第1主電極、上述第3主電極以及上述第1輔助電極被設(shè)定為相同電位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，上述晶體管是將二維電子氣溝道作為上述電流路徑的晶體管，上述第1主電極是隔著化合物半導(dǎo)體配設(shè)于上述二維電子氣溝道上的肖特基電極、與上述二維電子氣溝道直接連接的肖特基電極以及包含pn電極和利用了電場(chǎng)效應(yīng)的歐姆電極的復(fù)合電極中的任意一個(gè)，上述第1輔助電極是P型半導(dǎo)體電極或MIS型電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體裝置還在上述電流路徑中的上述第2主電極與上述第1輔助電極之間具有第2輔助電極，該第2輔助電極與上述第2主電極電連接，被設(shè)定為與該第2主電極相同的電位。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體裝置還在上述電流路徑中的上述第1輔助電極與上述第2主電極之間具有場(chǎng)板，該場(chǎng)板與上述第1輔助電極電連接，被設(shè)定為與上述第1輔助電極相同的電位。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，其能夠在提升面積使用效率的同時(shí)，維持晶體管(T)的特性，還能夠?qū)崿F(xiàn)整流元件(D)在低順向的電壓化。作為解決手段，半導(dǎo)體裝置(1)具有整流元件(D)和晶體管(T)。整流元件(D)具有電流路徑(43)、配設(shè)于電流路徑(43)的一端且具備整流作用的第1主電極(11)、配設(shè)于電流路徑(43)的另一端的第2主電極(12)、配設(shè)于該第1主電極(11)與第2主電極(12)之間且順向電壓大于第1主電極(11)的第1輔助電極(15)。晶體管(T)具有電流路徑(43)、在與電流路徑(43)交叉的方向配設(shè)于電流路徑(43)一端的第3主電極(13)、圍繞第3主電極(13)配設(shè)的控制電極(14)、第2主電極(12)。
文檔編號(hào)H01L29/778GK102222689SQ201110095110
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者巖渕昭夫, 町田修 申請(qǐng)人:三墾電氣株式會(huì)社