本發(fā)明是關于具有氮化物半導體的hfet(heterostructurefield－effecttransistor：異質(zhì)結(jié)場效應晶體管)結(jié)構的場效應晶體管。

背景技術：

于所述具有hfet結(jié)構的氮化物半導體裝置中，在實用層級中，一般而言為進行常導通(normally－on)(于柵極電壓0伏成為導通狀態(tài))運作。然而，為了在柵極電壓的控制異常的情形時，也能以電流不流動的方式安全運作，強烈希望常關斷(normally－off)(于柵極電壓0伏成為關斷狀態(tài))運作。

然而，即使能夠?qū)崿F(xiàn)所述常關斷運作，柵極耐壓(gatewithstandvoltage)也低至數(shù)十伏。于電源裝置領域中謀求數(shù)百伏以上的柵極耐壓，相對于此，實現(xiàn)充分的柵極耐壓是非常困難的。

此處，提出有如下方法：使用所述常導通運作的氮化物半導體的元件與常關斷運作的mos(metal─oxide─semiconductor：金屬氧化物半導體)的元件而設為共源共柵(cascode)連接的方法，或是如日本特開2010－147387號公報(專利文獻1)、日本特開2014－123665號公報(專利文獻2)及日本特開2013－106018號公報(專利文獻3)所揭示的半導體裝置般，使用高耐壓的常導通運作的柵極與低耐壓的常關斷運作的柵極，通過氮化物半導體單體與其配線構成共源共柵連接，實現(xiàn)常關斷運作的方法。

例如，所述專利文獻1所揭示的半導體裝置中，具備：半導體區(qū)域；源極電極以及漏極電極，設置于該半導體區(qū)域的主面上；顯示常關斷特性的低耐壓的柵極電極，隔著設置于所述半導體區(qū)域的主面上的p型材料膜而被設置，并且被配置于所述源極電極與所述漏極電極之間；高耐壓的第四電極，被設置于所述半導體區(qū)域的主面上，并且被配置于所述柵極電極與所述漏極電極之間。而且，于所述第四電極，通過以所述源極電極為基準而施加的0伏～數(shù)伏的電壓，于常關斷運作時在所述漏極電極與所述第四電極之間施加數(shù)百伏的高電壓，而于所述柵極電極未施加高電壓。

另外，所述專利文獻2所揭示的半導體裝置中，具備：第一晶體管，具有第一柵極電極、第一源極電極、第一漏極電極以及第一氮化物半導體層層壓結(jié)構(含有第一電子傳輸層及第一電子供給層)；p型雜質(zhì)擴散防止層；第二晶體管，具有第二柵極電極、第二源極電極、與第一源極電極為共通電極的第二漏極電極、形成于所述第二柵極電極的下方的第二氮化物半導體層壓結(jié)構(含有p型雜質(zhì)的第二電子傳輸層以及第二電子供給層)，于所述第一氮化物半導體層壓結(jié)構上夾著所述p型雜質(zhì)擴散防止層而設置所述第二氮化物半導體層壓結(jié)構。然后，所述第一柵極電極與所述第二源極電極電連接，所述第一晶體管與所述第二晶體管共源共柵連接。如此，一面減低導通電阻，使高耐壓化變得可能，一面實現(xiàn)常關斷。

另外，所述專利文獻3所揭示的半導體裝置中，具備：半導體層壓體，含有第一異質(zhì)結(jié)面與位于比該第一異質(zhì)結(jié)面更上方的第二異質(zhì)結(jié)面；漏極電極，電連接于形成在所述第一異質(zhì)結(jié)面的第一二維電子氣層；源極電極，由所述第一二維電子氣層電連接，另一方面電連接于形成在所述第二異質(zhì)結(jié)面的第二二維電子氣層；柵極部，通過導通電極而電連接于第一、第二二維電子氣層的兩者；輔助柵極部，形成于所述半導體層壓體的主面上的所述導通電極與所述漏極電極之間。而且，所述第一二維電子氣層的電子濃度比所述第二二維電子氣層的電子濃度還濃。如此，以常關斷運作，并且實現(xiàn)高耐壓與低導通電阻。

然而，于使用所述常導通運作的氮化物半導體元件與所述常關斷運作的mos結(jié)構元件而共源共柵連接的方法中，需要的晶片面積變得非常大而于實裝方面存在問題。進一步還有因處理兩種半導體而成本變高的問題。

另外，如所述專利文獻1～專利文獻3，使用高耐壓的常導通運作的柵極與低耐壓的常關斷運作的柵極，而以氮化物半導體單體與其配線構成共源共柵連接，實現(xiàn)常關斷運作的方法中，由于使用常關斷運作的柵極與常導通運作的柵極兩個柵極，因此不會產(chǎn)生由所述兩個柵極與所述源極電極及所述漏極電極的相互作用引起的電流泄漏或破壞。

此處，提出以常導通運作的柵極與常關斷運作的柵極包圍漏極電極。

例如，美國專利us008174051b2(專利文獻4)所揭示的iii－氮化物電力用半導體元件中，成為如下結(jié)構：以視為常導通運作的柵極的肖特基電極(schottkyelectrode)包圍漏極電極，以視為常關斷運作的柵極電極(其中，寬度比所述肖特基電極狹窄)包圍所述肖特基電極(柵極)。

專利文獻1：日本特開2010－147387號公報

專利文獻2：日本特開2014－123665號公報

專利文獻3：日本特開2013－106018號公報

專利文獻4：美國專利第8174051(b2)號說明書

技術實現(xiàn)要素：

然而，所述專利文獻4所揭示的先前的iii－氮化物電力用半導體元件中，于俯視的情形時有如下問題：存在成為端的部分，無法避免于該部分的電場集中，于上述端部的電流泄漏或破壞變得明顯。

此處，本發(fā)明的課題在于，提供一種場效應晶體管，于以氮化物半導體單體與其配線進行共源共柵連接的情形時，減低于端部產(chǎn)生的電流泄漏，不易產(chǎn)生所述端部的破壞。

為了解決所述課題，此發(fā)明的場效應晶體管的特征在于，具備：氮化物半導體層，含有異質(zhì)結(jié)；源極電極及漏極電極，于所述氮化物半導體層上互相隔開間隔而配置；第一柵極電極，位于所述源極電極與所述漏極電極之間，并且以于俯視時包圍所述漏極電極的方式配置，且以常導通運作；第二柵極電極，位于所述第一柵極電極與所述源極電極之間，并且以于俯視時包圍所述第一柵極電極的方式配置，且以常關斷運作，所述第一柵極電極及所述第二柵極電極包含：于俯視時，所述第一柵極電極的外緣及所述第二柵極電極的外緣皆形成大致直線的直線部；于俯視時，所述第一柵極電極的外緣及所述第二柵極電極的外緣形成曲線或彎曲的角部的端部，所述第一柵極電極、所述第二柵極電極以及所述源極電極中的任一者的間隔、長度或曲率半徑是以緩和在所述端部的電場的集中的方式設定。

另外，一種實施方式的場效應晶體管中，所述第一柵極電極與所述第二柵極電極在所述端部的間隔被設定為比所述第一柵極電極與所述第二柵極電極在所述直線部的間隔更長。

另外，一種實施方式的場效應晶體管中，所述第一柵極電極與所述漏極電極在所述端部的間隔被設定為比所述第一柵極電極與所述漏極電極在所述直線部的間隔更長。

另外，一種實施方式的場效應晶體管中，所述源極電極以于俯視時包圍所述第二柵極電極的方式配置，所述第二柵極電極與所述源極電極在所述端部的間隔被設定為比所述第二柵極電極與所述源極電極在所述直線部的間隔更長。

另外，一種實施方式的場效應晶體管中，在所述直線部的所述第二柵極電極的柵極寬度方向的長度被設定為比在所述直線部的所述第一柵極電極的柵極寬度方向的長度更長。

另外，一種實施方式的場效應晶體管中，所述端部的所述第一柵極電極的外緣及所述第二柵極電極的外緣皆形成圓弧形，所述端部的所述第二柵極電極的曲率半徑的最小值被設定為比所述端部的所述第一柵極電極的曲率半徑的最小值更大。

由以上可明了，本發(fā)明的場效應晶體管以于俯視時完全包圍所述漏極電極的所述直線部與所述端部的方式配置以常導通運作的所述第一柵極電極，以于俯視時完全包圍所述第一柵極電極的所述直線部與所述端部的方式配置以常關斷運作的所述第二柵極電極。因此，在以所述氮化物半導體層單體與其配線共源共柵連接的情形，能夠于關斷時使所述端部耗盡而防止載流子的移動，能夠減低通過所述端部的電流泄漏。

進一步，所述第一柵極電極、所述第二柵極電極以及所述源極電極中的任一者的間隔、長度或曲率半徑是以緩和在所述端部的電場的集中的方式設定。因此，能夠進行所述端部的電場緩和(electricfieldrelaxation)，謀求進一步的電流泄漏的減低與耐壓的提升。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的場效應晶體管的第一實施方式的形態(tài)的俯視圖。

圖2為圖1的a－a’箭頭的截面圖。

圖3為表示圖1的變形例的俯視圖。

圖4為第二實施方式的形態(tài)的俯視圖。

圖5為表示圖4的變形例的俯視圖。

圖6為第三實施方式的形態(tài)的俯視圖。

圖7為第四實施方式的形態(tài)的俯視圖。

圖8為表示圖7的變形例的俯視圖。

圖9為第五實施方式的形態(tài)的俯視圖。

圖10為表示圖9的變形例的俯視圖。

圖11為第六實施方式的形態(tài)的俯視圖。

圖12為表示圖11的變形例的俯視圖。

圖13為第七實施方式的形態(tài)的俯視圖。

圖14為表示圖13的變形例的俯視圖。

圖15為第八實施方式的形態(tài)的俯視圖。

圖16為圖15的d－d’箭頭的截面圖。

圖17為第九實施方式的形態(tài)的俯視圖。

圖18為圖17的e－e’箭頭的截面圖。

圖19為第十實施方式的形態(tài)的俯視圖。

具體實施方式

以下，通過圖示的實施方式詳細地說明本發(fā)明。

·第一實施方式

圖1為作為本第一實施方式的場效應晶體管的氮化物半導體hfet的俯視圖，圖2為圖1的a－a’箭頭的截面圖。

本氮化物半導體hfet如圖2所示，于由si構成的基板1上，依序形成有由gan構成的通道層2與由alxga1－xn(0＜x＜1)構成的障壁層3。此處，關于alxga1－xn的al混晶比x，作為一例設為x＝0.17。然后，于通道層2與障壁層3的界面產(chǎn)生2deg(twodimensionalelectrongas：二維電子氣)。本實施方式中，以該通道層2與障壁層3構成氮化物半導體4。另外，本實施方式中，作為一例，將障壁層3的厚度設為30nm。

于所述障壁層3上，空出預先設定的間隔而形成有源極電極5與漏極電極6。本實施方式中，作為源極電極5以及漏極電極6，使用以ti與al的順序?qū)訅旱膖i/al。然后，于形成源極電極5與漏極電極6處形成凹口(recess)，通過蒸鍍所述電極材料且退火，于源極電極5與所述2deg之間及漏極電極6與所述2deg之間形成有歐姆接觸(ohmiccontact)。

于所述障壁層3上且于源極電極5與漏極電極6之間，形成有常導通(于柵極電壓0伏導通)運作的第一柵極電極7。本實施方式中，第一柵極電極7使用以ni與au的順序?qū)訅旱膎i/au而與障壁層3形成有肖特基接合。

另外，于所述障壁層3上且于第一柵極電極7與源極電極5之間，相對于障壁層3形成凹口，于所述凹口的底面以及側(cè)面與障壁層3上，形成由sio2膜構成的柵極絕緣膜8，于柵極絕緣膜8上形成有第二柵極電極9。此第二柵極電極9以常關斷(于柵極電壓0伏關斷)運作的方式形成。

此外，關于第二柵極電極9，如本實施方式般，形成所述凹口，形成柵極絕緣膜8，而實現(xiàn)常關斷運作的結(jié)構僅不過為一例，只要是實現(xiàn)常關斷運作的結(jié)構，則可為任何結(jié)構。例如，使用sio2作為柵極絕緣膜8，但若為sin或al2o3等具有絕緣性的物質(zhì)亦無妨。另外，例如為如下結(jié)構亦無妨：通過于障壁層3上形成p型半導體而提高第二柵極電極9下的電勢，實現(xiàn)常關斷運作。

另外，于所述障壁層3上的源極電極5至第二柵極電極9之間、第二柵極電極9至第一柵極電極7之間，以及第一柵極電極7至漏極電極6之間，形成有由sin構成的絕緣膜10。此絕緣膜10的功能是一邊將各電極間絕緣，一邊做為氮化物半導體4的崩解(collapse)(于關斷時在對漏極施加電壓后設為導通狀態(tài)的情形時，導通電阻比施加所述電壓前變得更大的現(xiàn)象)的抑制。

此外，將sin用于所述絕緣膜10僅不過為一例，若為如sio2、al2o3及aln等能夠?qū)⒏麟姌O間電性絕緣的物質(zhì)亦可。

此處，針對本實施方式的要點進行說明。

本實施方式中，于所述氮化物半導體4上，形成常導通運作的第一柵極電極7與常關斷運作的第二柵極電極9，將通過未圖示的配線而常導通運作的第一柵極電極7與源極電極5電連接，由此設為共源共柵連接的結(jié)構。使用氮化物半導體4的常關斷運作的第二柵極電極9一般而言耐壓低，但通過如此共源共柵連接，能夠通過一個晶片構成高耐壓的場效應晶體管，可減低晶片成本及縮小包裝尺寸。

另外，如圖1所示，俯視時，所述第一柵極電極7的外緣以及第二柵極電極9的外緣，皆是由形成大致直線的直線部與形成曲線或彎曲的角部的端部構成。也就是說，于所述俯視時必定存在端部。

另外，近來，對于hfet，期望除了高耐壓外，能夠于導通時流動大電流。于流動大電流的情形，一般會延伸柵極寬度，作為方法可延伸所述直線部。然而，由于區(qū)域的限制，采用與所述直線部的伸長并用，而并列配置多個圖1的結(jié)構的方法。

然而，發(fā)明人等明了，若并列配置多個圖1的結(jié)構，則一個晶片所含有的第一柵極電極7及第二柵極電極9的所述端部的數(shù)量變多，該多個端部會成為發(fā)生電流泄漏的增加與耐壓不良的原因。

作為防止通過所述端部的泄漏及耐壓不良的方法，一般考慮將該部位設為非活性狀態(tài)的方法。也就是說，于所述端部中，蝕刻障壁層3，造成不發(fā)生所述2deg的非活性狀態(tài)，由此防止泄漏。另外，為在設為非活性狀態(tài)的部位不形成電極結(jié)構，由此設為不產(chǎn)生電場的方法。然而，氮化物半導體4中，即便欲設為非活性狀態(tài)，氮化物半導體4的表面成為泄漏源而與活性區(qū)域相比雖微小但無法忽視的泄漏會產(chǎn)生，也就是說，完全的非活性部位的形成是非常困難的。因此，該方法中，作為結(jié)果于各電極間產(chǎn)生泄漏而欠佳。

此處，本實施方式中，如圖1所示，俯視時，以所述第一柵極電極7完全包圍漏極電極6的直線部與端部，以第二柵極電極9完全包圍第一柵極電極7的所述直線部與所述端部。進一步，以源極電極5完全包圍第二柵極電極9的直線部與端部。而且，將常導通運作的第一柵極電極7與常關斷運作的第二柵極電極9中于所述端部的距離l1設定為比于所述直線部的距離l2更長。

所述端部中，為電場容易自該形狀集中，與所述直線部相比電流泄漏容易增大，另外，容易被破壞處。作為常關斷電極的第二柵極電極9一般而言，耐壓低于作為常導通電極的第一柵極電極7，為了緩和電場，重要的是充分地保持兩柵極電極7、9之間的距離。

本實施方式中，于俯視時，通過第一柵極電極7完全包圍漏極電極6，進一步第二柵極電極9完全包圍第一柵極電極7，于關斷時即便是所述端部也能夠使其耗盡，通過防止載流子的移動而減低通過所述端部的電流泄漏。根據(jù)該情形，充分地確保第一柵極電極7與第二柵極電極9之間在所述端部的距離比在所述直線部的距離更長。如此，能夠進行所述端部的電場緩和，實現(xiàn)進一步的電流泄漏的減低與耐壓的提升。

此外，圖1中，具有通過所述源極電極5包圍第二柵極電極9的結(jié)構。然而，本發(fā)明中并不需要特別包圍。例如，如圖3所示，也可設為僅為直線部的源極電極5a。通過如此，能夠緩和流入源極電極5a至漏極電極6的端部的狹窄區(qū)域的電流的集中，作為結(jié)果能夠提升短路容量(shortcircuitcapacity)。

另外，如圖1及圖3所示，期望第一柵極電極7與第二柵極電極9之間在所述端部的距離，自所述直線部側(cè)至所述端部的最前端的變化為連續(xù)的變化。通過如此，凸部等特異點消失，故難以產(chǎn)生電場集中，能夠設為不易產(chǎn)生破壞的結(jié)構。

·第二實施方式

圖4為作為本第二實施方式的場效應晶體管的氮化物半導體hfet的俯視圖。

本氮化物半導體hfet中，圖4的b－b’箭頭的截面圖，具有與所述第一實施方式的圖2完全相同的結(jié)構。此處，對與所述第一實施方式的情形相同的部件賦予相同的編號，省略詳細說明。以下，針對與所述第一實施方式的情形不同的點進行說明。

本實施方式中，如圖4所示，于俯視時，所述第一柵極電極7完全包圍漏極電極6的直線部與端部，第二柵極電極9完全包圍第一柵極電極7的所述直線部與所述端部。進一步，源極電極5完全包圍第二柵極電極9的所述直線部與所述端部。而且，常導通運作的第一柵極電極7與漏極電極6于所述端部的距離l3被設定為比于所述直線部的距離l4更長。

所述端部中，也為電場容易自該形狀集中，與所述直線部相比電流泄漏容易增大，容易被破壞處。另外，于漏極電極6與第一柵極電極7之間，由于施加高電壓，故要求高耐壓。

此處，本實施方式中，于俯視時，通過所述端部的第一柵極電極7完全包圍漏極電極6，進一步第二柵極電極9完全包圍第一柵極電極7，于關斷時即便是所述端部也能夠使其耗盡，通過防止載流子的移動而減低通過所述端部的電流泄漏。根據(jù)該情形，充分地確保第一柵極電極7與漏極電極6之間在所述端部的距離比在上述直線部的距離更長。如此，能夠進行所述端部的電場緩和，實現(xiàn)進一步的電流泄漏的減低與耐壓的提升。

此外，圖4中，具有通過所述源極電極5包圍第二柵極電極9的結(jié)構。然而，本發(fā)明中并不需要特別包圍。例如，如圖5所示，也可設為僅為直線部的源極電極5a。通過如此，能夠緩和流入源極電極5a至漏極電極6的端部的狹窄區(qū)域的電流的集中，作為結(jié)果能夠提升短路容量。

另外，如圖4及圖5所示，期望所述第一柵極電極7與漏極電極6之間的距離自所述直線部至所述端部的最前端的變化為連續(xù)的變化。通過如此，凸部等特異點消失，故難以產(chǎn)生電場集中，能夠設為不易產(chǎn)生破壞的結(jié)構。

·第三實施方式

圖6為作為本第三實施方式的場效應晶體管的氮化物半導體hfet的俯視圖。

本氮化物半導體hfet中，圖6的c－c’箭頭的截面圖，具有與所述第一實施方式的圖2完全相同的結(jié)構。此處，對與所述第一實施方式的情形相同的部件賦予相同的編號，省略詳細說明。以下，針對與所述第一、第二實施方式的情形不同的點進行說明。

本實施方式中，如圖6所示，于俯視時，所述第一柵極電極7完全包圍漏極電極6的直線部與端部，第二柵極電極9完全包圍第一柵極電極7的所述直線部與所述端部。進一步，源極電極5完全包圍第二柵極電極9的所述直線部與所述端部。而且，常關斷運作的第二柵極電極9與源極電極5于所述端部的距離l5被設定為比于所述直線部的距離l6更長。

所述端部中，為電場容易自該形狀集中，與所述直線部相比電流泄漏容易增大，另外，容易被破壞處。常關斷運作的第二柵極電極9一般而言耐壓低，故電場集中的所述端部中，需要電場緩和的結(jié)構。

此處，本實施方式中，于俯視時，通過第一柵極電極7完全包圍漏極電極6，進一步第二柵極電極9完全包圍第一柵極電極7，于關斷時即便是所述端部也能夠使其耗盡，通過防止載流子的移動而減低通過所述端部的電流泄漏。根據(jù)該情形，充分地確保第二柵極電極9與源極電極5之間在所述端部的距離比在上述直線部的距離更長。如此，能夠進行在所述端部的電場緩和，實現(xiàn)進一步的電流泄漏的減低與耐壓的提升。

另外，如圖6所示，期望所述第二柵極電極9與源極電極5之間的距離自所述直線部側(cè)至所述端部的最前端的變化為連續(xù)的變化。通過如此，凸部等特異點消失，故難以產(chǎn)生電場集中，能夠設為不易產(chǎn)生破壞的結(jié)構。

·第四實施方式

圖7為作為本第四實施方式的場效應晶體管的氮化物半導體hfet的俯視圖。

本氮化物半導體hfet中，圖7中朝與漏極電極6的延伸方向正交的方向的截面，具有與所述第一實施方式的圖2完全相同的結(jié)構。此處，對與所述第一實施方式的情形相同的部件賦予相同的編號，省略詳細說明。以下，針對與所述第一至第三實施方式的情形不同的點進行說明。

本實施方式中，如圖7所示，于俯視時，所述第一柵極電極7完全包圍漏極電極6的直線部與端部，第二柵極電極9完全包圍第一柵極電極7的所述直線部與所述端部。進一步，源極電極5完全包圍第二柵極電極9的所述直線部與所述端部。而且，常關斷運作的第二柵極電極9于所述直線部的柵極寬度方向的長度x1，被設定為比常導通運作的第一柵極電極7于所述直線部的柵極寬度方向的長度x2更長。

所述端部中，尤其于俯視時彎曲的角部中，為電場容易自該形狀集中，與所述直線部相比電流泄漏容易增大，另外，容易被破壞處。

此處，本實施方式中，于俯視時，通過第一柵極電極7完全包圍漏極電極6，進一步第二柵極電極9完全包圍第一柵極電極7，于關斷時即便是所述端部也能夠使其耗盡，通過防止載流子的移動而減低通過所述端部的電流泄漏。根據(jù)該情形，通過于俯視時，越外側(cè)的柵極電極越確保直線部的長度，將電場強度于內(nèi)側(cè)的柵極電極的所述端部變強的部分，設置于與所述直線部對向的區(qū)域，而非存在外側(cè)的柵極電極的彎曲的角部的所述端部，由此，設為謀求減低泄漏以及提升耐壓的結(jié)構。此處，設置與外側(cè)的柵極電極的直線部對向的區(qū)域的原因在于，內(nèi)側(cè)的柵極電極的所述端部的彎曲的角部相對于氮化物半導體4的晶向(crystalorientation)，其電極的延伸方向并非一定，因此為易于電流泄漏及耐壓降低的部分。進一步，與所謂內(nèi)側(cè)的柵極電極的所述端部的電場容易集中的部分對向的外側(cè)的柵極電極，期望盡可能為直線部。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)進一步的電流泄漏的減低與耐壓的提升。

此外，圖7中，具有通過所述源極電極5包圍第二柵極電極9的結(jié)構。然而，本發(fā)明中并不需要特別包圍。例如，如圖8所示，也可設為僅為直線部的源極電極5a。通過如此，能夠緩和流入源極電極5a至漏極電極6的端部的狹窄區(qū)域的電流的集中，作為結(jié)果能夠提升短路容量。

·第五實施方式

圖9為作為本第五實施方式的場效應晶體管的氮化物半導體hfet的俯視圖。

本氮化物半導體hfet中，圖9中朝與漏極電極6的延伸方向正交的方向的截面，具有與所述第一實施方式的圖2完全相同的結(jié)構。此處，對與所述第一實施方式的情形相同的部件賦予相同的編號，省略詳細說明。以下，針對與所述第一至第四實施方式的情形不同的點進行說明。

本實施方式中，如圖9所示，于俯視時，所述第一柵極電極7完全包圍漏極電極6的直線部與端部，第二柵極電極9完全包圍第一柵極電極7的所述直線部與所述端部。進一步，源極電極5完全包圍第二柵極電極9的所述直線部與所述端部。而且，常關斷運作的第二柵極電極9的所述端部以及常導通運作的第一柵極電極7的所述端部形成圓弧形，第二柵極電極9于所述端部的曲率半徑的最小值被設定為大于第一柵極電極7于所述端部的曲率半徑的最小值。

于所述端部的與所述漏極電極6的延伸方向正交的方向的長度(第二柵極電極9中為y1，第一柵極電極7中為y2)越長，即便是相同的曲率半徑電場也越容易集中，結(jié)果為電流泄漏容易增大，另外，容易被破壞處。

此處，本實施方式中，于俯視時，通過第一柵極電極7完全包圍漏極電極6，進一步第二柵極電極9完全包圍第一柵極電極7，于關斷時即便是所述端部也能夠使其耗盡，通過防止載流子的移動而減低通過所述端部的電流泄漏。根據(jù)該情形，由于與于所述端部的所述漏極電極6的延伸方向正交的長度越長，越需要充分地增大曲率半徑，因此將第二柵極電極9于所述端部的曲率半徑的最小值設為大于第一柵極電極7于所述端部的曲率半徑的最小值。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)進一步的電流泄漏的減低與耐壓的提升。

此處，圓弧的形狀例如為半橢圓形的情形時，曲率半徑依不同處而不同。因此，為了表現(xiàn)為所述端部中呈現(xiàn)曲率半徑最小的值，也就是最突出的形狀的部分，記載為曲率半徑的「最小值」。

另外，雖將第一柵極電極7及第二柵極電極9于所述端部的形狀設為「圓弧形」，但當然也包含半圓形。于半圓形的情形時，由于曲率半徑一定，即便將「曲率半徑的最小值」改讀為「曲率半徑」亦無妨。

此外，圖9中，具有通過所述源極電極5包圍第二柵極電極9的結(jié)構。然而，本發(fā)明中并不需要特別包圍。例如，如圖10所示，也可設為僅為直線部的源極電極5a。通過如此，能夠緩和流入源極電極5a至漏極電極6的端部的狹窄區(qū)域的電流的集中，作為結(jié)果能夠提升短路容量。

另外，如圖9及圖10所示，期望形成圓弧形的第二柵極電極9及第一柵極電極7于所述端部的曲率半徑的變化為連續(xù)的變化。通過如此，凸部等特異點消失，故難以產(chǎn)生電場集中，能夠設為不易產(chǎn)生破壞的結(jié)構。

·第六實施方式

圖11為作為本第六實施方式的場效應晶體管的氮化物半導體hfet的俯視圖。

本氮化物半導體hfet中，圖11中朝與漏極電極6的延伸方向正交的方向的截面，具有與所述第一實施方式的圖2完全相同的結(jié)構。此處，對與所述第一實施方式的情形相同的部件賦予相同的編號，省略詳細說明。以下，針對與所述第一至第五實施方式的情形不同的點進行說明。

本實施方式中，如圖11所示，于俯視時，所述第一柵極電極7完全包圍漏極電極6的直線部與端部，第二柵極電極9完全包圍第一柵極電極7的所述直線部與所述端部。進一步，源極電極5完全包圍第二柵極電極9的所述直線部與所述端部。而且，常導通運作的第一柵極電極7于所述端部的柵極長，被設定為比于所述直線部的柵極長更長。

所述端部中，電場容易自該形狀集中，容易產(chǎn)生短溝道效應(shortchanneleffect)。而且，若產(chǎn)生短溝道效應，會產(chǎn)生流動于源極電極5與漏極電極6之間的亞閾值泄漏(subthresholdleakage)。

此處，本實施方式中，于俯視時，通過第一柵極電極7完全包圍漏極電極6，進一步第二柵極電極9完全包圍第一柵極電極7，于關斷時即便是所述端部也能夠使其耗盡，通過防止載流子的移動而減低通過所述端部的電流泄漏。根據(jù)該情形，充分地確保第一柵極電極7在所述端部的柵極長比在所述直線部的柵極長更長。如此，可防止所述短溝道效應，實現(xiàn)進一步的電流泄漏的減低與耐壓的提升。

此外，圖11中，具有通過所述源極電極5包圍第二柵極電極9的結(jié)構。然而，本發(fā)明中并不需要特別包圍。例如，如圖12所示，也可設為僅為直線部的源極電極5a。通過如此，能夠緩和流入源極電極5a至漏極電極6的端部的狹窄區(qū)域的電流的集中，作為結(jié)果能夠提升短路容量。

另外，如圖11及圖12所示，期望第一柵極電極7在所述端部的柵極長自所述直線部側(cè)至所述端部的頂部的變化為連續(xù)的變化。通過如此，凸部等特異點消失，故難以產(chǎn)生電場集中，能夠設為不易產(chǎn)生破壞的結(jié)構。

·第七實施方式

圖13為作為本第七實施方式的場效應晶體管的氮化物半導體hfet的俯視圖。

本氮化物半導體hfet中，圖13中朝與漏極電極6的延伸方向正交的方向的截面，具有與所述第一實施方式的圖2完全相同的結(jié)構。因此，對與所述第一實施方式的情形相同的部件賦予相同的編號，省略詳細說明。以下，針對與所述第一至第六實施方式的情形不同的點進行說明。

本實施方式中，如圖13所示，于俯視時，所述第一柵極電極7完全包圍漏極電極6的直線部與端部，第二柵極電極9完全包圍第一柵極電極7的所述直線部與所述端部。進一步，源極電極5完全包圍第二柵極電極9的所述直線部與所述端部。而且，常關斷運作的第二柵極電極9于所述端部的柵極長，被設定為比于所述直線部的柵極長更長。

所述端部中，電場容易自該形狀集中，容易產(chǎn)生短溝道效應。而且，若產(chǎn)生短溝道效應，會產(chǎn)生流動于源極電極5與漏極電極6之間的亞閾值泄漏。

此處，本實施方式中，于俯視時，通過第一柵極電極7完全包圍漏極電極6，進一步第二柵極電極9完全包圍第一柵極電極7，于關斷時即便是所述端部也能夠使其耗盡，通過防止載流子的移動而減低通過所述端部的電流泄漏。根據(jù)該情形，充分地確保第二柵極電極9在所述端部的柵極長比在所述直線部的柵極長更長。如此，可防止所述短溝道效應，實現(xiàn)進一步的電流泄漏的減低與耐壓的提升。

此外，圖13中，具有通過所述源極電極5包圍第二柵極電極9的結(jié)構。然而，本發(fā)明中并不需要特別包圍。例如，如圖14所示，也可設為僅為直線部的源極電極5a。通過如此，能夠緩和流入源極電極5a至漏極電極6的端部的狹窄區(qū)域的電流的集中，作為結(jié)果能夠提升短路容量。

另外，如圖13及圖14所示，期望第二柵極電極9在所述端部的柵極長自所述直線部側(cè)至所述端部的頂部的變化為連續(xù)的變化。通過如此，凸部等特異點消失，故難以產(chǎn)生電場集中，能夠設為不易產(chǎn)生破壞的結(jié)構。

·第八實施方式

圖15為作為本第八實施方式的場效應晶體管的氮化物半導體hfet的俯視圖，圖16為圖15的d－d’箭頭的截面圖。

本氮化物半導體hfet的基板1、通道層2、障壁層3、氮化物半導體4、源極電極5、漏極電極6、第一柵極電極7、柵極絕緣膜8以及第二柵極電極9，具有與所述第一實施方式的氮化物半導體hfet的情形完全相同的結(jié)構。此處，賦予與所述第一實施方式的情形相同的編號，省略詳細說明。以下，針對與所述第一至第七實施方式的情形不同的點進行說明。

本第八實施方式中，涵蓋所述障壁層3、源極電極5、漏極電極6、第一柵極電極7以及第二柵極電極9上的整體，形成有由sin構成的絕緣膜11。因此，絕緣膜11也形成于障壁層3上的源極電極5至第二柵極電極9之間、第二柵極電極9至第一柵極電極7之間以及第一柵極電極7至漏極電極6之間。

如圖15及圖16所示，所述第一柵極電極7的兩端部中，于絕緣膜11的源極電極5上及第一柵極電極7上各自形成有接觸孔12。然后，自源極電極5的接觸孔12上通過第一柵極電極7的接觸孔12上而經(jīng)過相反側(cè)的源極電極5的接觸孔12上，于絕緣膜11上形成有兩條導電層13a、13b。如此，通過導電層13a、13b，經(jīng)由接觸孔12，源極電極5與第一柵極電極7被電連接。

通過如此，能夠極端地縮小進行所述共源共柵連接時的寄生電感(parasiticinductance)，能夠穩(wěn)定運作。

·第九實施方式

圖17為作為本第九實施方式的場效應晶體管的氮化物半導體hfet的俯視圖，圖18為圖17的e－e’箭頭的截面圖。

本氮化物半導體hfet的基板1、通道層2、障壁層3、氮化物半導體4、源極電極5、漏極電極6、第一柵極電極7、柵極絕緣膜8以及第二柵極電極9，具有與所述第一實施方式的氮化物半導體hfet的情形完全相同的結(jié)構。此處，賦予與所述第一實施方式的情形相同的編號，省略詳細說明。

進一步，絕緣膜11及接觸孔12具有與所述第八實施方式的氮化物半導體hfet的情形完全相同的結(jié)構。此處，賦予與所述第八實施方式的情形相同的編號，省略詳細說明。

以下，針對與所述第一至第八實施方式的情形不同的點進行說明。

本第九實施方式中，如圖17及圖18所示，所述第一柵極電極7的兩端部中，自源極電極5的接觸孔12上通過第一柵極電極7的接觸孔12上而經(jīng)過相反側(cè)的源極電極5的接觸孔12上，于絕緣膜11上形成有兩條導電層14a、14b。進一步，端部連接于兩條導電層14a、14b，并且形成有配設于兩條導電層14a、14b之間的兩條導電層14c、14d。于此情形，導電層14c、14d被配置于第一柵極電極7的兩條所述直線部上，各自從第一柵極電極7上朝漏極電極6檐狀地延伸。

如此，通過將所述四條導電層14a、14b、14c、14d組合成羅馬數(shù)字「ii」的形狀而成的導電層部14，經(jīng)由接觸孔12，源極電極5與第一柵極電極7被電連接。

也就是說，根據(jù)本實施方式，于所述直線部中，于第二柵極電極9上不存在導電層部14。因此，能夠減低源極·柵極電極間的寄生電容。同時，通過形成檐狀的導電層14c、14d，能夠緩和朝第一柵極電極7的電場集中，可抑制所述崩解，使耐壓提升。

·第十實施方式

圖19為作為本第十實施方式的場效應晶體管的氮化物半導體hfet的俯視圖。此處，圖19的f－f’箭頭的截面圖具有與所述第一實施方式的圖2完全相同的結(jié)構。

本實施方式為所述第一至第九實施方式的變形例，相對于源極電極5及漏極電極6的形狀為所謂的梳狀電極的情形，也可應用于所述第一至第七實施方式。也就是說，形成如下結(jié)構：以第一柵極電極7包圍漏極電極6，以第二柵極電極9包圍第一柵極電極7。于此情形，15、16成為所述端部。

此外，圖19表示應用所述第一至第七實施方式的情形的基本結(jié)構，實際上為

·于應用第一實施方式的情形，將第一柵極電極7與第二柵極電極9之間在所述端部15的距離設為比在所述直線部的距離更長。

·于應用第二施方式的情形，將第一柵極電極7與漏極電極6之間在所述端部15的距離設為比在所述直線部的距離更長。

·于應用第三施方式的情形，將第二柵極電極9與源極電極5之間在所述端部15的距離設為比在所述直線部的距離更長。

·于應用第四實施方式的情形，將第二柵極電極9于所述直線部的柵極寬度方向的長度設為比第一柵極電極7更長。

·于應用第五實施方式的情形，將第二柵極電極9在所述端部15的曲率半徑設為比第一柵極電極7更大。

·于應用第六實施方式的情形，將第一柵極電極7在所述端部15的柵極長設為比在所述直線部更長。

·于應用第七實施方式的情形，將第二柵極電極9在所述端部15的柵極長設為比在所述直線部更長。

通過所述構成，即便于所述源極電極5及漏極電極6的形狀為梳狀電極的情形，也能夠?qū)崿F(xiàn)減低泄漏的場效應晶體管(氮化物半導體hfet)。

此外，所述各實施方式中，作為氮化物半導體hfet的基板1，使用si基板。然而，并未限定于所述si基板，也可使用藍寶石基板或sic基板或gan基板。

進一步，使用gan作為所述通道層2，使用alxga1－xn作為障壁層3。然而，通道層2及障壁層3并非限定于gan及alxga1－xn，也可含有alxinyga1－x－yn(x≧0，y≧0，0≦x+y＜1)所表示的氮化物半導體4。也就是說，氮化物半導體4只要含有algan、gan以及ingan等即可。

進一步，可在用于所述本發(fā)明的氮化物半導體4適當?shù)匦纬删彌_層。另外，于通道層2與障壁層3之間，為了提升移動度，可形成層厚1nm左右的aln層。另外，于障壁層3上，可形成gan作為間隙層(gaplayer)。

另外，所述各實施方式中，于所述障壁層3及通道層2的源極電極5與漏極電極6的形成處形成凹口，于該凹口內(nèi)蒸鍍電極材料且進行退火，由此形成源極電極5及漏極電極6與所述2deg之間的歐姆接觸。然而，所述歐姆接觸的形成方法并非限定于此。例如，若能在各電極5、6與所述2deg之間形成歐姆接觸，則任何方法皆無妨。例如，于通道層2上例如形成厚度15nm的接觸用的無摻雜(undoped)algan層。然后，可不形成凹口，于無摻雜algan層上直接蒸鍍電極材料而形成源極電極5與漏極電極6，通過退火形成歐姆接觸。

另外，所述各實施方式中，所述第一柵極電極7使用以ni與au的順序?qū)訅旱膎i/au而與障壁層3形成有肖特基接合。然而，本發(fā)明并非限定于此，只要作為晶體管的柵極而發(fā)揮功能，則由任何材料構成皆無妨。例如，可使用w、ti、ni、al、pd、pt、au等金屬，以及wn、tin等氮化物，以及這些的合金，以及這些的層壓結(jié)構。另外，第一柵極電極7并非限定于與氮化物半導體4形成肖特基接合，于第一柵極電極7與氮化物半導體4之間形成柵極絕緣膜亦無妨。

另外，所述各實施方式中，使用以ti與al的順序?qū)訅旱膖i/al形成所述源極電極5及漏極電極6。然而，本發(fā)明并非限定于此，若有導電性，能與所述2deg進行歐姆接觸的話，則任何材料皆無妨。例如，可使用以ti、al及tin的順序?qū)訅旱膖i/al/tin。另外，可使用alsi、alcu及au取代所述al，也可層壓于所述al上。

另外，本實施方式的各部位的尺寸、膜厚僅不過為一例，若具有本發(fā)明的結(jié)構則為本發(fā)明的應用范圍內(nèi)。

綜合以上所述，本發(fā)明的場效應晶體管的特征在于，具備：氮化物半導體層4，含有異質(zhì)結(jié)；源極電極5及漏極電極6，于所述氮化物半導體層4上互相隔開間隔而配置；第一柵極電極7，位于所述源極電極5與所述漏極電極6之間，并且以于俯視時包圍所述漏極電極6的方式配置，且常導通運作；第二柵極電極9，位于所述第一柵極電極7與所述源極電極5之間，并且以于俯視時包圍所述第一柵極電極7的方式配置，且常關斷運作，所述第一柵極電極7及所述第二柵極電極9包含：于俯視時，所述第一柵極電極7的外緣及所述第二柵極電極9的外緣皆形成大致直線的直線部；于俯視時，所述第一柵極電極7的外緣及所述第二柵極電極9的外緣形成曲線或彎曲的角部的端部，所述第一柵極電極7、所述第二柵極電極9以及所述源極電極5中的任一者的間隔、長度或曲率半徑是以緩和在所述端部的電場的集中的方式設定。

根據(jù)所述構成，以常導通運作的所述第一柵極電極7以于俯視時完全包圍所述漏極電極6的所述直線部與所述端部的方式配置，以常關斷運作的所述第二柵極電極9以于俯視時完全包圍所述第一柵極電極7的所述直線部與所述端部的方式配置。因此，于關斷時能夠使所述端部耗盡而防止載流子的移動，減低通過所述端部的電流泄漏。

進一步，所述第一柵極電極7、所述第二柵極電極9以及所述源極電極5中的任一者的所述端部的間隔、長度或曲率半徑是以緩和所在述端部的電場的集中的方式設定。因此，能夠進行在所述端部的電場緩和，謀求更進一步的電流泄漏的減低與耐壓的提升。

另外，一種實施方式的場效應晶體管中，所述第一柵極電極7與所述第二柵極電極9在所述端部的間隔被設定為比所述第一柵極電極7與所述第二柵極電極9在所述直線部的間隔更長。

所述端部中，為電場容易自該形狀集中，與所述直線部相比電流泄漏容易增大，另外，容易被破壞處。作為常關斷電極的第二柵極電極9一般而言，耐壓低于作為常導通電極的第一柵極電極7。

根據(jù)該實施方式，將所述第一柵極電極7與所述第二柵極電極9在所述端部的間隔設定為比所述第一柵極電極7與所述第二柵極電極9在所述直線部的間隔更長。因此，能夠進行在所述端部的電場緩和，謀求更進一步的電流泄漏的減低與耐壓(尤其是第二柵極電極9的耐壓)的提升。

另外，一種實施方式的場效應晶體管中，所述第一柵極電極7與所述漏極電極6在所述端部的間隔被設定為比所述第一柵極電極7與所述漏極電極6在所述直線部的間隔更長。

根據(jù)該實施方式，將所述第一柵極電極7與所述漏極電極6在所述端部的間隔設定為比所述第一柵極電極7與所述漏極電極6在所述直線部的間隔更長。因此，能夠進行在所述端部的電場緩和，謀求更進一步的電流泄漏的減低與耐壓的提升。

另外，一種實施方式的場效應晶體管中，所述源極電極5以于俯視時包圍所述第二柵極電極9的方式配置，所述第二柵極電極9與所述源極電極5在所述端部的間隔被設定為比所述第二柵極電極9與所述源極電極5在所述直線部的間隔更長。

根據(jù)該實施方式，將所述第二柵極電極9與所述源極電極5在所述端部的間隔設定為比所述第二柵極電極9與所述源極電極5在所述直線部的間隔更長。因此，能夠進行在所述端部的電場緩和，謀求更進一步的電流泄漏的減低與耐壓的提升。

另外，一種實施方式的場效應晶體管中，所述直線部的所述第二柵極電極9的柵極寬度方向的長度被設定為比所述直線部的所述第一柵極電極7的柵極寬度方向的長度更長。

所述端部為電場容易自該形狀集中，與所述直線部相比電流泄漏容易增大，另外，容易被破壞處。

根據(jù)該實施方式，所述第二柵極電極9在所述直線部的柵極寬度方向的長度被設定為比所述第一柵極電極7在所述直線部的柵極寬度方向的長度更長。因此，能夠進行在所述端部的電場緩和，謀求更進一步的電流泄漏的減低與耐壓的提升。因此，通過將位于外側(cè)的所述第二柵極電極9的直線部設得較長，將電場強度于內(nèi)側(cè)的柵極電極的所述端部變強的部分，設置于與所述直線部對向的區(qū)域，由此，設為謀求減低泄漏以及提升耐壓的結(jié)構。此處，設置與外側(cè)的柵極電極的直線部對向的區(qū)域的原因在于，內(nèi)側(cè)的柵極電極的所述端部的彎曲的角部相對于氮化物半導體4的晶向，其電極的延伸方向并非一定，因此為易于電流泄漏及耐壓降低的部分。進一步，與所謂內(nèi)側(cè)的柵極電極的所述端部的電場容易集中的部分對向的外側(cè)的柵極電極，期望盡可能為直線部。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)進一步的電流泄漏的減低與耐壓的提升。

另外，一種實施方式的場效應晶體管中，所述端部的所述第一柵極電極7的外緣及所述第二柵極電極9的外緣皆形成圓弧形，所述端部的所述第二柵極電極9的曲率半徑的最小值被設定為比所述端部的所述第一柵極電極7的曲率半徑的最小值更大。

根據(jù)該實施方式，于所述端部的形成圓弧形的所述第二柵極電極9的曲率半徑的最小值被設定為比于所述端部的形成圓弧形的所述第一柵極電極7的曲率半徑的最小值更大。因此，于所述端部的與所述漏極電極6的延伸方向正交的方向的長度長的所述第二柵極電極9的曲率半徑的最小值，被設為比所述柵極寬度方向的長度短的所述第一柵極電極7的曲率半徑的最小值更大，謀求更進一步的電流泄漏的減低與耐壓的提升。

另外，一種實施方式的場效應晶體管中，所述第一柵極電極7在所述端部的柵極長被設定為比所述第一柵極電極7在所述直線部的柵極長更長。

所述端部中，電場容易自該形狀集中，容易產(chǎn)生短溝道效應。此外，若產(chǎn)生短溝道效應，會產(chǎn)生流動于源極電極5與漏極電極6之間的亞閾值泄漏。

根據(jù)該實施方式，所述第一柵極電極7在所述端部的柵極長被設定為比所述第一柵極電極7在所述直線部的柵極長更長。因此，可防止所述短溝道效應，實現(xiàn)進一步的電流泄漏的減低與耐壓的提升。

另外，一種實施方式的場效應晶體管中，所述第二柵極電極9在所述端部的柵極長被設定為比所述第二柵極電極9在所述直線部的柵極長更長。

所述端部中，電場容易自該形狀集中，容易產(chǎn)生短溝道效應。此外，若產(chǎn)生短溝道效應，會產(chǎn)生流動于源極電極5與漏極電極6之間的亞閾值泄漏。

根據(jù)該實施方式，所述第二柵極電極9在所述端部的柵極長被設定為比所述第二柵極電極9在所述直線部的柵極長更長。因此，可防止所述短溝道效應，實現(xiàn)進一步的電流泄漏的減低與耐壓的提升。

另外，一種實施方式的場效應晶體管中，關于在所述端部的所述直線部側(cè)至頂部，所述各電極間的間隔的變化、所述各柵極電極的曲率半徑的變化或是所述各柵極電極的柵極長的變化為連續(xù)的變化。

根據(jù)該實施方式，所述各電極間的間隔的變化、所述各柵極電極的曲率半徑的變化或是所述各柵極電極的柵極長的變化為連續(xù)的變化。因此，由所述變化造成的凸部等特異點消失，難以產(chǎn)生電場集中，能夠設為不易產(chǎn)生破壞的結(jié)構。

另外，一種實施方式的場效應晶體管中，具備：絕緣膜11，涵蓋所述源極電極5、所述漏極電極6、所述第一柵極電極7以及所述第二柵極電極9上的整體而形成；接觸孔12，形成于所述絕緣膜11的所述源極電極5上以及所述第一柵極電極7上；導電層13a、13b、14a、14b，于所述絕緣膜11上涵蓋自所述源極電極5處至第一柵極電極7處而形成，并且經(jīng)由所述接觸孔12，將源極電極5與第一柵極電極7電連接。

根據(jù)該實施方式，通過形成于所述絕緣膜11上的導電層13a、13b、14a、14b，經(jīng)由所述接觸孔12，將源極電極5與第一柵極電極7電連接。因此，能夠極端地縮小進行所述共源共柵連接時的寄生電感，能夠穩(wěn)定運作。

另外，一種實施方式的場效應晶體管中，將所述導電層14a、14b設為第一導電層，形成于所述第一柵極電極7上的所述接觸孔12與所述第一導電層14a、14b位于所述第一柵極電極7的所述端部，具備第二導電層14c、14d，所述第二導電層14c、14d于所述絕緣膜11上，以于俯視時與所述第一柵極電極7的所述直線部重疊的方式形成，并且一端連接于位在所述第一柵極電極7的一個所述端部的所述第一導電層14a，另一方面，另一端連接于位在所述第一柵極電極7的另一個所述端部的所述第一導電層14b，所述第二導電層14c、14d具有延伸部，所述延伸部從所述第一柵極電極7上朝所述漏極電極6側(cè)檐狀地延伸。

根據(jù)該實施方式，于所述直線部中，所述第一導電層14a、14b以及所述第二導電層14c、14d并不存在于所述第二柵極電極9上。因此，能夠減低源極·柵極電極間的寄生電容。同時，通過形成檐狀的所述第二導電層14c、14d，能夠緩和朝第一柵極電極7的電場集中，可抑制所述崩解，使耐壓提升。

附圖標記的說明

1基板

2通道層

3障壁層

4氮化物半導體

5源極電極

6漏極電極

7第一柵極電極

8柵極絕緣膜

9第二柵極電極

10、11絕緣膜

12接觸孔

13a、13b、14a、14b、14c、14d導電層

14導電層部

15、16端部