本發(fā)明涉及GaN類的場效應(yīng)晶體管。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，作為GaN類的場效應(yīng)晶體管，具有專利文獻(xiàn)1(日本特開2010-186925號公報)中記載的場效應(yīng)晶體管。該場效應(yīng)晶體管如圖5所示，包括漏極電極51、源極電極52、柵極電極53、柵極電極焊盤54、柵極配線55和電阻元件56。柵極電極53呈指狀地設(shè)置有多個，與各柵極電極53的一端側(cè)連接的柵極配線55經(jīng)由電阻元件56與柵極電極焊盤54連接。而且，在將場效應(yīng)晶體管用作開關(guān)器件時，利用電阻元件56抑制振鈴現(xiàn)象(ringing)和電涌電壓的發(fā)生。

另外，現(xiàn)有技術(shù)中，作為場效應(yīng)晶體管，具有專利文獻(xiàn)2(日本特公平6-87505號公報)中記載的場效應(yīng)晶體管。該場效應(yīng)晶體管如圖6所示，包括：呈指狀地形成的多個柵極電極61；與各柵極電極61的一端側(cè)連接的柵極引出電極部62；和與該柵極引出電極部62連接的柵極電極焊盤63。在各柵極電極61的柵極引出電極部62側(cè)插入穩(wěn)定化電阻64。利用該穩(wěn)定化電阻64實現(xiàn)場效應(yīng)晶體管的均勻動作。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2010-186925號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特公平6-87505號公報

發(fā)明要解決的技術(shù)問題

但是，專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2的場效應(yīng)晶體管中，僅在柵極電極的一端側(cè)連接?xùn)艠O電極焊盤。因此，在將場效應(yīng)晶體管用作開關(guān)器件時，會在場效應(yīng)晶體管產(chǎn)生信號延遲，不能均勻地工作。因此，存在不能充分抑制振鈴現(xiàn)象和電涌電壓，無法實現(xiàn)場效應(yīng)晶體管的穩(wěn)定工作的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

于是，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠充分抑制振鈴現(xiàn)象和電涌電壓，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定工作的場效應(yīng)晶體管。

用于解決問題的技術(shù)手段

為了解決上述問題，本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管包括：具有異質(zhì)結(jié)的GaN類層疊體；以在第一方向上延伸的方式形成在上述GaN類層疊體上的漏極電極；源極電極，其以在上述第一方向上延伸的方式形成在上述GaN類層疊體上，并且形成為在與上述第一方向交叉的第二方向上與上述漏極電極隔開預(yù)定的間隔；俯視時形成在上述漏極電極與上述源極電極之間的柵極電極；在上述GaN類層疊體上以覆蓋上述柵極電極的方式形成的絕緣層；形成在上述絕緣層上的柵極電極焊盤；連接上述柵極電極的一端部與上述柵極電極焊盤的第一配線；連接上述柵極電極的另一端部與上述柵極電極焊盤的第二配線；和能夠調(diào)節(jié)上述第一配線和上述第二配線中的至少一個配線的阻抗的阻抗調(diào)節(jié)部。

另外，在一個實施方式的場效應(yīng)晶體管中，上述阻抗調(diào)節(jié)部是設(shè)置于上述第一配線和上述第二配線中的至少一個配線的電阻元件。

另外，在一個實施方式的場效應(yīng)晶體管中，上述漏極電極、上述源極電極和上述阻抗調(diào)節(jié)部由歐姆金屬構(gòu)成。

另外，在一個實施方式的場效應(yīng)晶體管中，上述阻抗調(diào)節(jié)部由上述第一配線和上述第二配線中的至少一個配線的一部分構(gòu)成。

另外，在一個實施方式的場效應(yīng)晶體管中，上述漏極電極和上述源極電極在上述第二方向上彼此隔開間隔大致平行地交替配置有多個，并且在上述第一方向上呈指狀地延伸。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管，能夠均勻地工作，能夠充分抑制振鈴現(xiàn)象和電涌電壓，并且能夠?qū)崿F(xiàn)場效應(yīng)晶體管的穩(wěn)定工作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的第一實施方式GaN類的場效應(yīng)晶體管的平面示意圖。

圖2是表示圖1的A-A線截面的截面圖。

圖3是本發(fā)明的第二實施方式的GaN類的場效應(yīng)晶體管的平面示意圖。

圖4是本發(fā)明的第三實施方式的GaN類的場效應(yīng)晶體管的平面示意圖。

圖5是現(xiàn)有的GaN類的場效應(yīng)晶體管的平面示意圖。

圖6是另一現(xiàn)有的GaN類的場效應(yīng)晶體管的平面示意圖。

具體實施方式

以下，用圖示的實施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

(第一實施方式)

圖1是本發(fā)明的第一實施方式的GaN類HFET(異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管)的平面示意圖。圖2是表示圖1的A-A線截面的截面圖。

如圖2所示，本第一實施方式在Si襯底1上依次形成緩沖層2、GaN層3和AlGaN層4。該GaN層3和AlGaN層4構(gòu)成具有異質(zhì)結(jié)的GaN類層疊體5。在GaN層3與AlGaN層4的界面產(chǎn)生2DEG(二維電子氣體)而形成溝道。另外，上述襯底不限于Si襯底，也可以使用藍(lán)寶石襯底或SiC襯底，也可以在藍(lán)寶石襯底或SiC襯底上使GaN類層疊體5生長，也可以如在GaN襯底上使AlGaN層生長等那樣，在由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的襯底上使GaN類層疊體5生長。另外，也可以不在Si襯底1上形成緩沖層2。

在GaN類層疊體5上依次形成保護(hù)膜7和層間絕緣膜8。作為保護(hù)膜7的材料，例如此處使用了SiN，但也可以使用SiO₂、Al₂O₃等。另外，作為層間絕緣膜8的材料，例如此處使用了基于CVD的SiO₂膜，但也可以使用SOG(Spin On Glass：旋涂玻璃)、BPSG(Boron Phosphorous Silicate Glass：硼磷硅玻璃)等絕緣材料。另外，SiN保護(hù)膜7的膜厚，此處作為一例設(shè)定為150nm，但也可以在20nm～250nm的范圍進(jìn)行設(shè)定。

在保護(hù)膜7和層間絕緣膜8形成有貫通保護(hù)膜7和層間絕緣膜8到達(dá)AlGaN層4的凹槽，在該凹槽形成有漏極歐姆電極11和源極歐姆電極12。漏極歐姆電極11和源極歐姆電極12是由歐姆金屬(ohmic metal)構(gòu)成的歐姆電極，具體而言，是依次層疊有Ti層、Al層、TiN層的Ti/Al/TiN電極。在此，Al膜厚為10nm～300nm。

漏極歐姆電極11經(jīng)由形成于層間絕緣膜8的導(dǎo)通孔與漏極電極部14連接。源極歐姆電極12經(jīng)由形成于層間絕緣膜8的導(dǎo)通孔與源極電極部15連接。漏極電極部14和源極電極部15為依次層疊有Ti層、AlCu層、TiN層的Ti/AlCu/TiN電極。在此，AlCu膜厚為1000nm～3000nm。

在漏極歐姆電極11與源極歐姆電極12之間的保護(hù)膜7形成有開口。在該開口及其附近形成有柵極絕緣膜9和柵極電極13。層間絕緣膜8覆蓋該柵極電極13。在層間絕緣膜8上形成有柵極電極焊盤(未圖示)。柵極絕緣膜9為SiN膜。柵極電極13由TiN構(gòu)成。

如圖1所示，漏極歐姆電極11和源極歐姆電極12在第一方向上呈指狀地延伸，并且在與上述第一方向大致正交的第二方向上彼此隔開預(yù)定的間隔大致平行地交替配置有多個。另外，圖1中省略描繪了層間絕緣膜8、漏極電極部14和源極電極部15。

柵極電極13俯視時，在指狀的漏極歐姆電極11與指狀的源極電極12之間在上述第一方向上延伸，并且以包圍漏極歐姆電極11的周圍的方式環(huán)狀地延伸。

柵極電極13的上述第一方向的兩端部，分別經(jīng)由柵極電極連接配線21與柵極電極焊盤16連接。柵極電極焊盤16配置于柵極電極13的上述第一方向的一端側(cè)。柵極電極連接配線21具有第一配線22和第二配線23。柵極電極連接配線21，作為一例，為依次層疊有Ti層、AlCu層、TiN層的Ti/AlCu/TiN電極。

漏極歐姆電極11、包圍該漏極歐姆電極11的柵極電極13、第一配線22的一部分和第二配線23的一部分，構(gòu)成指形柵19。GaN類HFET具有在上述第二方向上配置有多個的指形柵19。

第一配線22與各柵極電極13的上述第一方向的一端部分別連接，并與柵極電極焊盤16連接，將各柵極電極13的一端部與柵極電極焊盤16電連接。在第一配線22連接有作為阻抗調(diào)節(jié)部的一例的電阻元件17。

第二配線23與各柵極電極13的上述第一方向的另一端部分別連接，并與柵極電極焊盤16連接，將各柵極電極13的另一端部與柵極電極焊盤16電連接。

電阻元件17位于各柵極電極13的一端部與柵極電極焊盤16之間。電阻元件17由歐姆金屬構(gòu)成，具體而言，是與漏極歐姆電極11和源極歐姆電極12同一層的依次層疊有Ti層、Al層、TiN層的Ti/Al/TiN電極。電阻元件17是能夠調(diào)節(jié)電阻值的可變電阻，能夠調(diào)節(jié)包含電阻元件17的第一配線22的阻抗。具體而言，電阻元件17的薄膜電阻值設(shè)定成使包含電阻元件17的第一配線22的CR時間常數(shù)與第二配線23的CR時間常數(shù)大致相同。電阻元件17的薄膜電阻值，例如為柵極電極連接配線21的薄膜電阻值的約10倍。

根據(jù)本實施方式的GaN類HFET，電阻元件17構(gòu)成為能夠調(diào)節(jié)包含電阻元件17的第一配線22的阻抗。因此，利用電阻元件17調(diào)節(jié)第一配線22對于柵極信號的阻抗，能夠使第一配線22的CR時間常數(shù)與第二配線23的CR時間常數(shù)大致相同。由此，能夠防止在GaN類HFET發(fā)生信號延遲。

因此，僅通過由電阻元件17來調(diào)節(jié)第一配線22的阻抗的簡單結(jié)構(gòu)，就能夠使GaN類HFET均勻地工作，能夠充分抑制振鈴現(xiàn)象和電涌電壓，并且能夠?qū)崿F(xiàn)GaN類HFET的穩(wěn)定工作。

另外，本實施方式中，漏極歐姆電極11、源極歐姆電極12和電阻元件17由相同的歐姆金屬構(gòu)成，所以能夠在相同的工序中形成漏極電極11、源極電極12和電阻元件17。因此，不需要追加用于設(shè)置電阻元件17的另外的工序或進(jìn)行掩模工藝，能夠降低制作成本。

另外，本實施方式中，具有上述指狀延伸的多個漏極歐姆電極11和源極歐姆電極12。因此，能夠在GaN類HFET流動大電流，并且即使流動大電流也能夠均勻地工作，能夠充分抑制振鈴現(xiàn)象和電涌電壓，且能夠?qū)崿F(xiàn)GaN類HFET的穩(wěn)定工作。

(第二實施方式)

圖3是上述第二實施方式的GaN類HFET的平面示意圖。對于上述第一實施方式不同的點進(jìn)行說明，本第二實施方式中，在柵極電極連接配線221的第一配線222連接有電阻元件217、217。另外，本第二實施方式中，與上述第一實施方式相同的附圖標(biāo)記，是與上述第一實施方式相同的結(jié)構(gòu)，省略其說明。

如圖3所示，柵極電極連接配線221的第一配線222的兩端分別經(jīng)由柵極電極連接配線221的第二配線223的一部分與柵極電極焊盤16連接。在第一配線222的兩端部222A、222B分別連接有電阻元件217、217。電阻元件217、217薄膜電阻值設(shè)定成使第一配線222的CR時間常數(shù)與第二配線223的CR時間常數(shù)大致相同。

根據(jù)本實施方式的GaN類HFET，第一配線222的一部分和第二配線223的一部分重復(fù)。因此，與第一配線222和第二配線223不重復(fù)的情況相比，能夠進(jìn)一步縮小第一配線222的CR時間常數(shù)與第二配線223的CR時間常數(shù)之差，能夠更可靠地防止GaN類HFET的信號延遲。因此，能夠使GaN類HFET更均勻地工作，能夠抑制振鈴現(xiàn)象和電涌電壓。

(第三實施方式)

圖4是上述第三實施方式的GaN類HFET的平面示意圖。對與上述第一實施方式不同的點進(jìn)行說明，本第三實施方式中，在柵極電極連接配線321的第一配線322不連接電阻元件217、217，第一配線322的兩端部322A、322B構(gòu)成阻抗調(diào)節(jié)部。另外，本第三實施方式中，與上述第一實施方式相同的附圖標(biāo)記，是與上述第一實施方式相同的結(jié)構(gòu)，省略其說明。

如圖4所示，柵極電極連接配線321的第一配線322的兩端分別與柵極電極連接配線321的第二配線323連接。第一配線322的兩端部322A、322B彎折而以蛇行蜿蜒的方式形成。利用這些第一配線322的兩端部322A、322B的電阻等進(jìn)行設(shè)定，以使得第一配線322的CR時間常數(shù)與第二配線323的CR時間常數(shù)大致相同。即，第一配線322的兩端部322A、322B構(gòu)成阻抗調(diào)節(jié)部317。

根據(jù)本實施方式的GaN類HFET，第一配線322的兩端部322A、322B構(gòu)成阻抗調(diào)節(jié)部317，所以不需要另外設(shè)置電阻元件來構(gòu)成阻抗調(diào)節(jié)部。因此，不需要追加用于設(shè)置電阻元件等的另外的工序、或增大芯片的面積、或進(jìn)行掩模工藝，所以能夠降低GaN類HFET的制作成本。

另外，上述第一～第三實施方式中，具有多個指狀的漏極歐姆電極和多個指狀的源極歐姆電極，但并不限定于此，也可以具有梳形的漏極歐姆電極和梳形的源極歐姆電極。

另外，上述第一、第二實施方式中，在第一配線22、222連接有電阻元件17、217，但并不限定于此，在第二配線也可以連接電阻元件，也可以不在第一配線連接電阻元件而僅在第二配線連接電阻元件。

另外，上述第三實施方式中，第一配線322的兩端部322A、322B構(gòu)成阻抗調(diào)節(jié)部317，但并不限定于此，也可以使第二配線的一部分構(gòu)成阻抗調(diào)節(jié)部，也可以使第一配線的一部分不構(gòu)成阻抗調(diào)節(jié)部而僅使第二配線的一部分構(gòu)成阻抗調(diào)節(jié)部。

另外，上述第一、第二實施方式中，在第一配線22、222連接有電阻元件17、217，但并不限定于此，也可以連接電容器等能夠調(diào)節(jié)配線的CR時間常數(shù)的受動元件。

另外，上述第一～第三實施方式中，GaN類HFET具有在上述第二方向上配置有多個的指形柵19，但并不限定于此，也可以具有1個指形柵19。

對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式的進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述實施方式，能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。

對本發(fā)明和實施方式進(jìn)行總結(jié)如下。

本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管包括：具有異質(zhì)結(jié)的GaN類層疊體5；以在第一方向上延伸的方式形成在上述GaN類層疊體5上的漏極電極11；以在上述第一方向上延伸的方式形成在上述GaN類層疊體5上，并且形成為在與上述第一方向交叉的第二方向上與上述漏極電極11隔開預(yù)定的間隔的源極電極12；俯視時形成在上述漏極電極11與上述源極電極12之間的柵極電極13；以覆蓋上述柵極電極13的方式形成在上述GaN類層疊體5上的絕緣層8；形成在上述絕緣層8上的柵極電極焊盤16；連接上述柵極電極13的一端部與上述柵極電極焊盤16的第一配線22、222、322；連接上述柵極電極13的另一端部與上述柵極電極焊盤16的第二配線22、222、322；和能夠調(diào)節(jié)上述第一配線22、222、322和上述第二配線23、223、323中的至少一個配線的阻抗的阻抗調(diào)節(jié)部17、217、317。

根據(jù)本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管，上述阻抗調(diào)節(jié)部17、217、317能夠調(diào)節(jié)上述第一配線22、222、322和上述第二配線23、223、323中的至少一個配線的阻抗。因此，利用阻抗調(diào)節(jié)部17、217、317調(diào)節(jié)由于第一配線22、222、322和第二配線23、223、323對于柵極信號的阻抗和寄生電容等引起的阻抗，使第一配線22、222、322的阻抗與第二配線23、223、323的阻抗大致相同，能夠防止在場效應(yīng)晶體管發(fā)生信號延遲。

因此，場效應(yīng)晶體管能夠均勻地工作，能夠充分抑制振鈴現(xiàn)象和電涌電壓，并且能夠?qū)崿F(xiàn)場效應(yīng)晶體管的穩(wěn)定工作。

另外，在一個實施方式的場效應(yīng)晶體管中，上述阻抗調(diào)節(jié)部17、217是設(shè)置于上述第一配線22、222和上述第二配線23、223中的至少一個配線的電阻元件。

根據(jù)上述實施方式，上述阻抗調(diào)節(jié)部17、217是設(shè)置于上述第一配線22、222和上述第二配線23、223中的至少一個配線的電阻元件。因此，能夠通過利用該電阻元件使第一配線22、222的阻抗與第二配線23、223的阻抗大致相同的簡單的構(gòu)造來調(diào)節(jié)阻抗。

另外，在一個實施方式的場效應(yīng)晶體管中，上述漏極電極11、上述源極電極12和上述阻抗調(diào)節(jié)部17、217由歐姆金屬構(gòu)成。

根據(jù)上述實施方式，上述漏極電極11、上述源極電極12和上述阻抗調(diào)節(jié)部17、217由歐姆金屬構(gòu)成，所以能夠在相同的工序中形成漏極電極11、源極電極12和阻抗調(diào)節(jié)部17、217。因此，不需要追加用于形成阻抗調(diào)節(jié)部17、217的另外的工序或進(jìn)行掩模工藝，能夠降低制作成本。

另外，在一個實施方式的場效應(yīng)晶體管中，上述阻抗調(diào)節(jié)部317由上述第一配線322和上述第二配線323中的至少一個配線的一部分構(gòu)成。

根據(jù)上述實施方式，上述第一配線322和上述第二配線323中的至少一個配線的一部分構(gòu)成上述阻抗調(diào)節(jié)部317。因此，不需要另外設(shè)置電阻元件等來作為阻抗調(diào)節(jié)部。因此，不需要追加用于設(shè)置電阻元件等的另外的工序、或增大芯片的面積、或進(jìn)行掩模工藝，所以能夠降低GaN類HFET的制作成本。

另外，在一個實施方式的場效應(yīng)晶體管中，上述漏極電極11和上述源極電極12在上述第二方向上彼此隔開間隔大致平行地交替配置有多個，并且在上述第一方向上呈指狀地延伸。

根據(jù)上述實施方式，具有上述呈指狀地延伸的多個漏極電極11和源極電極12。因此，能夠在場效應(yīng)晶體管流動大電流，并且即使流過大電流也能夠均勻地工作，能夠充分抑制振鈴現(xiàn)象和電涌電壓，能夠?qū)崿F(xiàn)場效應(yīng)晶體管的穩(wěn)定工作。

附圖標(biāo)記說明

5 GaN類層疊體

8 層間絕緣膜

11 漏極歐姆電極

12 源極歐姆電極

13 柵極電極

16 柵極電極焊盤

17、217 電阻元件

317 阻抗調(diào)節(jié)部

22、222、322 第一配線

23、223、323 第二配線。