本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的技術(shù)涉及一種開(kāi)關(guān)元件。

背景技術(shù)：

在日本特開(kāi)2010-109117號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了一種具有g(shù)an層和algan層的開(kāi)關(guān)元件。gan層與algan層形成異質(zhì)結(jié)。因此，在gan層和algan層的界面上形成有二維電子氣體(以下，也稱(chēng)為2deg)。在algan層之上配置有柵電極。當(dāng)使柵極電位低于閾值時(shí)，柵電極的下部的2deg將消失。于是，異質(zhì)結(jié)的2deg向漏極側(cè)和源極側(cè)被分離。因此，電流不會(huì)在漏極與源極之間流通。即，開(kāi)關(guān)元件斷開(kāi)。當(dāng)使柵極電位高于閾值時(shí)，在柵電極的下部將出現(xiàn)2deg，從而漏極與源極之間通過(guò)2deg而被連接。因此，電流在漏極與源極之間流通。即，開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通。以此方式，通過(guò)對(duì)柵極電位進(jìn)行控制，從而能夠使開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)。另外，也存在上述的閾值高于0v(即，與源極為同電位)和低于0v的情況。閾值高于0v的開(kāi)關(guān)元件為常閉型，閾值低于0v的開(kāi)關(guān)元件為常開(kāi)型。此外，也存在于異質(zhì)結(jié)上形成有二維孔氣體(以下，也稱(chēng)為2dhg)的開(kāi)關(guān)元件。使用二維孔氣體的開(kāi)關(guān)元件在使柵極電位低于閾值的情況下被設(shè)為導(dǎo)通，在使柵極電位高于閾值的情況下被設(shè)為斷開(kāi)。

在上述的任意的開(kāi)關(guān)元件中，當(dāng)使開(kāi)關(guān)元件斷開(kāi)時(shí)，將會(huì)在柵電極與漏極之間于半導(dǎo)體層中產(chǎn)生電場(chǎng)。此時(shí)，一般情況下，電場(chǎng)易于集中在柵電極的漏極側(cè)的端部附近的半導(dǎo)體層(例如，在日本特開(kāi)2010-109117號(hào)公報(bào)的情況下為algan層)上。當(dāng)在半導(dǎo)體層中產(chǎn)生較高的電場(chǎng)時(shí)，開(kāi)關(guān)元件的耐壓將變得惡化。相對(duì)于此，引用文獻(xiàn)1的開(kāi)關(guān)元件在algan層的上部具有從柵電極向漏極側(cè)延伸的場(chǎng)板。場(chǎng)板被配置在覆蓋algan層的表面的絕緣層之上。場(chǎng)板由于與柵電極連接，因此具有與柵電極大致相同的電位。當(dāng)以此方式而配置有場(chǎng)板時(shí)，柵電極的向漏極側(cè)的端部附近的電場(chǎng)集中將被緩和。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問(wèn)題

在日本特開(kāi)2010-109117號(hào)公報(bào)的開(kāi)關(guān)元件中，由于場(chǎng)板與漏極之間的距離較短，因此電場(chǎng)會(huì)集中在場(chǎng)板與漏極之間。電場(chǎng)尤其易于集中在場(chǎng)板的漏極側(cè)的端部的附近。因此，在該端部的附近的半導(dǎo)體層(例如，algan層)上也會(huì)產(chǎn)生較高的電場(chǎng)。在該結(jié)構(gòu)中，也無(wú)法充分地提高開(kāi)關(guān)元件的耐壓。因此，在本說(shuō)明書(shū)中，提供一種利用了異質(zhì)結(jié)(即，2deg或者2dhg)的開(kāi)關(guān)元件，所述開(kāi)關(guān)元件能夠有效地對(duì)電場(chǎng)集中在柵電極與漏極之間的區(qū)域的一部分處的情況進(jìn)行抑制。

用于解決問(wèn)題的方法

本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的開(kāi)關(guān)元件具有電子傳輸層、電子供給層、源極、漏極和第一柵電極。所述電子供給層位于所述電子傳輸層之上，且與所述電子傳輸層形成異質(zhì)結(jié)。所述源極與所述電子供給層相接。所述漏極在與所述源極分離的位置處與所述電子供給層相接。所述第一柵電極位于所述電子供給層的上部且從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)位于所述源極與所述漏極之間。所述第一柵電極在所述電子供給層的上部處與所述漏極電連接。所述開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通電阻與所述第一柵電極和所述漏極之間的電力電阻相比而較低。

另外，在本說(shuō)明書(shū)中，“上”以及“下”表示開(kāi)關(guān)元件的內(nèi)部中的位置關(guān)系，在電子傳輸層和電子供給層的層壓方向上，電子供給層側(cè)為上，電子傳輸層側(cè)為下。因此，在開(kāi)關(guān)元件的實(shí)際使用狀態(tài)下，即使在電子供給層被配置在與電子傳輸層相比靠地面?zhèn)鹊那闆r下，也將電子供給層側(cè)稱(chēng)為上，而將電子傳輸層側(cè)稱(chēng)為下。此外，上述的“導(dǎo)通電阻”是指，在開(kāi)關(guān)元件為導(dǎo)通時(shí)的漏極和源極之間的電阻。此外，在本說(shuō)明書(shū)中，“柵電極”(例如，第一柵電極)是指，能夠通過(guò)其電位而使開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)的電極。柵電極既可以與電子供給層直接接觸(例如，肖特基接觸)，也可以經(jīng)由絕緣層或p型層等的其他層而與電子供給層連接。

該開(kāi)關(guān)元件根據(jù)第一柵電極的電位而進(jìn)行開(kāi)關(guān)。當(dāng)開(kāi)關(guān)元件為導(dǎo)通時(shí)，電流穿過(guò)異質(zhì)結(jié)(即，2deg或者2dhg)而在漏極與源極之間流通。與開(kāi)關(guān)元件為斷開(kāi)的狀態(tài)相比，在開(kāi)關(guān)元件為導(dǎo)通的狀態(tài)下，第一柵電極與漏極之間的電位差較小。此外，第一柵電極和漏極之間的電阻與開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通電阻相比而較高。因此，在該狀態(tài)下，電流不易在第一柵電極與漏極之間流通。當(dāng)將開(kāi)關(guān)元件設(shè)為斷開(kāi)時(shí)，第一柵電極與漏極之間的電位差增大。因此，電流會(huì)在第一柵電極與漏極之間流通。在第一柵電極與漏極之間流通有電流的狀態(tài)下，電場(chǎng)在該電流路徑中較為均勻地分布。即，電場(chǎng)在第一柵電極與漏極之間較為均勻地分布。因此，在該開(kāi)關(guān)元件中，能夠?qū)υ跀嚅_(kāi)時(shí)電場(chǎng)集中在第一柵電極與漏極之間的區(qū)域的一部分處的情況進(jìn)行抑制。因此，在半導(dǎo)體層中也抑制了電場(chǎng)集中。因此，根據(jù)該開(kāi)關(guān)元件，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的耐壓。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1的開(kāi)關(guān)元件10的剖視圖(圖2的i-i線(xiàn)處的剖視圖)。

圖2為表示在從上側(cè)對(duì)實(shí)施例1的開(kāi)關(guān)元件10進(jìn)行觀察時(shí)的各個(gè)電極和電阻層的配置的俯視圖(為了方便觀察附圖而通過(guò)陰影來(lái)表示各個(gè)電極和電阻層34)。

圖3為實(shí)施例2的開(kāi)關(guān)元件的剖視圖。

圖4為表示在從上側(cè)對(duì)實(shí)施例3的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行觀察時(shí)的各個(gè)電極和電阻層的配置的俯視圖(為了方便觀察附圖而通過(guò)陰影來(lái)表示各個(gè)電極和電阻層34)。

圖5為實(shí)施例4的開(kāi)關(guān)元件的剖視圖(圖6的v-v線(xiàn)處的剖視圖)。

圖6為表示在從上側(cè)對(duì)實(shí)施例4的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行觀察的各個(gè)電極和電阻層的配置的俯視圖(為了方便觀察附圖而通過(guò)陰影來(lái)表示各個(gè)電極、第一電阻層34a、第二電阻層34b以及接觸孔35)。

圖7為實(shí)施例5的開(kāi)關(guān)元件的剖視圖(圖8的vii-vii線(xiàn)處的剖視圖)。

圖8為表示在從上側(cè)對(duì)實(shí)施例5的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行觀察時(shí)的各個(gè)電極和電阻層的配置的俯視圖(為了方便觀察附圖而通過(guò)陰影來(lái)表示各電極、第一電阻層34a、第二電阻層34b以及接觸孔35、39)。

圖9為實(shí)施例6的開(kāi)關(guān)元件的縱剖視圖。

圖10為表示實(shí)施例6的開(kāi)關(guān)元件的各個(gè)電極處的電位的曲線(xiàn)圖。

圖11為實(shí)施例7的開(kāi)關(guān)元件的縱剖視圖。

圖12為實(shí)施例8的開(kāi)關(guān)元件的縱剖視圖。

圖13為實(shí)施例9的開(kāi)關(guān)元件的縱剖視圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

圖1、2所示的實(shí)施例1的開(kāi)關(guān)元件10為利用形成在電子傳輸層18與電子供給層20的界面上的2deg而進(jìn)行開(kāi)關(guān)的hemt(highelectronmobilitytransistor：高電子遷移率場(chǎng)效晶體管)。開(kāi)關(guān)元件10具有半導(dǎo)體基板12。在下文中，將與半導(dǎo)體基板12的上表面平行的一個(gè)方向稱(chēng)為x方向，將與半導(dǎo)體基板12的上表面平行且與x方向正交的方向稱(chēng)為y方向，將半導(dǎo)體基板12的厚度方向稱(chēng)為z方向。半導(dǎo)體基板12具有層壓了底基板14、緩沖層16、電子傳輸層18以及電子供給層20的結(jié)構(gòu)。底基板14、緩沖層16、電子傳輸層18以及電子供給層20沿著x方向以及y方向而延伸。

底基板14被配置在半導(dǎo)體基板12的最下部。底基板14由藍(lán)寶石構(gòu)成。

緩沖層16被配置在底基板14之上。緩沖層16由gan構(gòu)成。

電子傳輸層18被配置在緩沖層16之上。電子傳輸層18由i型(即，無(wú)摻雜)的gan構(gòu)成。

電子供給層20被配置在電子傳輸層18之上。電子供給層20由i型的algan構(gòu)成。電子供給層20(即，algan)的帶隙與電子傳輸層18(即，gan)的帶隙相比而較寬。電子供給層20與電子傳輸層18形成異質(zhì)結(jié)。在電子供給層20與電子傳輸層18的界面的異質(zhì)結(jié)部19上形成有2deg。

在電子供給層20之上配置有源極22、漏極30以及p型層26。源極22與電子供給層20的上表面相接。源極22由ti、al等金屬構(gòu)成。漏極30在從源極22起于x方向上隔開(kāi)間隔的位置處與電子供給層20的上表面相接。漏極22由ti、al等金屬構(gòu)成。在從上側(cè)俯視觀察時(shí)，p型層26被配置在源極22與漏極30之間。p型層26與電子供給層20的上表面相接。p型層26由p型的gan構(gòu)成。在p型層26與源極22之間以及p型層26與漏極30之間設(shè)置有間隔。在p型層26與源極22之間，電子供給層20的上表面被絕緣層24覆蓋。在p型層26與漏極30之間，電子供給層20的上表面被絕緣層28覆蓋。

在p型層26之上配置有柵電極32。如圖2所示，在從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，柵電極32被配置在源極22與漏極30之間。柵電極32與p型層26的上表面相接。柵電極32由ni、au等金屬構(gòu)成。柵電極32通過(guò)未圖示的配線(xiàn)而與柵極襯墊(接合襯墊)連接。

在絕緣層28上配置有電阻層34。電阻層34由雜質(zhì)濃度較低的聚硅構(gòu)成。雖然電阻層34具有導(dǎo)電性，但是其電阻率較高。電阻層34的電阻率與柵電極32的電阻率以及漏極30的電阻率相比而較高。電阻層34對(duì)位于柵電極32和漏極30之間的絕緣層28的上表面整個(gè)區(qū)域進(jìn)行覆蓋。因此，在如圖2所示而從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，柵電極32與漏極30之間的電子供給層20的上表面整個(gè)區(qū)域與電阻層34重疊。電阻層34的x方向上的一端與柵電極32相接，電阻層34的x方向上的另一端與漏極30相接。即，通過(guò)電阻層34而對(duì)柵電極32和漏極30進(jìn)行電連接。柵電極32與漏極30之間的電阻(即，電阻層34的x方向上的兩端之間的電阻)與開(kāi)關(guān)元件10的導(dǎo)通電阻相比而較大。更詳細(xì)而言，柵電極32與漏極30之間的電阻為開(kāi)關(guān)元件10的導(dǎo)通電阻的10000倍以上。

如圖1所示，柵電極32和電阻層34被絕緣層36覆蓋。在絕緣層36之上配置有源極配線(xiàn)40和漏極配線(xiàn)42。源極配線(xiàn)40通過(guò)接觸孔40a而與源極22連接。漏極配線(xiàn)42被配置在從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)與電阻層34重疊的位置處。漏極配線(xiàn)42通過(guò)接觸孔42a而與漏極30連接。

開(kāi)關(guān)元件10以相對(duì)于負(fù)載(例如電機(jī)、反應(yīng)器等)串聯(lián)連接的狀態(tài)而被使用。漏極30與高電位側(cè)的配線(xiàn)連接，源極22與低電位側(cè)的配線(xiàn)連接。在柵電極32的電位與閾值(例如，數(shù)v)相比而較低的情況下，如圖1的虛線(xiàn)102所示，耗盡層從p型層26起向半導(dǎo)體基板12內(nèi)擴(kuò)展。耗盡層在柵電極32(即，p型層26)的下部到達(dá)異質(zhì)結(jié)部19。因此，在柵電極32的下部，異質(zhì)結(jié)部19中不存在2deg。因此，漏極30側(cè)的2deg與源極22側(cè)的2deg分離，漏極30與源極22被電分離。也就是說(shuō)，開(kāi)關(guān)元件10成為斷開(kāi)，從而電流不流通于漏極30與源極22之間。當(dāng)開(kāi)關(guān)元件10斷開(kāi)時(shí)，由于電流不流經(jīng)負(fù)載，因此幾乎不向負(fù)載施加電壓。因此，在漏極30上將被施加較高的電位(例如，600v)。如上文所述，由于柵電極32的電位較低，因此漏極30與柵電極32之間被施加有高電壓。于是，電流經(jīng)由電阻層34而從漏極30流向柵電極32。由于在電阻層34中電阻率以大致固定的方式進(jìn)行分布，因此，在電阻層34中流通有電流的狀態(tài)下，在電流所流通的方向(即，x方向)上，電位均勻地分布在電阻層34中。由于在電阻層34中電位大致均勻地分布在x方向上，因此在電阻層34的下部的絕緣層28以及電子供給層20中，電位也大致均勻地分布在x方向上。因此，在柵電極32的漏極30側(cè)的端部32a的附近的電場(chǎng)集中被緩和。也就是說(shuō)，抑制了電場(chǎng)集中在端部32a的附近的電子供給層20上的情況。因此，在該開(kāi)關(guān)元件10中，即使向漏極30與源極22之間施加了高電壓，也不易在半導(dǎo)體層中產(chǎn)生雪崩式擊穿。因此，開(kāi)關(guān)元件10具有較高的耐壓。

當(dāng)柵極電極32的電位被提升至與閾值相比而較高的電位時(shí)，如圖1的虛線(xiàn)104所示，耗盡層將向p型層26側(cè)退避。由此，耗盡層從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)。因此，在柵電極32(即，p型層26)的下部的異質(zhì)結(jié)部19上將產(chǎn)生2deg。因此，通過(guò)2deg而使漏極30和源極22被連接。于是，電流從漏極30穿過(guò)2deg而流向源極22。也就是說(shuō)，開(kāi)關(guān)元件10成為導(dǎo)通。當(dāng)開(kāi)關(guān)元件10導(dǎo)通時(shí)，由于在負(fù)載中流通有電流，因此負(fù)載被施加電壓。因此，漏極30的電位降低至接近于源極22的電位。因此，漏極30與柵電極32之間的電位差也減小，從而電流幾乎不流通于電阻層34中。

另外，如上文所述，漏極30與柵電極32之間的電阻(即，電阻層34的x方向上的兩端之間的電阻)遠(yuǎn)高于開(kāi)關(guān)元件10的導(dǎo)通電阻。因此，在開(kāi)關(guān)元件10斷開(kāi)時(shí)從漏極30流向柵電極32的電流遠(yuǎn)小于在開(kāi)關(guān)元件10導(dǎo)通時(shí)從漏極30流向源極22的電流。換言之，開(kāi)關(guān)元件為斷開(kāi)時(shí)的漏極電流(在電阻層34中流通的電流)與開(kāi)關(guān)元件為導(dǎo)通時(shí)的漏極電流相比而小至可忽視的程度。因此，通過(guò)開(kāi)關(guān)元件10所實(shí)施的開(kāi)關(guān)，從而能夠?qū)α魍ㄓ新O電流的狀態(tài)和漏極電流大致為零的狀態(tài)進(jìn)行切換。

此外，存在電場(chǎng)于半導(dǎo)體基板12的外部發(fā)生變化的情況。例如，存在漏極配線(xiàn)42的電位發(fā)生變化的情況或在開(kāi)關(guān)元件10的表面上附著有外來(lái)電荷(離子等)的情況等。當(dāng)由于半導(dǎo)體基板12的外部的電場(chǎng)的變化而使漏極30與柵電極32之間的電子供給層20的內(nèi)部的電場(chǎng)紊亂時(shí)，電場(chǎng)將在電子供給層20的內(nèi)部局部性地集中。但是，在實(shí)施例1的開(kāi)關(guān)元件10中，以與漏極30和柵電極32之間的電子供給層20的上表面整個(gè)區(qū)域重疊的方式而配置有電阻層34。由于電阻層34具有導(dǎo)電性，因此，通過(guò)電阻層34而抑制了半導(dǎo)體12的外部的電場(chǎng)變化對(duì)該電阻層34的電子供給層20造成的影響。即，通過(guò)電阻層34的屏蔽效果而抑制了漏極30與柵電極32之間的電子供給層20的內(nèi)部的電場(chǎng)集中。因此，即使在半導(dǎo)體基板12的外部的電場(chǎng)發(fā)生了變化的情況下，該開(kāi)關(guān)元件10也顯示出較高的耐壓特性。另外，也可以采用如下方式，即，電阻層34以在寬于漏極30和柵電極32之間的范圍內(nèi)與電子供給層20的上表面重疊的方式而被配置。此外，也可以采用如下結(jié)構(gòu)，即，電阻層34與漏極30和柵電極32之間的電子供給層20的上表面的幾乎整個(gè)區(qū)域重疊(即，該電子供給層20的一部分不與電阻層34重疊)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，也能夠獲得屏蔽效果。

如以上所說(shuō)明的那樣，實(shí)施例1的開(kāi)關(guān)元件10不易在半導(dǎo)體層中產(chǎn)生局部的電場(chǎng)集中，從而耐壓較高。

以下，對(duì)實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)要素和權(quán)利要求的結(jié)構(gòu)要素的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例1的柵電極32為權(quán)利要求的第一柵電極的一個(gè)示例。實(shí)施例1的p型層26為權(quán)利要求的第三p型層的一個(gè)示例。實(shí)施例1的絕緣層28為權(quán)利要求的第三絕緣層的一個(gè)示例。實(shí)施例1的電阻層34為權(quán)利要求的電阻層的一個(gè)示例，也為權(quán)利要求的導(dǎo)電層的一個(gè)示例。實(shí)施例1的絕緣層36為權(quán)利要求的第二絕緣層的一個(gè)示例。實(shí)施例1的漏極配線(xiàn)42為被配置在權(quán)利要求的第二絕緣層之上的配線(xiàn)的一個(gè)示例。

實(shí)施例2

圖3所示的實(shí)施例2的開(kāi)關(guān)元件與實(shí)施例1的開(kāi)關(guān)元件10不同，其在漏極30與柵電極32之間的電子供給層20的上部處未配置有絕緣層28和電阻層34。取代于此，在實(shí)施例2的開(kāi)關(guān)元件中，在漏極30與柵電極32之間的電子供給層20之上配置有高電阻p型層44。實(shí)施例2的開(kāi)關(guān)元件的其他結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1相同。

高電阻p型層44與電子供給層20相接。高電阻p型層44由p型的gan構(gòu)成。高電阻p型層44的p型雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)低于p型層26的p型雜質(zhì)濃度。因此，高電阻p型層44的電阻率遠(yuǎn)高于p型層26的電阻率。高電阻p型層44對(duì)漏極30與柵電極32之間的電子供給層20的上表面的整個(gè)區(qū)域進(jìn)行覆蓋。高電阻p型層44的x方向上的一端與p型層26相接，高電阻p型層44的x方向上的另一端與漏極30相接。通過(guò)高電阻p型層44和p型層26而對(duì)柵電極32和漏極30進(jìn)行電連接。柵電極32和漏極30之間的電阻與開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通電阻相比而較大。更詳細(xì)而言，柵電極32與漏極30之間的電阻為開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通電阻的10000倍以上。

在實(shí)施例2的開(kāi)關(guān)元件中，在關(guān)閉時(shí)，電流經(jīng)由p型層26和高電阻p型層44而從漏極30流向柵電極32。因此，在高電阻p型層44的內(nèi)部，電位大致均勻地分布在x方向上。因此，即使在高電阻p型層44的下部的電子供給層20中，電位也大致均勻地分布在x方向上。因此，抑制了電場(chǎng)在電子供給層20的內(nèi)部局部性地集中的情況。此外，通過(guò)高電阻p型層44而能夠獲得屏蔽效果。因此，實(shí)施例2的開(kāi)關(guān)元件具有較高的耐壓。

對(duì)實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)要素和權(quán)利要求的結(jié)構(gòu)要素的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例2的高電阻p型層44為權(quán)利要求的電阻層的一個(gè)示例。

實(shí)施例3

在圖4所示的實(shí)施例3的開(kāi)關(guān)元件中，在從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，電阻層34在漏極30的周?chē)凿鰷u狀而延伸。通過(guò)以漩渦狀而延伸的電阻層34而對(duì)漏極30和柵電極32進(jìn)行連接。實(shí)施例3的開(kāi)關(guān)元件的其他結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1的開(kāi)關(guān)元件相同。

在實(shí)施例3的開(kāi)關(guān)元件中，由于電阻層34(即，漏極30和柵極電極32之間的電流路徑)以漩渦狀而延伸，因此與實(shí)施例1相比，從漏極30到柵電極32的電流路徑的總距離較長(zhǎng)。因此，在實(shí)施例3中，漏極30與柵電極32之間的電阻與實(shí)施例1相比而較高。因此，在實(shí)施例3中，與實(shí)施例1相比，能夠減小在開(kāi)關(guān)元件為斷開(kāi)時(shí)流過(guò)電阻層34的電流。由此，能夠減少在電阻層34上所產(chǎn)生的損耗。此外，在實(shí)施例3中，在漏極30與柵電極32之間配置有電阻層34的三個(gè)部分33a、33b、33c。當(dāng)開(kāi)關(guān)元件為斷開(kāi)時(shí)，位于最靠柵電極32側(cè)的部分33a的電位低于位于中央的部分33b的電位。此外，部分33b的電位低于位于最靠漏極30側(cè)的部分33c的電位。也就是說(shuō)，部分33a、33b、33c的電位以隨著靠近于漏極30而逐漸增大的方式進(jìn)行分布。因此，在柵電極32與漏極30之間的區(qū)域中，電位比較均勻地分布在x方向上。因此，即使在電阻層34的下部的電子供給層20內(nèi)，電位也比較均勻地分布在x方向上。因此，抑制了電場(chǎng)在電子供給層20的內(nèi)部局部性地集中的情況。此外，在實(shí)施例3中，電阻層34不覆蓋漏極30與柵電極32之間的區(qū)域整體，而在電阻層34上形成部分間隙。但是，即使在這種結(jié)構(gòu)中，也能夠獲得由電阻層34而實(shí)現(xiàn)的屏蔽效果。因此，實(shí)施例3的開(kāi)關(guān)元件具有較高的耐壓。

以下，對(duì)實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)要素和權(quán)利要求的結(jié)構(gòu)要素的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例3的電阻層34為權(quán)利要求中的以漩渦狀而延伸的路徑(將第一柵電極和漏極電連接的路徑)的一個(gè)示例。

另外，如圖4的電阻層34所示，也可以采用如下結(jié)構(gòu)，即，使實(shí)施例2的高電阻p型層44在漏極30的周?chē)凿鰷u狀而延伸。

實(shí)施例4

在圖5、6所示的實(shí)施例4的開(kāi)關(guān)元件中，電阻層34的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1不同。實(shí)施例4的開(kāi)關(guān)元件的其他結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1相同。

在實(shí)施例4中，電阻層34具有四個(gè)第一電阻層34a和三個(gè)第二電阻層34b。第一電阻層34a和第二電阻層34b由聚硅而構(gòu)成。第一電阻層34a的電阻率和第二電阻層34b的電阻率大致相同。第一電阻層34a的電阻率與柵電極32的電阻率以及漏極30的電阻率相比而較高。第二電阻層34b的電阻率與柵電極32的電阻率以及漏極30的電阻率相比而較高。在柵電極32與漏極30之間的絕緣層28上，以在x方向上隔開(kāi)間隔的方式而配置有四個(gè)第一電阻層34a。最靠柵電極32側(cè)的第一電阻層34a與柵電極32連接。最靠漏極30側(cè)的第一電阻層34a與漏極30連接。各個(gè)第一電阻層34a被絕緣層46覆蓋。在絕緣層46上，以在x方向上隔開(kāi)間隔的方式而配置有三個(gè)第二電阻層34b。各個(gè)第二電阻層34b以從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)與兩個(gè)第一電阻層34a之間的間隔部分47重疊的方式而配置。此外，在從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，各個(gè)第二電阻層34b的x方向上的兩端部以與間隔部分47的兩側(cè)的兩個(gè)第一電阻層34a的端部重疊的方式而配置。在從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)與第一電阻層34a和第二電阻層34b重疊的部分上形成有接觸孔35。接觸孔35在z方向上貫穿絕緣層46。接觸孔35由金屬或聚硅等的導(dǎo)體而構(gòu)成。接觸孔35的電阻率與柵電極32的電阻率以及漏極30的電阻率相比而較高。接觸孔35對(duì)其下部的第一電阻層34a和其上部的第二電阻層34b進(jìn)行連接。柵電極32和漏極30經(jīng)由第一電阻層34a、第二電阻層34b以及接觸孔35而被電連接。柵電極32和漏極30之間的電阻與開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通電阻相比而較大。更詳細(xì)而言，柵電極32和漏極30之間的電阻為開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通電阻的10000倍以上。

在實(shí)施例4的開(kāi)關(guān)元件中，通過(guò)第一電阻層34a、第二電阻層34b以及接觸孔35而構(gòu)成了對(duì)柵電極32和漏極30進(jìn)行連接的電流路徑。在開(kāi)關(guān)元件為斷開(kāi)時(shí)，電流經(jīng)由該電流路徑而從漏極30流向柵電極32。因此，在該電流路徑中，電位大致均勻地分布在x方向上，并且在電子供給層20中，電位也大致均勻地分布在x方向上。因此，抑制了電場(chǎng)在電子供給層20的內(nèi)部局部性地集中的情況。此外，在實(shí)施例4的開(kāi)關(guān)元件中，在從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，柵電極32和漏極30之間的電子供給層20的上表面的整個(gè)區(qū)域與第一電阻層34a以及第二電阻層34b重疊。因此，能夠獲得較高的屏蔽效果。因此，實(shí)施例4的開(kāi)關(guān)元件具有較高的耐壓。

此外，由于在實(shí)施例4的開(kāi)關(guān)元件中，上述的電流路徑在上下方向上折曲，因此該電流路徑的總距離較長(zhǎng)。由此，能夠進(jìn)一步增大該電流路徑的電阻。因此，在開(kāi)關(guān)元件為斷開(kāi)時(shí)所流經(jīng)電流路徑的電流較小，且能夠減少在電流路徑中所產(chǎn)生的損耗。

此外，在實(shí)施例4的開(kāi)關(guān)元件中，在如圖6所示而從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，第二電阻層34b在y方向上與接觸孔35相鄰的部分48處與第一電阻層34a重疊。以此方式，由于在接觸孔35以外的部分處第二電阻層34b也與第一電阻層34a重疊，因此能夠獲得更高的屏蔽效果。由此，進(jìn)一步提高了實(shí)施例4的開(kāi)關(guān)元件的耐壓。

另外，在上述的實(shí)施例4中，被配置在最靠柵電極32側(cè)的第一電阻層34a與柵電極32連接。但是，也可以在最靠柵電極32側(cè)配置第二電阻層34b，并將該第二電阻層34b與柵電極32連接。此外，在上述的實(shí)施例4中，被配置在最靠漏極30側(cè)的第一電阻層34a與漏極30連接。但是，也可以在最靠漏極30側(cè)配置第二電阻層34b，并將該第二電阻層34b與漏極30連接。

以下，對(duì)實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)要素和權(quán)利要求的結(jié)構(gòu)要素的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例4的第一電阻層34a為權(quán)利要求的第一電阻層的一個(gè)示例。實(shí)施例4的絕緣層46為權(quán)利要求的第一絕緣層的一個(gè)示例。實(shí)施例4的第二電阻層34b為權(quán)利要求的第二電阻層的一個(gè)示例。實(shí)施例4的接觸孔35為權(quán)利要求的接觸孔的一個(gè)示例。實(shí)施例4的部分48為在未配置權(quán)利要求的接觸孔的位置處與第一電阻層重疊的第二電阻層的部分的一個(gè)示例。

實(shí)施例5

在圖7、8所示的實(shí)施例5的開(kāi)關(guān)元件中，第一電阻層34a和第二電阻層34b的配置與實(shí)施例4不同。實(shí)施例5的開(kāi)關(guān)元件的其他結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例4相同。

實(shí)施例5的開(kāi)關(guān)元件具有兩個(gè)第一電阻層34a和三個(gè)第二電阻層34b。在從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，三個(gè)第二電阻層34b以對(duì)漏極30的周?chē)M(jìn)行包圍的方式而延伸成大致c字狀。在各個(gè)第二電阻層34b之間設(shè)置有間隔。最靠漏極30側(cè)的第二電阻層34b與漏極30連接。最靠柵極電極32側(cè)的第二電阻層34b通過(guò)接觸孔39而與柵電極32連接。在從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，兩個(gè)第一電阻層34a以對(duì)漏極30的周?chē)M(jìn)行包圍的方式而延伸成大致c字狀。在各個(gè)第一電阻層34a之間設(shè)置有間隔。在從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，各個(gè)第一電阻層34a以在其兩端部處與第二電阻層34b重疊的方式而被配置。在從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，在第一電阻層34a和第二電阻層34b重疊的部分(第一電阻層34a的兩端部)上形成有接觸孔35。接觸孔35在z方向上貫穿絕緣層46。接觸孔35對(duì)其下部的第一電阻層34a和其上部的第二電阻層34b進(jìn)行連接。柵電極32和漏極30經(jīng)由第一電阻層34a、第二電阻層34b以及接觸孔35而被電連接。即，通過(guò)第一電阻層34a、第二電阻層34b以及接觸孔35而構(gòu)成了柵電極32與漏極30之間的電流路徑。在從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，該電流路徑在漏極30的周?chē)凿鰷u狀而延伸。該電流路徑的電阻(即，柵電極32與漏極30之間的電阻)與開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通電阻相比而較大。更詳細(xì)而言，該電流路徑的電阻為開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通電阻的10000倍以上。

由于在實(shí)施例5的開(kāi)關(guān)元件中，柵電極32和漏極30也通過(guò)電流路徑(即，通過(guò)第一電阻層34a、第二電阻層34b以及接觸孔35而構(gòu)成的電流路徑)而被連接，因此能夠?qū)烹姌O32與漏極30之間的電子供給層20中的電場(chǎng)集中進(jìn)行抑制。此外，在實(shí)施例5的開(kāi)關(guān)元件中，在從上側(cè)俯視觀察時(shí)位于柵電極32和漏極30之間的電子供給層20的上表面的多數(shù)部分也與第一電阻層34a以及第二電阻層34b重疊。因此，在實(shí)施例5的開(kāi)關(guān)元件中，也能夠獲得屏蔽效果。因此，實(shí)施例5的開(kāi)關(guān)元件的耐壓較高。

此外，在實(shí)施例5的開(kāi)關(guān)元件中，對(duì)柵電極32和漏極30進(jìn)行連接的電流路徑在漏極30的周?chē)凿鰷u狀而延伸，并且在上下方向上折曲。因此，在實(shí)施例5的開(kāi)關(guān)元件中，電流路徑的總距離較長(zhǎng)且電流路徑的電阻較高。因此，在實(shí)施例5中，在開(kāi)關(guān)元件為斷開(kāi)時(shí)流經(jīng)電流路徑的電流較小，從而能夠減少在該電流路徑中所產(chǎn)生的損耗。

以下，對(duì)實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)要素和權(quán)利要求的結(jié)構(gòu)要素的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例5的第一電阻層34a為權(quán)利要求的第一電阻層的一個(gè)示例。實(shí)施例5的絕緣層46為權(quán)利要求的第一絕緣層的一個(gè)示例。實(shí)施例5的第二電阻層34b為權(quán)利要求的第二電阻層的一個(gè)示例。實(shí)施例5的接觸孔35為權(quán)利要求的接觸孔的一個(gè)示例。通過(guò)實(shí)施例5的第一電阻層34a、第二電阻層34b以及接觸孔35而被構(gòu)成的電流路徑為，權(quán)利要求的在漏極的周?chē)凿鰷u狀而延伸的路徑的一個(gè)示例。

實(shí)施例6

圖9所示的實(shí)施例6的開(kāi)關(guān)元件在柵電極32與漏極30之間具有兩個(gè)柵電極50、52。柵電極50被配置在柵電極32與漏極30之間。柵電極52被配置在柵電極50與漏極30之間。即，從源極22起朝向漏極30而依次排列有柵電極32、柵電極50以及柵電極52這三個(gè)柵電極。柵電極50、52由與柵電極32相同的金屬而構(gòu)成。在柵電極50的下部配置有p型層54。p型層54被配置在柵電極50與電子供給層20之間。p型層54在其下表面處與電子供給層20相接，并且在其上表面處與柵電極50相接。在柵電極52的下部處配置有p型層56。p型層56被配置在柵電極52與電子供給層20之間。p型層56在其下表面處與電子供給層20相接，并且在其上表面處與柵電極52相接。p型層54、56由與p型層26為相同組成的p型的gan而構(gòu)成。

在實(shí)施例6的開(kāi)關(guān)元件中，電阻層34被分離為三個(gè)。最靠柵電極32側(cè)的電阻層34在x方向的一方的端部處經(jīng)由接觸孔58而與柵電極32連接，并且在x方向上的另一方的端部處經(jīng)由接觸孔58而與柵電極50連接。被配置在三個(gè)之中的中間位置處的電阻層34在x方向上的一方的端部處經(jīng)由接觸孔58而與柵電極50連接，并且在x方向上的另一方的端部處經(jīng)由接觸孔58而與柵電極52連接。最靠漏極30側(cè)的電阻層34在x方向上的一方的端部處經(jīng)由接觸孔58而與柵電極52連接，并且在x方向上的另一方的端部處與漏極30連接。

柵電極32通過(guò)電阻層34、柵電極50、52以及接觸孔58而與漏極30電連接。即，通過(guò)電阻層34、柵電極50、52以及接觸孔58而形成將柵電極32和漏極30連接的電流路徑。實(shí)施例6的開(kāi)關(guān)元件的其他的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。

由于在實(shí)施例6的開(kāi)關(guān)元件中在斷開(kāi)時(shí)上述的電流路徑中也流有電流，因此在電流路徑中電位比較均勻地分布在x方向上。因此，抑制了電子供給層20中的電場(chǎng)集中的情況。此外，在實(shí)施例6的開(kāi)關(guān)元件中，能夠獲得通過(guò)電阻層34和柵電極50、52而實(shí)現(xiàn)的屏蔽效果。因此，實(shí)施例6的開(kāi)關(guān)元件具有較高的耐壓。

接下來(lái)，使用圖10，對(duì)實(shí)施例6的開(kāi)關(guān)元件為斷開(kāi)時(shí)的柵電極32、50以及52的電位進(jìn)行說(shuō)明。在圖10中，漏極30的電位vd成為固定電位(約600v)。圖10的曲線(xiàn)圖a1表示向柵電極32施加著較低的電位vg32l(例如，0v)的情況。由于在開(kāi)關(guān)元件為斷開(kāi)的狀態(tài)下，在上述的電流路徑中流通有電流，因此越趨向于電流路徑的上游側(cè)(即，漏極30側(cè))則電位越高。因此，如曲線(xiàn)圖a1所示，當(dāng)向柵電極32施加電位vg32l時(shí)，柵電極50的電位成為與柵電極32的電位vg32l相比而較高的電位vg50l(例如，200v)。此外，此時(shí)柵電極52的電位成為與柵電極50的電位vg50l相比而較高、且與漏電極30的電位vd相比而較低的電位vg52l(例如，400v)。即，電位從柵電極32朝向漏極30而以成比例的方式上升。接下來(lái)，如曲線(xiàn)圖a2所示，考慮使柵電極32的電位從vg32l上升至vg32h的情況。另外，電位vg32h為與閾值相比而較低的電位。因此，即使在施加了曲線(xiàn)圖a2所示的電位的狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)元件也為斷開(kāi)，并且漏極30的電位vd被維持在高電位(約600v)。當(dāng)使柵電極32的電位上升至電位vg32h時(shí)，柵電極50的電位從電位vg50l上升至電位vg50h，并且柵電極52的電位從電位vg52l上升至電位vg52h。以此方式，當(dāng)使柵電極32的電位上升時(shí)，柵電極50、52的電位也將隨此上升。在曲線(xiàn)圖a2中，電位也從柵電極32朝向漏極30而以成比例的方式上升。由于在漏極30的電位vd不發(fā)生變化的條件下柵電極32的電位上升，因此柵電極50的電位的上升幅度δvg50與柵電極32的電位的上升幅度δvg32相比而較小，且柵電極52的電位的上升幅度δvg52與柵電極50的電位的上升幅度δvg50相比而較小。以此方式，當(dāng)在開(kāi)關(guān)元件為斷開(kāi)的狀態(tài)下使柵電極32的電位上升時(shí)，柵電極50的電位的上升幅度與柵電極32的電位的上升幅度相比而變小，且柵電極52的電位的上升幅度與柵電極50的電位的上升幅度相比而變小。

在向柵極電極32施加著電位vg32l的狀態(tài)(即，圖10的曲線(xiàn)圖a1的狀態(tài))下，在電子供給層20內(nèi)，電位以與柵電極32、50、52的電位分布(即，曲線(xiàn)圖a1)大致相同的方式而分布。因此，被施加在各個(gè)p型層26、54、56和電子供給層20的界面上的電壓極低。在該狀態(tài)下，耗盡層從各個(gè)p型層26、54、56起向電子供給層20擴(kuò)展。如圖9的虛線(xiàn)110所示，耗盡層在p型層26的下部到達(dá)異質(zhì)結(jié)部19。因此，2deg不存在于p型層26的下部。如虛線(xiàn)112所示，耗盡層在p型層54的下部到達(dá)異質(zhì)結(jié)部19。因此，2deg不存在于p型層54的下部。如虛線(xiàn)114所示，耗盡層在p型層56的下部到達(dá)異質(zhì)結(jié)部19。因此，2deg不存在于p型層56的下部。

接下來(lái)，考慮使柵電極32的電位上升至與閾值相比而較高的電位(與圖10的電位vg32h相比而較高的電位)的情況。于是，如圖9的虛線(xiàn)116所示，p型層26的下部的耗盡層從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)，并且在p型層26的下部的異質(zhì)結(jié)部19上產(chǎn)生2deg。此外，當(dāng)使柵電極32的電位上升時(shí)，柵電極50、52的電位也將隨此上升。因此，如圖9的虛線(xiàn)118所示，p型層54的下部的耗盡層將從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)，并且在p型層54的下部的異質(zhì)結(jié)部19上產(chǎn)生2deg。此外，如圖9的虛線(xiàn)120所示，p型層56的下部的耗盡層從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)，并且在p型層56的下部的異質(zhì)結(jié)部19上產(chǎn)生2deg。另外，如上文所述，電位的上升幅度在柵電極32處最大，而在柵電極52處最小。因此，耗盡層所退避的距離(圖9的距離δl1、δl2、δl3)在柵電極32的下部處最長(zhǎng)，而在柵電極52的下部處最短。通過(guò)使柵電極32的電位上升至相對(duì)于耗盡層在柵電極52的下部處從異質(zhì)結(jié)接合部19的退避而言較為充分的電位，從而使開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通。

如以上所說(shuō)明的那樣，實(shí)施例6的開(kāi)關(guān)元件在斷開(kāi)的狀態(tài)下，通過(guò)三個(gè)柵電極32、50、52而使2deg在三個(gè)位置處被耗盡化。由此，能夠進(jìn)一步提高該開(kāi)關(guān)元件的耐壓。

以下，對(duì)實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)要素和權(quán)利要求的結(jié)構(gòu)要素的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例6的柵電極32為權(quán)利要求的第一柵電極的一個(gè)示例。實(shí)施例6的柵電極50、52為權(quán)利要求的第二柵電極的一個(gè)示例。實(shí)施例6的p型層26為權(quán)利要求的第一p型層的一個(gè)示例。實(shí)施例6的p型層54、56為權(quán)利要求的第二p型層的一個(gè)示例。此外，也能夠?qū)?shí)施例6的柵電極50視為權(quán)利要求的第一柵電極的一個(gè)示例，將實(shí)施例6的柵電極52視為權(quán)利要求的第二柵電極的一個(gè)示例。在該情況下，實(shí)施例6的p型層54為權(quán)利要求的第一p型層的一個(gè)示例，實(shí)施例6的p型層56為權(quán)利要求的第二p型層的一個(gè)示例。

另外，在實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)使柵電極32的電位上升時(shí)，與p型層56的下部的耗盡層相比，p型層26、54的下部的耗盡層先從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)。p型層56的下部的耗盡層不易從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)，并且在開(kāi)關(guān)的過(guò)程中存在電場(chǎng)易于集中在p型層56的下部處的問(wèn)題。此外，在開(kāi)關(guān)元件為導(dǎo)通時(shí)，存在2deg的電阻于p型層56的下部處變高的問(wèn)題。以下所說(shuō)明的實(shí)施例7～9的開(kāi)關(guān)元件將解決該問(wèn)題。

實(shí)施例7

在圖11所示的實(shí)施例7的開(kāi)關(guān)元件中，各個(gè)p型層26、54、56和電子傳輸層18之間的電子供給層20的厚度與實(shí)施例6不同。實(shí)施例7的開(kāi)關(guān)元件的其他結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例6相同。

在實(shí)施例7的開(kāi)關(guān)元件中，p型層26和電子傳輸層18之間的電子供給層20的厚度與p型層54和電子傳輸層18之間的電子供給層20的厚度相比而較薄。此外，p型層54和電子傳輸層18之間的電子供給層20的厚度與p型層56和電子傳輸層18之間的電子供給層20的厚度相比而較薄。因此，在實(shí)施例7的開(kāi)關(guān)元件為斷開(kāi)的狀態(tài)下，如圖11的虛線(xiàn)122～126所示，耗盡層向各個(gè)p型層26、54以及56的下部延伸。此時(shí)，各個(gè)耗盡層向下方所延伸的寬度在p型層26、54、56之間大致相等。因此，在p型層54的下部處，與p型層56的下部相比耗盡層延伸至更靠下側(cè)，并且在p型層26的下部處，與p型層54的下部相比耗盡層延伸至更靠下側(cè)。與實(shí)施例6同樣，異質(zhì)結(jié)部19也在各個(gè)p型層26、54以及56的下部(即，三個(gè)位置)處被耗盡化。此外，與實(shí)施例6同樣，通過(guò)柵電極32與漏極30之間的電流路徑，從而抑制了電子供給層20中的電場(chǎng)集中。因此，該開(kāi)關(guān)元件具有較高的耐壓。

當(dāng)使柵電極32的電位上升時(shí)，如圖11的虛線(xiàn)128所示，p型層26的下部的耗盡層從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)。此外，隨著柵電極32的電位的上升，柵電極50、52的電位也上升。因此，如圖11的虛線(xiàn)130、132所示，在p型層54、56的下部處，耗盡層也從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)。此時(shí)，如上文所述，在p型層56的下部處耗盡層所退避的距離與p型層26、54的下部的耗盡層相比而較小。此外，在p型層54的下部處耗盡層所退避的距離與p型層26的下部的耗盡層相比而較小。因此，如虛線(xiàn)128、130以及132所示，退避后的各個(gè)耗盡層的下端的位置大致相同。如此，如果退避后的各個(gè)耗盡層的下端的位置大致相同，則在使柵電極32的電位上升時(shí)，耗盡層在p型層26、54、56的下部處將以更接近的時(shí)刻而從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)。也就是說(shuō)，在p型層26、54、56的下部處，能夠以更接近的時(shí)刻而產(chǎn)生2deg。即，不易產(chǎn)生耗盡層僅在p型層56的下部處不從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)的狀態(tài)。因此，能夠解決上述的實(shí)施例6的問(wèn)題。

實(shí)施例8

在圖12所示實(shí)施例8的開(kāi)關(guān)元件中，各個(gè)p型層26、54、56的p型雜質(zhì)濃度與實(shí)施例6不同。在實(shí)施例8的開(kāi)關(guān)元件中，p型層26、54、56之中的p型層26的p型雜質(zhì)濃度最高，且p型層56的p型雜質(zhì)濃度最低。實(shí)施例8的開(kāi)關(guān)元件的其他結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例6相同。

在實(shí)施例8的開(kāi)關(guān)元件中，除了耗盡層所延伸的距離以外均與實(shí)施例6以相同的方式進(jìn)行動(dòng)作。因此，與實(shí)施例6同樣，在實(shí)施例8中異質(zhì)結(jié)部19也在各個(gè)p型層26、54以及56的下部(即，三個(gè)位置)處被耗盡化。此外，與實(shí)施例6同樣，通過(guò)柵電極32與漏極30之間的電流路徑，從而抑制了電子供給層20中的電場(chǎng)集中。因此，該開(kāi)關(guān)元件具有較高的耐壓。

此外，在實(shí)施例8的開(kāi)關(guān)元件中，p型雜質(zhì)濃度按照p型層26、p型層54、p型層56的順序而依次降低。耗盡層容易從p型雜質(zhì)濃度較高的p型層26起朝向電子供給層20延伸，并且耗盡層不易從p型雜質(zhì)濃度較低的p型層56起朝向電子供給層20延伸。因此，在實(shí)施例8的開(kāi)關(guān)元件為斷開(kāi)的狀態(tài)下，如圖12的虛線(xiàn)130～134所示，與p型層56的下部相比，耗盡層在p型層54的下部延伸至下側(cè)，并且與p型層54的下部相比，耗盡層在p型層26的下部延伸至下側(cè)。當(dāng)使柵電極32的電位上升時(shí)，如圖12的虛線(xiàn)136所示，p型層26的下部的耗盡層從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)。此外，隨著柵電極32的電位的上升，柵電極50、52的電位也上升。因此，如圖12的虛線(xiàn)138、140所示，在p型層54、56的下部，耗盡層也從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)。此時(shí)，在p型層56的下部，耗盡層所退避的距離與p型層26、54的下部的耗盡層相比而較小。此外，在p型層54的下部耗盡層所退避的距離與p型層26的下部的耗盡層相比而較小。因此，如虛線(xiàn)136、138以及140所示，退避后的各個(gè)耗盡層的下端的位置大致相同。以此方式，退避后的各個(gè)耗盡層的下端的位置大致相同。在使柵電極32的電位上升時(shí)，耗盡層在p型層26、54、56的下部以更接近的時(shí)刻而從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)。由此不易產(chǎn)生耗盡層僅在p型層56的下部處不從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)的狀態(tài)。因此，能夠解決上述的實(shí)施例6的問(wèn)題。

實(shí)施例9

在圖13所示的實(shí)施例9的開(kāi)關(guān)元件中，在電子供給層20具有不同組成的三個(gè)層20a～20c這一點(diǎn)上與實(shí)施例6的開(kāi)關(guān)元件不同。實(shí)施例9的開(kāi)關(guān)元件的其他結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例6相同。

在實(shí)施例9的開(kāi)關(guān)元件中，在p型層26的下部配置有第一層20a，在p型層54的下部配置有第二層20b，在p型層56的下部配置有第三層20c。通過(guò)將層20a～20c在橫向上相連結(jié)，從而構(gòu)成了電子供給層20。第一層20a由alx1ga1-x1n而構(gòu)成。第二層20b由alx2ga1-x2n而構(gòu)成。第三層20c由alx3ga1-x3n而構(gòu)成。值x1、x2、x3滿(mǎn)足x1＜x2＜x3的關(guān)系。第一層20a中的al/ga比例n1(al相對(duì)于ga的比例(摩爾比))通過(guò)n1＝x1/(1-x1)來(lái)表示，第二層20b的al/ga比例n2通過(guò)n2＝x2/(1-x2)來(lái)表示，第三層20c的al/ga比例n3通過(guò)n3＝x3/(1-x3)來(lái)表示。由于滿(mǎn)足了x1＜x2＜x3，因此滿(mǎn)足n1＜n2＜n3。

實(shí)施例9的開(kāi)關(guān)元件除了耗盡層所延伸的距離以外，均與實(shí)施例6相同。因此，與實(shí)施例6同樣，在實(shí)施例9中異質(zhì)結(jié)部19也在各個(gè)p型層26、54以及56的下部(即，三個(gè)位置)處被耗盡化。此外，與實(shí)施例6同樣，通過(guò)柵電極32與漏極30之間的電流路徑，從而抑制了電子供給層20中的電場(chǎng)集中。因此，該開(kāi)關(guān)元件具有較高的耐壓。

此外，在實(shí)施例9的開(kāi)關(guān)元件中，al/ga比例按照第一層20a、第二層20b、第三層20c的順序而依次變高。al/ga比例越高，則耗盡層越不易向電子供給層20延伸。因此，在實(shí)施例9的開(kāi)關(guān)元件為斷開(kāi)的狀態(tài)下，如圖13的虛線(xiàn)142～146所示，與p型層56的下部相比，耗盡層在p型層54的下部延伸至下側(cè)，并且與p型層54的下部相比，耗盡層在p型層26的下部延伸至下側(cè)。當(dāng)使柵電極32的電位上升時(shí)，如圖13的虛線(xiàn)148所示，p型層26的下部的耗盡層從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)。此外，隨著柵電極32的電位的上升，柵電極50、52的電位也上升。因此，如圖13的虛線(xiàn)150、152所示，在p型層54、56的下部處，耗盡層也從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)。此時(shí)，在p型層56的下部處耗盡層所退避的距離與p型層26、54的下部的耗盡層相比而較小。此外，在p型層54的下部處耗盡層所退避的距離與p型層26的下部的耗盡層相比而較小。因此，如虛線(xiàn)148、150以及152所示，退避后的各個(gè)耗盡層的下端的位置大致相同。如此，如果退避后的各個(gè)耗盡層的下端的位置成為大致相同，則在使柵電極32的電位上升時(shí)，在p型層26、54、56的下部處耗盡層將以更接近的時(shí)刻而從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)。由此不易產(chǎn)生耗盡層僅在p型層56的下部處不從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)的狀態(tài)。因此，能夠解決上述的實(shí)施例6的問(wèn)題。

另外，在上述的實(shí)施例6～9中，如圖7、8所示，也可以采用如下而結(jié)構(gòu)，即，使柵電極32和漏極30之間的電流路徑在漏極30的周?chē)凿鰷u狀而延伸。

此外，也可以將上述的實(shí)施例7～9的特征進(jìn)行組合。由此，能夠在p型層56的下部處更容易地使耗盡層從異質(zhì)結(jié)部19退避開(kāi)。

另外，在上述的實(shí)施例1～9中，對(duì)在柵電極與電子供給層之間配置有p型層的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行說(shuō)明。但是，柵電極也可以與電子供給層直接接觸(例如，肖特基接觸)。此外，也可以在柵電極與電子供給層之間配置絕緣膜。由于在這些結(jié)構(gòu)中柵閾值低于0v，因此開(kāi)關(guān)元件成為常開(kāi)型。以此方式，除了柵閾值不同這一點(diǎn)以外，在這些結(jié)構(gòu)中也能夠?qū)崿F(xiàn)與上述的實(shí)施例1～9相同的動(dòng)作。

此外，在上述的實(shí)施例1～9中，對(duì)在異質(zhì)結(jié)部上形成有2deg的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行了說(shuō)明。但是，也可以將本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的技術(shù)應(yīng)用于在異質(zhì)結(jié)部上形成有2dhg的開(kāi)關(guān)元件中。在使用2dhg的開(kāi)關(guān)元件的情況下，在提高柵極電位時(shí)成為斷開(kāi)，而在降低柵極電位時(shí)成為導(dǎo)通。除了這一點(diǎn)以外，在該結(jié)構(gòu)中也能夠?qū)崿F(xiàn)與上述的實(shí)施例1～9相同的動(dòng)作。

此外，在上述的實(shí)施例1～9中，在電阻層34的上部配置有漏極配線(xiàn)42。但是，被配置在電阻層34的上部的配線(xiàn)也可以為其他的配線(xiàn)(例如柵極配線(xiàn)、源極配線(xiàn)、信號(hào)配線(xiàn)等)。在這種結(jié)構(gòu)中，也能夠通過(guò)電阻層34而對(duì)電場(chǎng)從配線(xiàn)向電子供給層的影響進(jìn)行抑制。

以下，對(duì)以上所說(shuō)明的實(shí)施方式的優(yōu)選結(jié)構(gòu)進(jìn)行記載。另外，以下所記載的結(jié)構(gòu)均為獨(dú)立地發(fā)揮有用性的結(jié)構(gòu)。

在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)中還具有電阻層，所述電阻層位于所述電子供給層的上部且從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)位于所述第一柵電極和所述漏極之間，并且與所述第一柵電極以及所述漏極相比而電阻率較高。對(duì)所述第一柵電極和所述漏極進(jìn)行電連接的路徑中的至少一部分為所述電阻層。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在開(kāi)關(guān)元件為斷開(kāi)時(shí)，電位以在電阻層中大致均勻地分散的方式而分布。因此，能夠有效地抑制電場(chǎng)集中。

在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)中，開(kāi)關(guān)元件還具有第一絕緣層。此外，所述電阻層具有第一電阻層和第二電阻層。所述第一絕緣層對(duì)所述第一電阻層進(jìn)行覆蓋。所述第二電阻層位于所述第一絕緣層之上。在從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，所述第一電阻層的一部分與所述第二電阻層的一部分重疊。在所述第一電阻層與所述第二電阻層重疊的位置處，具有貫穿所述第一絕緣層而對(duì)所述第一電阻層和所述第二電阻層進(jìn)行連接的接觸孔。對(duì)所述第一柵電極和所述漏極進(jìn)行電連接的路徑中的至少一部分為所述第一電阻層、所述第二電阻層以及所述接觸孔。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于電流路徑在上下方向上折曲，因此能夠延長(zhǎng)電流路徑。由此，能夠提高電流路徑的電阻，并且能夠減少在開(kāi)關(guān)元件為斷開(kāi)時(shí)流過(guò)漏極與第一柵電極之間的電流。

在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)中，在從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，所述第二電阻層在未設(shè)置所述接觸孔的位置處具有與所述第一電阻層重疊的部分。

以此方式，通過(guò)更多地設(shè)置第一電阻層和第二電阻層所重疊的部分，從而電阻層的下部的半導(dǎo)體層更不容易受到外部的電場(chǎng)的影響。

在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)中，還具有位于所述電阻層之上的第二絕緣層和位于所述第二絕緣層之上的配線(xiàn)。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使在配線(xiàn)的電位發(fā)生了變動(dòng)的情況下，電阻層的下部的半導(dǎo)體層也不容易受到由配線(xiàn)的電位變動(dòng)所造成的電場(chǎng)的影響。因此，能夠抑制因配線(xiàn)的電位的變動(dòng)而在半導(dǎo)體層中產(chǎn)生電場(chǎng)集中的情況。

在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)中，在從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)，所述第一柵電極和所述漏極之間的所述電子供給層的上表面的整個(gè)區(qū)域與所述電阻層重疊。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，位于第一柵電極與漏極之間的半導(dǎo)體層(也就是說(shuō)，電阻層的下部的半導(dǎo)體層)中的電場(chǎng)不易受到外部的電場(chǎng)的影響。因此，能夠抑制因外部的電場(chǎng)的影響而產(chǎn)生的在半導(dǎo)體層中產(chǎn)生電場(chǎng)集中的情況。

在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)中，對(duì)所述第一柵電極與所述漏極進(jìn)行電連接的路徑在所述漏極的周?chē)凿鰷u狀而延伸。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步延長(zhǎng)第一柵電極與漏極之間的電流路徑，從而能夠進(jìn)一步提高第一柵電極與漏極之間的電阻。由此，能夠減少在開(kāi)關(guān)元件為斷開(kāi)時(shí)流過(guò)第一柵電極與漏極之間的電流。

在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)中，開(kāi)關(guān)元件還具有第二柵電極，所述第二柵電極位于所述電子供給層的上部且在從上側(cè)進(jìn)行俯視觀察時(shí)被配置于所述第一柵電極與所述漏極之間。所述第二柵電極與對(duì)所述第一柵電極和所述漏極進(jìn)行電連接的路徑相連結(jié)。

另外，第二柵電極也可以構(gòu)成對(duì)第一柵電極與漏極進(jìn)行電連接的路徑的一部分。

在該結(jié)構(gòu)中，由于第二柵電極與第一柵電極被電連接，因此第二柵電極的電位與第一柵電極的電位以聯(lián)動(dòng)的方式而發(fā)生變化。通過(guò)將第一柵電極的電位控制為斷開(kāi)電位，從而也能夠?qū)⒌诙烹姌O的電位控制為斷開(kāi)電位。通過(guò)將兩個(gè)柵電極(第一柵電極和第二柵電極)控制為斷開(kāi)電位，從而能夠在多處使形成異質(zhì)結(jié)的2deg或者2dhg被耗盡化。由此，能夠進(jìn)一步提高開(kāi)關(guān)元件的斷開(kāi)時(shí)的耐壓。

在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)中，開(kāi)關(guān)元件還具有：位于所述第一柵電極與所述電子供給層之間且與所述電子供給層相接的第一p型層；位于所述第二柵電極與所述電子供給層之間且與所述電子供給層相接的第二p型層。

根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，即使在各個(gè)柵電極的電位與源極為相同電位的狀態(tài)下，但由于耗盡層從各個(gè)p型層延伸至異質(zhì)結(jié)，從而也能夠使開(kāi)關(guān)元件斷開(kāi)。也就是說(shuō)，能夠?qū)崿F(xiàn)開(kāi)關(guān)元件的常閉。

在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)中，所述第二p型層和所述電子傳輸層之間的所述電子供給層的厚度與所述第一p型層和所述電子傳輸層之間的所述電子供給層的厚度相比而較厚。

如上文所述，當(dāng)使第一柵電極的電位變化時(shí)，第二柵電極的電位也隨此發(fā)生變化。但是，第二柵電極的電位的變化量與第一柵電極的電位的變化量相比而較小。因此，當(dāng)開(kāi)關(guān)元件為導(dǎo)通時(shí)，與第一柵電極(第一p型層)的下部的耗盡層朝向第一p型層所退避的寬度相比，第二柵電極(第二p型層)的下部的耗盡層朝向第二p型層所退避的寬度容易變小。但是，通過(guò)以上述方式而對(duì)電子供給層的厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而能夠與第一p型層相比而將第二p型層配置在遠(yuǎn)離異質(zhì)結(jié)的位置處。由此，在開(kāi)關(guān)元件的斷開(kāi)時(shí)，第二柵電極的下部的耗盡層容易從異質(zhì)結(jié)退避開(kāi)。由此，能夠更可靠地使開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通。

在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)中，所述第二p型層的p型雜質(zhì)濃度與所述第一p型層的p型雜質(zhì)濃度相比而較低。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使在開(kāi)關(guān)元件為導(dǎo)通時(shí)第二柵電極的電位的變化量較小，第二柵電極的下部的耗盡層也容易從異質(zhì)結(jié)退避開(kāi)。由此，能夠更可靠地使開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通。

在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)中，所述電子供給層為algan，所述第二柵電極的下部的所述電子供給層的al/ga比例與所述第一柵電極的下部的所述電子供給層的al/ga比例相比而較高。

另外，al/ga比例為al相對(duì)于ga的比例。al/ga比例與通過(guò)algan中的ga濃度除以algan中的al濃度所得出的值相等。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使在開(kāi)關(guān)元件為導(dǎo)通時(shí)第二柵電極的電位的變化量較小，第二柵極電極的下部的耗盡層也容易從異質(zhì)結(jié)退避開(kāi)。由此，能夠更可靠地使開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通。

在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)中，開(kāi)關(guān)元件還具有：位于所述電子供給層之上的第三p型層；位于所述第三p型層與所述漏極之間的所述電子供給層的上表面之上的第三絕緣層；位于所述第三絕緣層之上的導(dǎo)電層。所述第一柵電極由位于所述第三p型層之上的導(dǎo)體而構(gòu)成。所述第一柵電極與所述漏極經(jīng)由所述導(dǎo)電層而被電連接。

以上，雖然對(duì)本發(fā)明的具體示例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但是這些僅為示例，并不對(duì)權(quán)利要求書(shū)進(jìn)行限定。在權(quán)利要求書(shū)中所記載的技術(shù)中包括對(duì)以上所例示的具體示例進(jìn)行了各種的變形、變更的內(nèi)容。

在本說(shuō)明書(shū)或附圖中所說(shuō)明的技術(shù)要素以單獨(dú)或者各種組合的方式而發(fā)揮技術(shù)上的有用性，并不限定于申請(qǐng)時(shí)權(quán)利要求所記載的組合。此外，在本說(shuō)明書(shū)或者附圖中所例示的技術(shù)為同時(shí)達(dá)成多個(gè)目的的技術(shù)，并且達(dá)成其中一個(gè)目的本身也具有技術(shù)上的有用性。