(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子領域と、前記素子領域を取り囲むガードリング形成領域と、を有する窒化物半導体装置であり、
前記素子領域および前記ガードリング形成領域に設けられた第１窒化物半導体層と、
前記第１窒化物半導体層上に設けられ、前記第１窒化物半導体層とヘテロ接合された第２窒化物半導体層と、
前記ガードリング形成領域における前記第２窒化物半導体層上に設けられ、前記素子領域を電気的に保護する遮蔽層と、
を備え、
前記遮蔽層下では、前記第１窒化物半導体層内の前記第１窒化物半導体層と前記第２窒化物半導体層との界面付近に二次元電子ガスが存在し、
前記遮蔽層は、前記第２窒化物半導体層を介して、前記二次元電子ガスとオーミック接触をしている窒化物半導体装置。
【請求項２】
前記第１窒化物半導体層を支持する導電性基板と、前記第１窒化物半導体層内および第２窒化物半導体層内に設けたれたビアと、をさらに備え、
前記遮蔽層は、前記ビアを通じて前記導電性基板に電気的に接続されている請求項１記載の窒化物半導体装置。
【請求項３】
前記素子領域の前記第２窒化物半導体層上に設けられたソース電極、ドレイン電極、および前記ソース電極と前記ドレイン電極とのあいだに流れる電流を制御するゲート電極をさらに備え、
前記遮蔽層は、前記ソース電極に電気的に接続されている請求項１または２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項４】
前記素子領域の前記第２窒化物半導体層上に設けられたカソード電極と、アノード電極と、をさらに備え、
前記遮蔽層は、前記アノード電極に電気的に接続されている請求項１または２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
前記遮蔽層を覆う絶縁膜をさらに備えた請求項１〜４のいずれか１つに記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記遮蔽層の表面の少なくとも一部が前記絶縁膜から表出している請求項５記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
前記遮蔽層の一部または前記二次元電子ガスの一部が不連続である請求項１〜６のいずれか１つに記載の窒化物半導体装置。
【請求項８】
前記ガードリング形成領域に、前記遮蔽層とは別の遮蔽層をさらに備え、
前記別の遮蔽層は、前記遮蔽層の前記素子領域側とは反対側の前記ガードリング形成領域に設けられ、
前記別の遮蔽層下では、前記第１窒化物半導体層内の前記第１窒化物半導体層と前記第２窒化物半導体層との界面付近に別の二次元電子ガスが存在し、
前記別の遮蔽層は、前記別の二次元電子ガスとのあいだでオーミック接触をしている
ている請求項１〜７のいずれか１つに記載の窒化物半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、窒化物半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体の特徴は、シリコン半導体に比べて高耐圧で、低抵抗であり、さらに高速動作が可能になるであることである。例えば、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）と呼ばれるヘテロ構造を有する窒化物半導体系のトランジスタでは、二次元電子ガスがヘテロ接合部に形成される。二次元電子ガスは電子移動度が高く、その電子密度が高い。このため、窒化物半導体を用いると、低抵抗で高速な素子を作製することができる。これは、素子の小型化を可能にし、素子内の寄生容量の低減化を可能にする。しかし、寄生容量が低減すると、素子内で静電気が吸収されず、素子の静電気に対する耐性が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６５８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、静電気に対して耐性の高い窒化物半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の窒化物半導体装置は、素子領域と、前記素子領域を取り囲むガードリング形成領域と、を有する窒化物半導体装置である。実施形態の窒化物半導体装置は、前記素子領域および前記ガードリング形成領域に設けられた第１窒化物半導体層と、前記第１窒化物半導体層上に設けられ、前記第１窒化物半導体層とヘテロ接合された第２窒化物半導体層と、前記ガードリング形成領域における前記第２窒化物半導体層上に設けられ、前記素子領域を電気的に保護する遮蔽層と、を備える。前記遮蔽層下では、前記第１窒化物半導体層内の前記第１窒化物半導体層と前記第２窒化物半導体層との界面付近に二次元電子ガスが存在している。前記遮蔽層は、前記第２窒化物半導体層を介して、前記二次元電子ガスとオーミック接触をしている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態に係る窒化物半導体装置の平面模式図である。
【図２】第１実施形態に係る窒化物半導体装置の断面模式図であり、図２（ａ）は図１のＡ−Ｂ位置における断面模式図、図２（ｂ）は図１のＣ−Ｄ位置における断面模式図である。
【図３】第２実施形態に係る窒化物半導体装置の模式図であり、図３（ａ）は平面模式図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｄ位置における断面模式図である。
【図４】第３実施形態に係る窒化物半導体装置の平面模式図である。
【図５】第４実施形態に係る窒化物半導体装置の断面模式図である。
【図６】第５実施形態に係る窒化物半導体装置の断面模式図である。
【図７】第６実施形態に係る窒化物半導体装置の平面模式図であり、図７（ａ）は、第６実施形態の第１の例の平面模式図であり、図７（ｂ）は、第６実施形態の第２の例の平面模式図である。
【図８】第７実施形態に係る窒化物半導体装置の平面模式図であり、図８（ａ）は遮蔽層が多重に配置された状態を表す平面模式図、図８（ｂ）は図８（ａ）の遮蔽層の一部が不連続になった状態を表す平面模式図である。
【図９】第８実施形態に係る窒化物半導体装置の断面模式図である。
【図１０】第９実施形態に係る窒化物半導体装置の平面模式図である。
【図１１】第９実施形態に係る窒化物半導体装置の断面模式図であり、図１１（ａ）は図１０のＡ−Ｂ位置における断面模式図、図１１（ｂ）は図１０のＣ−Ｄ位置における断面模式図である。
【図１２】第１０実施形態に係る窒化物半導体装置の平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
【０００８】
（第１実施形態）  
図１は、第１実施形態に係る窒化物半導体装置の平面模式図である。  
図２は、第１実施形態に係る窒化物半導体装置の断面模式図であり、図２（ａ）は図１のＡ−Ｂ位置における断面模式図、図２（ｂ）は図１のＣ−Ｄ位置における断面模式図である。なお、図２（ａ）では、Ａ−Ｂ断面のうち、一組のソース、ドレイン、およびゲートのみが表されている（他のトランジスタに係るＡ−Ｂ断面図についても同じである）。
【０００９】
図１および図２に表される窒化物半導体装置１ａは、ＨＥＭＴである。窒化物半導体装置１ａは、素子領域１００と、素子領域１００の周辺に設けられ、素子領域１００を取り囲むガードリング形成領域２００と、を有する。窒化物半導体装置１ａは、素子領域１００およびガードリング形成領域２００に設けられた基板１０と、基板１０上に設けられたバッファ層１１と、を備える。素子領域１００には、トランジスタを構成するソース、ゲート、ドレインが形成されている。ガードリング形成領域２００は、素子領域１００と、その周囲と、を電気的に保護する。また、窒化物半導体装置１ａは、素子領域１００およびガードリング形成領域２００に配置されたＧａＮ含有層（第１窒化物半導体層）１２と、ＧａＮ含有層１２上に設けられ、ＧａＮ含有層１２とヘテロ接合された障壁層（第２窒化物半導体層）１３と、を備える。
【００１０】
図２（ａ）に表される素子領域１００について説明する。  
素子領域１００において、ＧａＮ含有層１２内のＧａＮ含有層１２と障壁層１３の界面付近には二次元電子ガス（Two Dimensional Electron Gas,2DEG）１００ｅが発生する。二次元電子ガスは、高い電子移動度と高い電子密度とを有する。ＧａＮ含有層１２は、キャリア走行層として機能する。
【００１１】
障壁層１３上には、ゲート絶縁膜２０が設けられている。ゲート絶縁膜２０上には、ゲート電極３０が設けられている。ゲート電極３０は、ソース・ドレイン電極とのあいだに流れる電流を制御する。ゲート電極３０は、素子領域１００においてゲート配線３１に接続され、さらにゲート配線３１は、ゲート電極パッド３２に接続されている。このほか、素子領域１００には、障壁層１３とオーミック接触をするソース電極４０と、障壁層１３とオーミック接触をするドレイン電極５０とが設けられている。
【００１２】
図２（ｂ）に表されるガードリング形成領域２００について説明する。  
ガードリング形成領域２００においては、ＧａＮ含有層１２上に、素子領域１００を電気的に保護する遮蔽層６０が設けられている。遮蔽層６０は、障壁層１３とオーミック接触をしている。遮蔽層６０下では、ＧａＮ含有層１２内のＧａＮ含有層１２と障壁層１３との界面付近に二次元電子ガス２００ｅが存在している。遮蔽層６０は、二次元電子ガス２００ｅとのあいだでオーミック接触をしている。すなわち、遮蔽層６０と二次元電子ガス２００ｅとは、電気的に接続されている。遮蔽層６０と二次元電子ガス２００ｅとを併せて、ガードリング７０とする。窒化物半導体装置１ａにおいては、素子領域１００がガードリング７０によって取り囲まれている。
【００１３】
ガードリング形成領域２００においては、遮蔽層６０の直下以外のＧａＮ含有層１２内には二次元電子ガス２００ｅが破壊されて存在していない。例えば、遮蔽層６０の直下以外では、ＧａＮ含有層１２と障壁層１３との界面付近に窒素（Ｎ）、アルゴン（Ａｒ）、ホウ素（Ｂ）、鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）、リン（Ｐ）等が導入されて、二次元電子ガス２００ｅの発生が抑えられている。これらの元素の導入は、例えば、イオン注入により行う。
なお、窒化物半導体装置１ａの平面において、二次元電子ガス１００ｅ、２００ｅが形成されない領域をアイソレーション領域とする。また、符号３５で囲まれた領域をＦＥＴ活性領域３５とする。
【００１４】
基板１０は、Ｓｉ基板、ＳｉＣ基板、サファイア基板のいずれかである。バッファ層１１は、ＧａＮもしくはＡｌＧａＮを含む。障壁層１３は、ノンドープもしくはｎ形のＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ≦１）、またはＩｎＹＡｌ１−ＹＮ（０＜Ｙ≦１）を含む。
【００１５】
ゲート絶縁膜２０の材料は、窒化珪素膜（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化珪素膜（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）のいずれかである。ゲート電極３０は、図で表されるようなＭＩＳ（Metal?Insulator?Semiconductor）構造でもよく、ゲート絶縁膜２０を介さず障壁層１３とショットキー接合する材料であってもよい。ソース電極４０およびドレイン電極５０は、例えば、Ｔｉ、Ａｌ等を含む。遮蔽層６０の材料は、ソース・ドレイン電極と同じ材料でもよい。これにより、遮蔽層６０を形成する専用の製造プロセスが不要になり、製造工程数が増加せずに済む。
【００１６】
窒化物半導体装置１ａの作用について説明する。  
窒化物半導体装置１ａの平面サイズは、例えば、１ｍｍ角である。窒化物半導体装置１ａは、半導体ウェーハ表面に形成された複数の窒化物半導体装置１ａのそれぞれがダイシング工程によって個別に切り出されて形成される。切り出された後においては、ピックアップ等により個々の窒化物半導体装置１ａが搬送される場合がある。このようなダイシング工程、搬送では、窒化物半導体装置１ａの側面から静電気（静止した電荷）が進入する場合がある。
【００１７】
窒化物半導体装置１ａでは、静電気が窒化物半導体装置１ａの側面から進入しようとしても、ガードリング７０中の遮蔽層６０が静電気を遮蔽する。これにより、遮蔽層６０から内側の素子表面は、確実に静電気から保護される。
【００１８】
また、窒化物半導体装置１ａでは、遮蔽層６０下の二次元電子ガス２００ｅをガードリング７０の一部としている。このため、静電気が窒化物半導体装置１ａの側面から進入しようとしても、ガードリング７０中の二次元電子ガス２００ｅが静電気を遮蔽する。これにより、二次元電子ガス２００ｅから内側の窒化物半導体層は、確実に静電気から保護される。
【００１９】
例えば、素子領域１００における基板１０からの二次元電子ガス１００ｅの高さは、ガードリング形成領域２００における基板１０からの二次元電子ガス２００ｅの高さと同じである。このため、素子領域１００のヘテロ接合面は、二次元電子ガス２００ｅによって確実に静電気から保護される。
【００２０】
このように、静電気が窒化物半導体装置１ａの側面から進入しようとしても、ガードリング７０の内側の電位は等電位になり、素子領域１００の静電気破壊を未然に防ぐことができる。
【００２１】
また、窒化物半導体装置１ａでは、遮蔽層６０と二次元電子ガス２００ｅとをガードリング７０としているので、遮蔽層６０だけをガードリングとする方法に比べて、静電気を遮蔽する効果（遮蔽範囲）がより増すことになる。
【００２２】
また、窒化物半導体装置１ａでは、遮蔽層６０と二次元電子ガス２００ｅとが電気的に接続されているので、遮蔽層６０をヘテロ接合面まで埋め込むことを要しない。
【００２３】
ＧａＮ系あるいはＩｎＡｌＮ系などのヘテロ構造で、Ｐ形半導体を自在に形成することが難しい材料系の場合は、アバランシェ耐量と呼ばれる過渡的な過電圧に対する耐量が小さく、寄生容量の少なさとあいまって、静電気に対しての耐性がますます低くなる。特に寄生容量の少なさはゲートの静電気耐量が減少させてしまう上に、Ｓｉ系トランジスタでよく用いられるゲート保護用ダイオードをＧａＮ系あるいはＩｎＡｌＮ系などのヘテロ構造では形成しにくいため、静電気がゲート信頼性に与える影響は顕著となる。この対策の１つとして、トランジスタやダイオードの寄生容量が高くなるようにデバイスを設計してもよいが、高速動作が実現できないといった不具合がある。
【００２４】
これに対し、第１実施形態では、寄生容量の上昇を抑制し、高速動作を可能にさせ、静電気に対して高い耐性を有する窒化物半導体装置１ａを実現させている。
【００２５】
（第２実施形態）  
図３は、第２実施形態に係る窒化物半導体装置の模式図であり、図３（ａ）は平面模式図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｄ位置における断面模式図である。
【００２６】
図３に表される窒化物半導体装置１ｂは、ＨＥＭＴである。窒化物半導体装置１ｂでは、ＧａＮ含有層１２を支持する基板１０として、導電性基板を用いている。すなわち、窒化物半導体装置を形成するエピタキシャル基板の母基板が導電性基板になっている。導電性基板は例えば、Ｓｉ基板、ＳｉＣ基板等である。基板１０の電位はグランド電位としてもよい。
【００２７】
さらに、窒化物半導体装置１ｂは、遮蔽層６０がバッファ層１１の内部、ＧａＮ含有層１２の内部、および障壁層１３の内部に設けたれたビア６４を備える。窒化物半導体装置１ｂでは、遮蔽層６０がバッファ層１１の内部、ＧａＮ含有層１２の内部、および障壁層１３の内部に設けたれたビア６４を通じて基板１０に電気的に接続されている。ビア６４は、遮蔽層６０下の全域に設けてもよく、遮蔽層６０下の一部、すなわち図に表される領域６５のみに設けてもよい。また、ビア６４が遮蔽層６０下の一部に配置される場合は、図に表される領域６５のみとは限らず、遮蔽層６０下の任意の位置であってもよい。
【００２８】
また、二次元電子ガス２００ｅは、遮蔽層６０に電気的に接続されているので、二次元電子ガス２００ｅも、バッファ層１１の内部、ＧａＮ含有層１２の内部、および障壁層１３の内部に設けたれたビア６４を通じて基板１０に電気的に接続されている。
【００２９】
窒化物半導体装置１ｂによれば、窒化物半導体装置１ｂの側面（ガードリング７０もしくビア６４）と底面（基板１０）とが等電位になる。これにより、静電気が窒化物半導体装置１ｂの側面および底面から進入しようとしても、ガードリング７０および基板１０が静電気を遮蔽する。これにより、窒化物半導体装置１ｂでは窒化物半導体装置１ａに比べて、静電気を遮蔽する効果がさらに増加する。
【００３０】
（第３実施形態）  
図４は、第３実施形態に係る窒化物半導体装置の平面模式図である。
【００３１】
図４に表される窒化物半導体装置１ｃは、ＨＥＭＴである。窒化物半導体装置１ｃでは、遮蔽層６０が配線８０を通じてソース電極４０に電気的に接続されている。
【００３２】
窒化物半導体装置１ｃによれば、ガードリング７０とトランジスタとが等電位になる。これにより、アンテナ効果と呼ばれる窒化物半導体装置の製造工程中に生じる蓄積電荷から素子領域１００を保護することができる。なお、配線８０が配置される箇所は、図示する箇所に限られない。
【００３３】
（第４実施形態）  
図５は、第４実施形態に係る窒化物半導体装置の断面模式図である。  
図５には、ガードリング形成領域２００における窒化物半導体装置１ｄの断面が表されている。図５に表される窒化物半導体装置１ｄは、ＨＥＭＴである。
【００３４】
窒化物半導体装置１ｄにおいては、遮蔽層６０が３層構造になっている。遮蔽層６０は、基板１０側からコンタクト層６０ａ、中間層６０ｂ、および最上層６０ｃが積層された積層構造を有する。コンタクト層６０ａは、基板１０側から、例えばＴｉ／Ａｌの順に積層された積層膜である。中間層６０ｂは、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ等を含む。最上層６０ｃは、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ等を含む。
【００３５】
また、窒化物半導体装置１ｄは、遮蔽層６０を覆う絶縁膜９０をさらに備える。絶縁膜９０は、例えば、ＳｉＯ２を含む。絶縁膜９０は、基板１０側から第１絶縁膜９０ａ、第２絶縁膜９０ｂ、および第３絶縁膜９０ｃが積層された積層構造を有する。
【００３６】
図５に表される窒化物半導体装置１ｄを製造した後、この窒化物半導体装置１ｄにワイヤボンディング工程を施す場合がある。ワイヤボンディング工程では、トランジスタの電極からボンディングワイヤを、例えば、パッケージ等の外部の電極に接続する。
【００３７】
遮蔽層６０を覆う絶縁膜９０を設けない場合、ワイヤボンディング工程ではボンディングワイヤと遮蔽層６０とのあいだで放電が起きる場合がある。窒化物半導体装置１ｄによれば、遮蔽層６０が絶縁膜９０で覆われているので、この放電を未然に防ぐことができる。これにより、ワイヤボンディング工程を経た後の窒化物半導体装置１ｄの信頼性が高くなる。
【００３８】
（第５実施形態）  
図６は、第５実施形態に係る窒化物半導体装置の断面模式図である。  
図６には、ガードリング形成領域２００における窒化物半導体装置１ｅの断面が表されている。図６に表される窒化物半導体装置１ｅは、ＨＥＭＴである。窒化物半導体装置１ｅにおいては、遮蔽層６０の表面（最上層６０ｃの表面）の少なくとも一部が絶縁膜９０から表出している。
【００３９】
窒化物半導体装置１ｅによれば、静電気が絶縁膜９０の表面を伝わって素子領域１００に進入しようとしても、静電気は事前にガードリング７０を通過することになる。静電気がガードリング７０に到達すれば、静電気はガードリング７０によって遮蔽される。従って、窒化物半導体装置１ｅでは、素子領域１００が静電気から確実に保護される。
【００４０】
（第６実施形態）  
図７は、第６実施形態に係る窒化物半導体装置の平面模式図であり、図７（ａ）は、第６実施形態の第１の例の平面模式図であり、図７（ｂ）は、第６実施形態の第２の例の平面模式図である。  
図７に表される窒化物半導体装置１ｆａ、１ｆｂは、ＨＥＭＴである。
【００４１】
図７（ａ）に表される窒化物半導体装置１ｆａでは、遮蔽層６０の一部が切れて不連続になっている。また、遮蔽層６０の一部が不連続になった部分下には二次元電子ガスが存在していない。すなわち、窒化物半導体装置１ｆａでは、遮蔽層６０の一部、およびその下の二次元電子ガスの一部が不連続になり、ガードリング７０の一部が不連続になっている。
【００４２】
上述したように、ワイヤボンディング工程では、ボンディングワイヤとガードリング７０とのあいだで放電が起きる場合がある。窒化物半導体装置１ｆａにおいては、放電等の危険が発生し易い場所ではガードリング７０の配置を避けつつ、ガードリングを取り除いた場所以外ではガードリング７０を配置する。これにより、放電等の危険が回避されるとともに、静電気の遮蔽効果が維持される。  
例えば、窒化物半導体装置１ｆａでは、ドレイン電極５０のような高電圧が印加される電極付近にはガードリング７０を配置せず、ドレイン電極５０に比べて低電圧が印加されるソース電極付近にはガードリング７０を配置している。これにより、高電圧が印加される電極とガードリング７０とのあいだの電気的短絡を回避することができ、さらに素子領域１００は静電気から確実に保護される。
【００４３】
また、図７（ｂ）に表される窒化物半導体装置１ｆｂでは、遮蔽層６０の一部のみを不連続とし、その不連続部分の下においては、二次元電子ガス２００ｅを残存させている。このような構造も本実施形態に含まれる。
この場合、上述した放電等の危険が回避されるとともに、二次元電子ガス２００ｅによる静電気の遮蔽効果が維持される。
【００４４】
（第７実施形態）  
図８は、第７実施形態に係る窒化物半導体装置の平面模式図であり、図８（ａ）は遮蔽層が多重に配置された状態を表す平面模式図、図８（ｂ）は図８（ａ）の遮蔽層の一部が不連続になった状態を表す平面模式図である。
【００４５】
図８に表される窒化物半導体装置１ｇ、１ｈは、ＨＥＭＴである。  
図８（ａ）に表される窒化物半導体装置１ｇは、ガードリング形成領域２００に、遮蔽層６０とは別の遮蔽層６１をさらに備える。この遮蔽層６１は、遮蔽層６０の素子領域１００側とは反対側のガードリング形成領域２００に設けられている。遮蔽層６１は、障壁層１３とオーミック接触をしている。
【００４６】
遮蔽層６１下では、ＧａＮ含有層１２内のＧａＮ含有層１２と障壁層１３との界面付近に二次元電子ガスが存在している。遮蔽層６１は、この二次元電子ガスとのあいだでオーミック接触をしている。遮蔽層６１と、この二次元電子ガスとを併せて、ガードリング７１とする。ガードリング７１は、ガードリング７０を取り囲んでいる。すなわち、基板１０の主面に対して垂直な方向から窒化物半導体装置１ｇをみた場合、ガードリング形成領域２００にガードリングが二重になって配置されている。ガードリング形成領域２００に設けられるガードリング数は図示する数に限られず、三重以上にしてもよい。
【００４７】
窒化物半導体装置１ｇによれば、ガードリングが多重になって配置されているので、素子領域１００は静電気からより確実に保護される。
【００４８】
図８（ｂ）に表される窒化物半導体装置１ｈでは、ガードリング７０、７１のそれぞれの一部が切れて不連続になっている。ガードリング７０とガードリング７１とが重なり合う範囲を範囲６６とすると、範囲６６における遮蔽層６１は、遮蔽層６０の素子領域１００側とは反対側のガードリング形成領域２００に設けられている。
【００４９】
上述したように、ワイヤボンディング工程では、ボンディングワイヤとガードリング７０とのあいだで放電が起きる場合がある。窒化物半導体装置１ｈにおいては、放電等の危険が発生し易い場所ではガードリング７０、７１の配置を避けつつ、ガードリングを取り除いた場所以外ではガードリング７０、７１による静電気の遮蔽効果が維持されている。
【００５０】
また、窒化物半導体装置１ｈでは、範囲６６以外では、ガードリングが二重になっていない。このため、窒化物半導体装置１ｇに比べて、ガードリングの配置によってもたらされるトランジスタの電極間の寄生容量が低減する。
【００５１】
また、窒化物半導体装置１ｈでは、ドレイン電極５０のような高電圧が印加される電極付近にはガードリング７１を配置し、ドレイン電極５０に比べて低電圧が印加されるソース電極付近にはガードリング７０を配置している。すなわち、ガードリングは、高電圧が印加される電極付近と低電圧が印加される電極付近で分割配置されている。
【００５２】
ガードリング７１は、ガードリング７０に比べて外側に配置されているので、ドレイン電極５０とガードリング７１とのあいだの距離は、ソース電極４０とガードリング７０とのあいだの距離よりも長くなる。これにより、高電圧が印加される電極とガードリング７０とのあいだの電気的短絡を回避することができ、さらに静電気から素子領域１００を確実に保護することができる。
【００５３】
（第８実施形態）  
図９は、第８実施形態に係る窒化物半導体装置の断面模式図である。  
図９には、ガードリング形成領域２００における窒化物半導体装置１ｉの断面が表されている。
【００５４】
窒化物半導体装置１ｉでは、遮蔽層６０の下端６０ｅが障壁層１３の表面から内部に突出している。これにより、遮蔽層６０と二次元電子ガス２００ｅとのあいだのオーミック接触がさらに強くなり、遮蔽層６０と二次元電子ガス２００ｅとの電気的接続がさらに強固になる。このため、静電気はガードリング７０によってより確実に遮蔽される。
【００５５】
（第９実施形態）  
図１０は、第９実施形態に係る窒化物半導体装置の平面模式図である。  
図１１は、第９実施形態に係る窒化物半導体装置の断面模式図であり、図１１（ａ）は図１０のＡ−Ｂ位置における断面模式図、図１１（ｂ）は図１０のＣ−Ｄ位置における断面模式図である。なお、図１１（ａ）では、図１０のＡ−Ｂ断面のうち、一組のアノードおよびカソードのみが表されている。
【００５６】
図１０および図１１に表される窒化物半導体装置２ａは、ショットキーダイオードである。窒化物半導体装置２ａは、素子領域１００と、素子領域１００の周辺に設けられ、素子領域１００を取り囲むガードリング形成領域２００と、を有する。窒化物半導体装置２ａは、素子領域１００およびガードリング形成領域２００に設けられた基板１０と、基板１０上に設けられたバッファ層１１と、を備える。また、窒化物半導体装置２ａは、素子領域１００およびガードリング形成領域２００に配置されたＧａＮ含有層１２と、ＧａＮ含有層１２上に設けられ、ＧａＮ含有層１２とヘテロ接合された障壁層１３と、を備える。
【００５７】
図１１（ａ）に表される素子領域１００について説明する。  
素子領域１００において、ＧａＮ含有層１２内のＧａＮ含有層１２と障壁層１３の界面付近には二次元電子ガス１００ｅが発生する。
【００５８】
素子領域１００には、障壁層１３とショットキー接触をするアノード電極４１と、障壁層１３とオーミック接触をするカソード電極５１とが設けられている。
【００５９】
図１１（ｂ）に表されるガードリング形成領域２００について説明する。  
ガードリング形成領域２００においては、ＧａＮ含有層１２上に、素子領域１００を電気的に保護する遮蔽層６０が設けられている。遮蔽層６０は、障壁層１３とオーミック接触をしている。遮蔽層６０下では、ＧａＮ含有層１２内のＧａＮ含有層１２と障壁層１３との界面付近に二次元電子ガス２００ｅが存在している。遮蔽層６０は、二次元電子ガス２００ｅとのあいだでオーミック接触をしている。
【００６０】
すなわち、遮蔽層６０と二次元電子ガス２００ｅとは、電気的に接続されている。遮蔽層６０と二次元電子ガス２００ｅとを併せて、ガードリング７０とする。窒化物半導体装置２ａにおいては、素子領域１００がガードリング７０によって取り囲まれている。上述したように、ガードリング形成領域２００においては、遮蔽層６０の直下以外のＧａＮ含有層１２内には、二次元電子ガス２００ｅが破壊されて存在していない。
【００６１】
アノード電極４１は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等を含む。カソード電極５１は、例えば、Ｔｉ、Ａｌ等を含む。遮蔽層６０の材料は、カソード電極５１と同じ材料でもよい。これにより、遮蔽層６０を形成する専用の製造プロセスが不要になり、製造工程数が増加せずに済む。
【００６２】
窒化物半導体装置２ａでは、静電気が窒化物半導体装置２ａの側面から進入しようとしても、ガードリング７０中の遮蔽層６０が静電気を遮蔽する。これにより、遮蔽層６０から内側の素子表面は、確実に静電気から保護される。
【００６３】
また、静電気が窒化物半導体装置２ａの側面から進入しようとしても、ガードリング７０中の二次元電子ガス２００ｅが静電気を遮蔽する。これにより、二次元電子ガス２００ｅから内側の窒化物半導体層は、確実に静電気から保護される。
【００６４】
例えば、素子領域１００における基板１０からの二次元電子ガス１００ｅの高さは、ガードリング形成領域２００における基板１０からの二次元電子ガス２００ｅの高さと同じである。このため、素子領域１００のヘテロ接合面は、二次元電子ガス２００ｅによって確実に静電気から保護される。
【００６５】
このように、静電気が窒化物半導体装置２ａの側面から進入しようとしても、ガードリング７０の内側の電位は等電位になり、素子領域１００の静電気破壊を未然に防ぐことができる。
【００６６】
また、窒化物半導体装置２ａでは、遮蔽層６０と二次元電子ガス２００ｅとをガードリング７０としているので、遮蔽層６０だけをガードリングとする方法に比べて、静電気を遮蔽する効果がより増すことになる。
【００６７】
また、窒化物半導体装置２ａでは、遮蔽層６０と二次元電子ガス２００ｅとが電気的に接続されているので、遮蔽層６０をヘテロ接合面まで埋め込むことを要しない。
【００６８】
第９実施形態では、寄生容量の上昇を抑制し、高速動作を可能にさせ、静電気に対して高い耐性を有する窒化物半導体装置２ａを実現させている。
【００６９】
（第１０実施形態）  
図１２は、第１０実施形態に係る窒化物半導体装置の平面模式図である。
【００７０】
図１２に表される窒化物半導体装置２ｂは、ショットキーダイオードである。窒化物半導体装置２ｂでは、遮蔽層６０が配線８０を通じてアノード電極４１に電気的に接続されている。なお、配線８０が配置される箇所は図示する箇所に限られない。
【００７１】
窒化物半導体装置２ｂによれば、ガードリング７０とダイオードとが等電位になる。これにより、アンテナ効果と呼ばれる窒化物半導体装置の製造工程中に生じる蓄積電荷から素子領域１００を保護することができる。
【００７２】
本明細書において「窒化物半導体」とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電形などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
【００７３】
以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、実施形態の特徴を備えている限り、実施形態の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００７４】
また、前述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組み合わせたものも実施形態の特徴を含む限り実施形態の範囲に包含される。その他、実施形態の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても実施形態の範囲に属するものと了解される。
【００７５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７６】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆａ、１ｆｂ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、２ａ、２ｂ 窒化物半導体装置
１０ 基板
１１ バッファ層
１２ ＧａＮ含有層
１３ 障壁層
２０ ゲート絶縁膜
３０ ゲート電極
３１ ゲート配線
３２ ゲート電極パッド
３５ ＦＥＴ活性領域
４０ ソース電極
４１ アノード電極
５０ ドレイン電極
５１ カソード電極
６０、６１ 遮蔽層
６０ａ コンタクト層
６０ｂ 中間層
６０ｃ 最上層
６０ｅ 下端
６４ ビア
６５ 領域
６６ 範囲
７０、７１ ガードリング
８０ 配線
９０ 絶縁膜
９０ａ 第１絶縁膜
９０ｂ 第２絶縁膜
９０ｃ 第３絶縁膜
１００ 素子領域
１００ｅ、２００ｅ 二次元電子ガス
２００ ガードリング形成領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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