【手続補正書】
【提出日】令和2年8月21日(2020.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
図１０に別の従来例のＭＩＳ型ゲート電極を有するＧａＮ ＦＥＴの主要部分の断面構造を示す。図９に示した従来例と同様に、基板１１０１の材料には、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）、サファイア、ＧａＮなどが用いられる。基板１１０１上に、エピタキシャル成長により形成したバッファ層１１０２、ＧａＮ層１１０３、ＡｌＧａＮ層１１０４が順次積層されている。また絶縁膜１１０５の材料としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化シリコン、窒化シリコン、或は従来知られるその他のゲート絶縁物材料が用いられる。この従来例の図９に示した従来例との相違点は、リセスエッチング部１１０６が深く、その底部がＡｌＧａＮ層１１０４を貫通してＧａＮ層１１０３に達している点である。ソース電極１１０８とゲート電極１１０７との間、およびドレイン電極１１０９とゲート電極１１０７との間はＡｌＧａＮ／ＧａＮ界面に形成される導電チャネル１１１０で電気的に接続され、ゲート電極直下の導電チャネル１１１１は絶縁膜１１０５とＧａＮ層１１０３との界面に誘起される伝導電子により形成される。この伝導電子の密度をゲート電極１１０７に印加する電圧で変化させることによりトランジスタ動作が得られる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【非特許文献１】Ｙ．  Ｕｅｍｏｔｏ  ｅｔ  ａｌ．，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｖｏｌｕｍｅ  ５４，  Ｎｕｍｂｅｒ  １２，  Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  ２００７，  ｐ．３３９３.
【非特許文献２】Ｍ．Ｋａｎａｍｕｒａ  ｅｔ  ａｌ．，ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌｕｍｅ  ３１，  Ｎｕｍｂｅｒ  ３，  Ｍａｒｃｈ  ２０１０，  ｐ．１８９．
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
図７に本願第１の発明のさらに別の一形態であるＦＥＴの平面図を示す。本実施例における素子の基本構造は、図１（ａ）に示した実施例と同じであるが、本実施例ではソース電極１０８およびドレイン電極１０９が複数のフィンガで構成されており、電荷蓄積用ゲート電極１０６及び第２のゲート電極１１２がソース電極１０８、ドレイン電極１０９の各フィンガ間を縫うように配置されている。第１のゲート電極１０７は素子分離領域１１４上に配置されており、第１の実施例同様に電荷蓄積層との間に第３の絶縁膜１２８を介して第１の容量を構成する。素子分離領域１１４に電荷蓄積用ゲート電極１０６と第１のゲート電極１０７で構成されるキャパシタ１１７が配置されている点は第１の実施例と同様である。本実施例では複数のソースおよびドレインフィンガを用いＦＥＴのゲート幅を増大させることにより、大電流のスイッチ動作が可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に設けられた第１の窒化物半導体層と、前記第１の窒化物半導体層上に設けられ、前記第１の窒化物半導体層の少なくとも一部の窒化物半導体よりバンドギャップの大きい窒化物半導体を少なくとも含む第２の窒化物半導体層と、前記第２の窒化物半導体層上に設けられた第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜上に設けられた電荷蓄積用ゲート電極と、前記電荷蓄積用ゲート電極上に設けられた第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜上に設けられた第２のゲート電極と、面方向に前記電荷蓄積用ゲート電極を挟んで前記第２の窒化物半導体層上に設けられたソース電極およびドレイン電極と、前記基板上に設けられた電気的に不活性な素子分離領域と、前記電荷蓄積用ゲート電極と絶縁膜を介して容量結合することにより第１の容量を形成する第１のゲート電極とを有し、前記第１の窒化物半導体層と前記第２の窒化物半導体層との界面に導電チャネルが形成され、前記第２のゲート電極に印加する電圧或は前記第２のゲート電極と前記第１のゲート電極に同時に印加する電圧で前記導電チャネルを介しソース電極とドレイン電極との間に流れる電流を遮断する閾値電圧を調節するために前記電荷蓄積用ゲート電極に電荷が蓄積され、前記電荷は前記第１のゲート電極から前記第１の容量を介して電子注入することにより前記電荷蓄積用ゲート電極に蓄積されることを特徴とする窒化物半導体トランジスタ装置。
【請求項２】
前記第１のゲート電極が前記素子分離領域上に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体トランジスタ装置。
【請求項３】
少なくともその一部が前記素子分離領域上に形成された第３の絶縁膜を有し、前記電荷蓄積用ゲート電極は前記素子分離領域に存在する前記第１のゲート電極に延在し前記第３の絶縁膜を容量結合膜として前記第１のゲート電極との間に前記第１の容量を形成することを特徴とする請求項２に記載の窒化物半導体トランジスタ装置。
【請求項４】
前記第１の容量は前記第３の絶縁膜を容量結合膜として前記第１のゲート電極と前記電荷蓄積用ゲート電極が形成する凸形状のエッジ部を少なくとも含み、前記電荷蓄積用ゲート電極への電子注入が前記凸形状のエッジ部におけるトンネルにより行われること特徴とする請求項３に記載の窒化物半導体トランジスタ装置。
【請求項５】
前記第３の絶縁膜の少なくとも一部は前記第１のゲート電極の上面と側面を覆うように形成されており、前記電荷蓄積用ゲート電極は前記第３の絶縁膜の前記第１のゲート電極の上面と側面を覆うように形成された部分を少なくとも容量結合膜として含むように前記第１のゲート電極の上面から側面に渡って重なるように設けられたことにより前記凸形状のエッジ部が前記第１の容量に含まれることを特徴とする請求項４に記載の窒化物半導体トランジスタ装置。
【請求項６】
前記第２のゲート電極に印加する電圧或は前記第２のゲート電極および前記第１のゲート電極に同時に印加する電圧の前記閾値電圧が正の値となるように前記電荷蓄積用ゲート電極に蓄積する前記電荷が調節されることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体トランジスタ装置。
【請求項７】
前記電荷蓄積用ゲート電極と電荷蓄積用ゲート電極直下の前記導電チャネルの間に前記第１の絶縁膜を介して第３の容量が形成され、前記電荷蓄積用ゲート電極と前記第２のゲートの間に前記第２の絶縁膜を介して第２の容量が形成され、前記第２の容量の容量値もしくは前記第１の容量と前記第２の容量値の和を前記第３の容量の容量値より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体トランジスタ装置。
【請求項８】
前記ソース電極と前記ドレイン電極に電圧を与えず浮遊状態にし、前記第２のゲート電極に前記第１のゲート電極より高い電圧を与える事で前記第１のゲート電極から前記電荷蓄積用ゲート電極へ前記第１の容量を介して電子注入する事により、前記電荷蓄積用ゲート電極に蓄積する電荷が調節されることを特徴とする請求項６に記載の窒化物半導体トランジスタ装置。
【請求項９】
前記第２のゲート電極に前記第１のゲート電極より高い電圧を与え、前記ソース電極ないし前記ドレイン電極には前記第１のゲート電極より高い別の電圧を与え、前記第１のゲート電極から前記電荷蓄積用ゲート電極へ前記第１の容量を介して電子注入する事により、前記電荷蓄積用ゲート電極に蓄積する電荷が調節されることを特徴とする請求項６に記載の窒化物半導体トランジスタ装置。
【請求項１０】
前記第１の窒化物半導体層がＧａＮで構成されており、前記第２の窒化物半導体層がＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）で構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の窒化物半導体トランジスタ装置。
【請求項１１】
前記第１の絶縁膜の少なくとも最下層が酸化アルミニウムで構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の窒化物半導体トランジスタ装置。
【請求項１２】
前記第１のゲート電極は前記第２の窒化物半導体層上に設けられ、前記第１のゲート電極の上面と側面を覆うように第３の絶縁膜が形成され、前記第１の容量は前記電荷蓄積用ゲート電極が前記第１のゲート電極に延在し前記第３の絶縁膜を容量結合膜として前記第１のゲート電極の上面から側面に渡って覆うように設けられることにより形成されたことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体トランジスタ装置。