(57)【要約】【課題】高い耐圧を実現する半導体装置を提供する。【解決手段】実施形態の半導体装置は、第１のＧａＮ系半導体層と、第１のＧａＮ系半導体層上に設けられ、第１のＧａＮ系半導体層よりバンドギャップの大きい第２のＧａＮ系半導体層と、第２のＧａＮ系半導体層上に設けられるソース電極と、第２のＧａＮ系半導体層上に設けられるドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極の間の第２のＧａＮ系半導体層上に設けられるｐ型の第３のＧａＮ系半導体層と、第３のＧａＮ系半導体層上に設けられるゲート電極と、ゲート電極とドレイン電極との間であって、第２のＧａＮ系半導体層上に設けられ、第３のＧａＮ系半導体層と離れて設けられるｐ型の第４のＧａＮ系半導体層と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のＧａＮ系半導体層と、
前記第１のＧａＮ系半導体層上に設けられ、前記第１のＧａＮ系半導体層よりバンドギャップの大きい第２のＧａＮ系半導体層と、
前記第２のＧａＮ系半導体層上に設けられるソース電極と、
前記第２のＧａＮ系半導体層上に設けられるドレイン電極と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極の間の前記第２のＧａＮ系半導体層上に設けられるｐ型の第３のＧａＮ系半導体層と、
前記第３のＧａＮ系半導体層上に設けられるゲート電極と、
前記ゲート電極と前記ドレイン電極との間であって、前記第２のＧａＮ系半導体層上に設けられ、前記第３のＧａＮ系半導体層と離れて設けられるｐ型の第４のＧａＮ系半導体層と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第４のＧａＮ系半導体層の前記第２のＧａＮ系半導体層と反対側に設けられる絶縁膜と、
前記第４のＧａＮ系半導体層との間に前記絶縁膜を介在させて設けられる第１のフィールドプレート電極をさらに備え、
前記第１のフィールドプレート電極の前記ドレイン電極側の端部と、前記第２のＧａＮ系半導体層との間に、前記第４のＧａＮ系半導体層が位置することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第４のＧａＮ系半導体層がフローティングであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第４のＧａＮ系半導体層が前記第２のＧａＮ系半導体層に接して設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第４のＧａＮ系半導体層のアクセプタの面密度が、前記第１のＧａＮ系半導体層と前記第２のＧａＮ系半導体層との界面に生成される２次元電子ガスの面密度よりも低いことを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第４のＧａＮ系半導体層の端部が傾斜していることを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第３のＧａＮ系半導体層と前記第４のＧａＮ系半導体層とが同一のｐ型不純物濃度を有し、前記第４のＧａＮ系半導体層の膜厚が、前記第３のＧａＮ系半導体層の膜厚よりも薄いことを特徴とする請求項１ないし請求項６いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項８】
前記ゲート電極と前記第４のＧａＮ系半導体層との間、または、前記第４のＧａＮ系半導体層と前記ドレイン電極との間の、前記第２のＧａＮ系半導体層の前記第１のＧａＮ系半導体層と反対側に設けられ、前記第３のＧａＮ系半導体層および前記第４のＧａＮ系半導体層と分離されるｐ型の第５のＧａＮ系半導体層を、さらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項７いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第４のＧａＮ系半導体層の膜厚が、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項８いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１のフィールドプレート電極との間に絶縁膜を介在させて設けられ、前記第４のＧａＮ系半導体層との間に絶縁膜を介在させて設けられる第２のフィールドプレート電極をさらに備え、
前記第２のフィールドプレート電極の前記ドレイン電極側の端部と、前記第２のＧａＮ系半導体層との間に、前記第４のＧａＮ系半導体層が位置することを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング電源やインバータなどの回路には、スイッチング素子やダイオードなどの半導体素子が用いられる。これらの半導体素子には高耐圧・低オン抵抗が求められる。そして、耐圧とオン抵抗の関係は、素子材料で決まるトレードオフ関係がある。
【０００３】
これまでの技術開発の進歩により、半導体素子は、主な素子材料であるシリコンの限界近くまで低オン抵抗が実現されている。耐圧を更に向上させたり、オン抵抗を更に低減させたりするには、素子材料の変更が必要である。ＧａＮやＡｌＧａＮなどのＧａＮ系半導体や炭化珪素（ＳｉＣ）などのワイドバンドギャップ半導体をスイッチング素子材料として用いることで、材料で決まるトレードオフ関係を改善でき、飛躍的に高耐圧化や低オン抵抗化が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５１３５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、高い耐圧を実現する半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の半導体装置は、第１のＧａＮ系半導体層と、第１のＧａＮ系半導体層上に設けられ、第１のＧａＮ系半導体層よりバンドギャップの大きい第２のＧａＮ系半導体層と、第２のＧａＮ系半導体層上に設けられるソース電極と、第２のＧａＮ系半導体層上に設けられるドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極の間の第２のＧａＮ系半導体層上に設けられるｐ型の第３のＧａＮ系半導体層と、第３のＧａＮ系半導体層上に設けられるゲート電極と、ゲート電極とドレイン電極との間であって、第２のＧａＮ系半導体層上に設けられ、第３のＧａＮ系半導体層と離れて設けられるｐ型の第４のＧａＮ系半導体層と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態の半導体装置の模式断面図。
【図２】第１の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置の模式断面図。
【図３】第１の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置の模式断面図。
【図４】第１の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置の模式断面図。
【図５】第１の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置の模式断面図。
【図６】第１の実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置の模式断面図。
【図７】第１の実施形態の半導体装置の作用を説明する図。
【図８】第１の実施形態の半導体装置の作用を説明する図。
【図９】第２の実施形態の半導体装置の模式断面図。
【図１０】第３の実施形態の半導体装置の模式断面図。
【図１１】第４の実施形態の半導体装置の模式断面図。
【図１２】第５の実施形態の半導体装置の模式断面図。
【図１３】第６の実施形態の半導体装置の模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書中、同一または類似する部材については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
【０００９】
本明細書中、「ＧａＮ系半導体」とは、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＩｎＮ（窒化インジウム）およびそれらの中間組成を備える半導体の総称である。
【００１０】
本明細書中、「アンドープ」とは、不純物濃度が１×１０１５ｃｍ−３以下であることを意味する。
【００１１】
本明細書中、「アクセプタ」とは、半導体中で活性化されているｐ型不純物を意味するものとする。
【００１２】
本明細書中、部品等の位置関係を示すために、図面の上方向を「上」、図面の下方向を「下」と記述する。本明細書中、「上」、「下」の概念は、必ずしも重力の向きとの関係を示す用語ではない。
【００１３】
（第１の実施形態）
本実施形態の半導体装置は、第１のＧａＮ系半導体層と、第１のＧａＮ系半導体層上に設けられ、第１のＧａＮ系半導体層よりバンドギャップの大きい第２のＧａＮ系半導体層と、第２のＧａＮ系半導体層上に設けられるソース電極と、第２のＧａＮ系半導体層上に設けられるドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極の間の第２のＧａＮ系半導体層上に設けられるｐ型の第３のＧａＮ系半導体層と、第３のＧａＮ系半導体層上に設けられるゲート電極と、ゲート電極とドレイン電極との間の、第２のＧａＮ系半導体層の第１のＧａＮ系半導体層と反対側に設けられ、第３のＧａＮ系半導体層と分離されるｐ型の第４のＧａＮ系半導体層と、を備える。
【００１４】
図１は、本実施形態の半導体装置の模式断面図である。本実施形態の半導体装置は、ＧａＮ系半導体を用いたＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。
【００１５】
図１に示すように、半導体装置（ＨＥＭＴ）１００は、基板１０、バッファ層１２、チャネル層（第１のＧａＮ系半導体層）１４、バリア層（第２のＧａＮ系半導体層）１６、ソース電極１８、ドレイン電極２０、キャップ層（第３のＧａＮ系半導体層）２２、リサーフ層（第４のＧａＮ系半導体層）２４、ゲート電極２６およびソースフィールドプレート電極（第１のフィールドプレート電極）２８を備える。ゲート電極２８およびリサーフ層２４とソースフィールドプレート電極２８の間には、絶縁膜３０が設けられる。また、ソースフィールドプレート電極２８上には、絶縁膜３２が設けられる。
【００１６】
基板１０は、例えば、シリコン（Ｓｉ）で形成される。シリコン以外にも、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）や炭化珪素（ＳｉＣ）を適用することも可能である。
【００１７】
基板１０上に、バッファ層１２が設けられる。バッファ層１２は、基板１０とチャネル層１４との間の格子不整合を緩和する機能を備える。バッファ層１２は、例えば、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＷＧａ１−ＷＮ（０＜Ｗ＜１））の多層構造で形成される。
【００１８】
バッファ層１２上に、チャネル層１４が設けられる。チャネル層１４は、例えば、アンドープのＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ＜１）である。より具体的には、例えば、アンドープのＧａＮである。チャネル層１４の膜厚は、例えば、０．５μｍ以上３μｍ以下である。
【００１９】
チャネル層１４上に、バリア層１６が設けられる。バリア層１６のバンドギャップは、チャネル層１４のバンドギャップよりも大きい。バリア層１６は、例えば、アンドープのＡｌＹＧａ１−ＹＮ（０＜Ｙ≦１、Ｘ＜Ｙ）である。より具体的には、例えば、アンドープのＡｌ０．２Ｇａ０．８Ｎである。バリア層１６の膜厚は、例えば、１５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
【００２０】
チャネル層１４とバリア層１６との間は、ヘテロ接合界面となる。ＨＥＭＴ１００のオン動作時は、ヘテロ接合界面に２次元電子ガス（２ＤＥＧ）が形成されキャリアとなる。
【００２１】
バリア層１６上には、ソース電極１８とドレイン電極２０が形成される。ソース電極１８とドレイン電極２０は、例えば、金属電極であり、金属電極は、例えば、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）の積層構造である。ソース電極１８およびドレイン電極２０と、バリア層１６との間は、オーミックコンタクトであることが望ましい。ソース電極１８とドレイン電極２０との距離は、例えば、５μｍ以上３０μｍ以下である。
【００２２】
バリア層１６上のソース電極１８とドレイン電極２０との間に、ｐ型のキャップ層２２が設けられる。キャップ層２２は、チャネル層１４のポテンシャルを持ち上げ、ＨＥＭＴ１００の閾値を上昇させる機能を備える。
【００２３】
キャップ層２２は、例えば、ｐ型のＡｌＵＧａ１−ＵＮ（０≦Ｕ＜１）である。より具体的には、例えば、ｐ型ＧａＮである。キャップ層２２の膜厚は、例えば、５０ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。
【００２４】
キャップ層２２に含有されるｐ型不純物は、例えば、Ｍｇ（マグネシウム）である。キャップ層２２中のｐ型不純物の原子濃度は、チャネル層１４のポテンシャルを持ち上げる観点から、１×１０１７ｃｍ−３以上であることが望ましく、１×１０１８ｃｍ−３以上であることが、より望ましい。キャップ層２２は単結晶である。
【００２５】
キャップ層２２上にゲート電極２６が設けられる。ゲート電極２６は、例えば、金属電極である。金属電極は、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）である。ゲート電極２６とキャップ層２２との間は、オーミックコンタクトであることが望ましい。
【００２６】
ゲート電極２６とドレイン電極２０との間のバリア層１６上に、ｐ型のリサーフ（ＲＥＳＵＲＦ：Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）層２４が設けられる。リサーフ層２４は、キャップ層２２と物理的に分離して設けられる。
【００２７】
リサーフ層２４は、例えば、ｐ型のＡｌＺＧａ１−ＺＮ（０≦Ｚ＜１）である。より具体的には、例えば、ｐ型ＧａＮである。リサーフ層２４は、ｐ型不純物を含む。ｐ型不純物は、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）である。
【００２８】
リサーフ層２４は、フローティングである。すなわち、グラウンド、電源、信号源等に電気的に接続されていない。したがって、リサーフ層２４は、ソース電極１８、ドレイン電極２０、ゲート電極２６には電気的に接続されていない。
【００２９】
リサーフ層２４は、主に、横方向の電界を緩和する機能を備える。本実施形態では、リサーフ層２４はバリア層１６に直接接して設けられる。リサーフ層２４は、フローティングであるため、リサーフ層２４からのホール注入は生じない。したがって、リサーフ層２４が存在することによるスイッチング速度の劣化は生じない。
【００３０】
ゲート電極２８およびリサーフ層２４上に、絶縁膜３０が設けられる。絶縁膜３０は、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜である。
【００３１】
ゲート電極２８との間およびリサーフ層２４との間に、絶縁膜３０を介在させて、ソースフィールドプレート電極（第１のフィールドプレート電極）２８が設けられる。図１中点線矢印で示すように、ソースフィールドプレート電極２８のドレイン電極２０側の端部と、バリア層１６との間にリサーフ層２４が位置する。言い換えれば、ソースフィールドプレート電極２８のドレイン電極２０側の端部の直下に、リサーフ層２４が位置する。
【００３２】
ソースフィールドプレート電極２８は、ソース電極１８に電気的に接続される。ソースフィールドプレート電極２８は、主に、横方向の電界を緩和する機能を備える。
【００３３】
ソースフィールドプレート電極２８上に、絶縁膜３２が設けられる。絶縁膜３２は、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜である。
【００３４】
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法の一例について説明する。図２〜図６は、本実施形態の半導体装置の製造方法において、製造途中の半導体装置の模式断面図である。
【００３５】
まず、基板１０、例えば、Ｓｉ基板を準備する。次に、例えば、Ｓｉ基板上にエピタキシャル成長により、バッファ層１２を成長させる。
【００３６】
次に、バッファ層１２上に、チャネル層１４となるアンドープのＧａＮ、バリア層１６となるアンドープのＡｌ０．２Ｇａ０．８Ｎをエピタキシャル成長により形成する。
【００３７】
次に、後にキャップ層２２、リサーフ層２４となるｐ型ＧａＮ１７を、エピタキシャル成長により成膜する（図２）。
【００３８】
次に、ｐ型ＧａＮ１７をパターニングして、キャップ層２２と、後にリサーフ層２４となるリサーフ予定層２３を形成する（図３）。
【００３９】
次に、キャップ層２２上に、ＴｉＮのゲート電極２６をスパッタリング法とエッチングにより形成する（図４）。
【００４０】
次に、リサーフ予定層２３以外の領域をマスクして、リサーフ予定層２３をエッチングにより薄膜化してリサーフ層２４を形成する（図５）。
【００４１】
次に、バリア層１６上に、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）の積層構造のソース電極１８とドレイン電極２０を、リフトオフ法により形成する（図６）。
【００４２】
その後、絶縁膜３０、ソースフィールドプレート電極２８、絶縁膜３２を形成し、図１に示す半導体装置１００が製造される。
【００４３】
次に、本実施形態の半導体装置１００の作用および効果について説明する。
【００４４】
図７、図８は、本実施形態の半導体装置の作用および効果を説明する図である。図７は、リサーフ層を設けないＨＥＭＴ、図８は、リサーフ層を設けた本実施形態のＨＥＭＴである。それぞれの場合について、ＨＥＭＴのオフ時の電界強度分布を模式的に示す。
【００４５】
図７に示すように、ゲート電極２６のドレイン電極２０側の端部と、ソースフィールドプレート電極２８のドレイン電極２０側の端部の２か所に電界が集中し電界強度のピークが現れる。集中する電界は、主に横方向の電界である。このように、電界が集中する箇所で、絶縁膜や半導体の破壊が生じ、デバイスの耐圧が劣化するおそれがある。図７のように電極の端部に電界が集中するのは、バリア層１６とチャネル層１４との界面にできる２次元電子系が不連続に空乏化することによると考えられる。
【００４６】
図８に示すように、リサーフ層２４を設けた場合、ゲート電極２６のドレイン電極２０側の端部と、ソースフィールドプレート電極２８のドレイン電極２０側の端部の電界強度のピークがなだらかになり、電界強度が、リサーフ層２４が無い場合に比べ小さくなる。これは、フローティングのリサーフ層２４中の正電荷により、空乏層の広がりの不連続性が緩和されることによると考えられる。
【００４７】
なお、リサーフ層２４のアクセプタの面密度が、リサーフ層２４やゲート電極２６の無い領域におけるチャネル層１４とバリア層１６との界面に生成される２次元電子ガスの面密度よりも低いことが望ましい。リサーフ層２４のアクセプタの面密度が、上記２次元電子ガスの面密度よりも高くなると、２次元電子ガスの密度が低下し、オン抵抗が増大するおそれがある。
【００４８】
また、リサーフ層２４のアクセプタの面密度が、リサーフ層２４やゲート電極２６の無い領域におけるチャネル層１４とバリア層１６との界面に生成される２次元電子ガスの面密度の１０％よりも高いことが望ましい。リサーフ層２４のアクセプタの面密度が、上記面密度よりも低くなると、電界緩和効果が十分得られないおそれがある。
【００４９】
例えば、チャネル層１４がアンドープのＧａＮで、バリア層１６がアンドープのＡｌＹＧａ１−ＹＮ（０＜Ｙ≦１）である場合、２次元電子ガスの面密度は、ｙ×４×１０１３［ｃｍ−２］で表される。したがって、この場合、リサーフ層２４のアクセプタの面密度が、ｙ×４×１０１３［ｃｍ−２］より低く、ｙ×０．４×１０１３［ｃｍ−２］よりも高いことが望ましい。
【００５０】
リサーフ層２４の膜厚をｄ［ｃｍ］、アクセプタ濃度をＮＡ［ｃｍ−３］とすると、リサーフ層２４のアクセプタの面密度は、ｄ×ＮＡ［ｃｍ−２］で表される。したがって、
ｙ×０．４×１０１３＜ｄ×ＮＡ＜ｙ×４×１０１３・・・（式１）
の関係を充足することが望ましい。
【００５１】
なお、ｐ型ＧａＮ系半導体中のｐ型不純物の活性化率は、１０％程度である。したがって、ｐ型不純物の原子濃度をＮＰ［ｃｍ−２］とすると、上記（式１）は、
ｙ×４×１０１３＜ｄ×ＮＰ＜ｙ×４０×１０１３・・・（式２）
と変形される。
【００５２】
リサーフ層２４のアクセプタ濃度は、１×１０１６ｃｍ−３以上１×１０１８ｃｍ−３以下であることが望ましい。リサーフ層２４のｐ型不純物の原子濃度は、１×１０１７ｃｍ−３以上１×１０１９ｃｍ−３以下であることが望ましい。また、リサーフ層２４の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが望ましい。上記アクセプタ濃度またはｐ型不純物の原子濃度、および、上記膜厚の範囲でリサーフ層２４を形成することで、十分な電界緩和効果を実現するリサーフ層２４を容易に形成することが可能となる。
【００５３】
（式１）または（式２）を充足させる観点から、リサーフ層２４の膜厚は、キャップ層２２の膜厚よりも薄いことが望ましい。また、同様の観点から、リサーフ層２４のアクセプタ濃度およびｐ型不純物の原子濃度は、キャップ層２２のアクセプタ濃度およびｐ型不純物の原子濃度よりも、低いことが望ましい。
【００５４】
また、リサーフ層２４のｐ型不純物の原子濃度（ｐ型不純物濃度）と、キャップ層２２のｐ型不純物の原子濃度（ｐ型不純物濃度）が同一で、かつ、リサーフ層２４の膜厚が、キャップ層２２の膜厚よりも薄いことが望ましい。図２〜図６で示した製造方法により、リサーフ層２４とキャップ層２２層を同一のｐ型ＧａＮ系半導体層から容易に形成することが可能となる。なお、「ｐ型不純物濃度が同一」とは、製造ばらつき等により生じる誤差は許容する概念である。
【００５５】
以上、本実施形態の半導体装置によれば、リサーフ層２４による横方向電界の緩和効果により、高い耐圧を実現する半導体装置を提供することが可能になる。
【００５６】
（第２の実施形態）
本実施形態の半導体装置は、第４のＧａＮ系半導体層の端部が傾斜していること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
【００５７】
図９は、本実施形態の半導体装置の模式断面図である。本実施形態の半導体装置は、ＧａＮ系半導体を用いたＨＥＭＴである。
【００５８】
図９に示すように、半導体装置（ＨＥＭＴ）２００のリサーフ層２４の端部が傾斜している。言い換えれば、リサーフ層２４の側壁が傾斜面となっている。
【００５９】
本実施形態によれば、リサーフ端部の電界集中を抑制することにより、リサーフ層２４による電界緩和効果が、さらに大きくなり、さらに高い耐圧を実現する半導体装置を提供することが可能になる。また、リサーフ層２４の側壁の傾斜角が、リサーフ層２４の上部に向けて緩やかにすることが、電界緩和効果を大きくする観点から、さらに望ましい。
【００６０】
（第３の実施形態）
本実施形態の半導体装置は、ゲート電極と第４のＧａＮ系半導体層との間、または、第４のＧａＮ系半導体層とドレイン電極との間の、第２のＧａＮ系半導体層の第１のＧａＮ系半導体層と反対側に設けられ、第３のＧａＮ系半導体層および第４のＧａＮ系半導体層と分離されるｐ型の第５のＧａＮ系半導体層を、さらに備えること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
【００６１】
図１０は、本実施形態の半導体装置の模式断面図である。本実施形態の半導体装置は、ＧａＮ系半導体を用いたＨＥＭＴである。
【００６２】
図１０に示すように、半導体装置（ＨＥＭＴ）３００は、複数のリサーフ層、すなわち、リサーフ層（第４のＧａＮ系半導体層）２４、リサーフ層（第５のＧａＮ系半導体層）３４、リサーフ層（第５のＧａＮ系半導体層）３６を備える。
【００６３】
リサーフ層（第５のＧａＮ系半導体層）３４は、ゲート電極２６とリサーフ層２４との間のバリア層１６上に設けられる。リサーフ層３４は、キャップ層２２およびリサーフ層２４と分離される。また、リサーフ層（第５のＧａＮ系半導体層）３６は、リサーフ層２４とドレイン電極２０の間のバリア層１６上に設けられる。リサーフ層３６は、キャップ層２２およびリサーフ層２４と分離される。
【００６４】
本実施形態によれば、複数のリサーフ層をゲート電極２６とドレイン電極２０との間のバリア層１６上に設けることで、さらに、横方向の電界が緩和され、高い耐圧を実現する半導体装置を提供することが可能になる。
【００６５】
（第４の実施形態）
本実施形態の半導体装置は、第２のＧａＮ系半導体層と第４のＧａＮ系半導体層との間にｉ型の第６のＧａＮ系半導体層を備えること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
【００６６】
図１１は、本実施形態の半導体装置の模式断面図である。本実施形態の半導体装置は、ＧａＮ系半導体を用いたＨＥＭＴである。
【００６７】
図１１に示すように、半導体装置（ＨＥＭＴ）４００は、バリア層１６とリサーフ層２４との間にｉ（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）型のＧａＮ層（第６のＧａＮ系半導体層）４０を含む。
【００６８】
本実施形態の半導体装置によれば、第１の実施形態同様、リサーフ層２４による横方向電界の緩和効果により、高い耐圧を実現する半導体装置を提供することが可能になる。
【００６９】
（第５の実施形態）
本実施形態の半導体装置は、第１のフィールドプレート電極との間に絶縁膜を介在させて設けられ、第４のＧａＮ系半導体層との間に絶縁膜を介在させて設けられる第２のフィールドプレート電極をさらに備え、第２のフィールドプレート電極のドレイン電極側の端部と、第２のＧａＮ系半導体層との間に、第４のＧａＮ系半導体層が位置すること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
【００７０】
図１２は、本実施形態の半導体装置の模式断面図である。本実施形態の半導体装置は、ＧａＮ系半導体を用いたＨＥＭＴである。
【００７１】
図１２に示すように、半導体装置（ＨＥＭＴ）５００は、ソースフィールドプレート電極（第１のフィールドプレート電極）２８との間に絶縁膜３２を挟み、かつ、リサーフ層２４との間に絶縁膜３０を挟んで、ゲートフィールドプレート電極（第２のフィールドプレート電極）４２が設けられる。図１中点線矢印で示すように、ゲートフィールドプレート電極４２のドレイン電極２０側の端部と、バリア層１６（第２のＧａＮ系半導体層）との間に、リサーフ層２４が位置する。
【００７２】
したがって、ゲートフィールドプレート電極４２のドレイン電極２０側の端部における横方向電界の集中は、リサーフ層２４によって緩和される。
【００７３】
以上、本実施形態の半導体装置によれば、第１の実施形態の効果に加え、ゲートフィールドプレート電極４２を設けることで、さらに、高い耐圧を実現する半導体装置を提供することが可能になる。
【００７４】
（第６の実施形態）
本実施形態の半導体装置は、第１のフィールドプレート電極を備えないこと以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
【００７５】
図１３は、本実施形態の半導体装置の模式断面図である。本実施形態の半導体装置は、ＧａＮ系半導体を用いたＨＥＭＴである。
【００７６】
図１３に示すように、半導体装置（ＨＥＭＴ）６００は、第１の実施形態のＨＥＭＴ１００と異なり、ソースフィールドプレート電極を備えない。
【００７７】
本実施形態の半導体装置によれば、リサーフ層２４により、ゲート電極２６のドレイン電極２０側の端部の電界集中が緩和される。よって、本実施形態によれば、フィールドプレート電極との間の寄生容量を低減するとともに、リサーフ層２４による横方向電界の緩和効果により、高い耐圧を実現する半導体装置を提供することが可能になる。
【００７８】
実施形態では、ＧａＮ系半導体層の材料としてＧａＮやＡｌＧａＮを例に説明したが、例えば、インジウム（Ｉｎ）を含有するＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮ、ＩｎＡｌＧａＮを適用することも可能である。また、ＧａＮ系半導体層の材料としてＡｌＮを適用することも可能である。
【００７９】
また、実施形態では、バリア層として、アンドープのＡｌＧａＮを例に説明したが、ｎ型のＡｌＧａＮを適用することも可能である。
【００８０】
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。例えば、一実施形態の構成要素を他の実施形態の構成要素と置き換えまたは変更してもよい。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】
【００８１】
１４      チャネル層（第１のＧａＮ系半導体層）
１６      バリア層（第２のＧａＮ系半導体層）
１８      ソース電極
２０      ドレイン電極
２２      キャップ層（第３のＧａＮ系半導体層）
２４      リサーフ層（第４のＧａＮ系半導体層）
２６      ゲート電極
２８      ソースフィールドプレート電極（第１のフィールドプレート電極）
３０      絶縁膜
３２      絶縁膜
３４      リサーフ層（第５のＧａＮ系半導体層）
３６      リサーフ層（第５のＧａＮ系半導体層）
４２      ゲートフィールドプレート電極（第２のフィールドプレート電極）
１００    ＨＥＭＴ（半導体装置）
２００    ＨＥＭＴ（半導体装置）
３００    ＨＥＭＴ（半導体装置）
４００    ＨＥＭＴ（半導体装置）
５００    ＨＥＭＴ（半導体装置）
６００    ＨＥＭＴ（半導体装置）
【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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【図１３】
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