半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施方式的半导体装置具备：常关断型晶体管，具有与源极端子连接的第1源极、第1漏极、与栅极端子连接的第1栅极；以及常开启型晶体管，具有与第1漏极连接的第2源极、与漏极端子连接的第2漏极、与栅极端子连接的第2栅极。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置相关申请的交叉引用本申请主张2013年6月25日提出的在先日本专利申请第2013-133107号的优先权，通过引用包含其全部内容。
本专利技术的实施方式涉及半导体装置。
技术介绍
作为新一代的功率半导体器件用的材料，可以期待III族氮化物，例如，GaN(氮化镓)类半导体。GaN类半导体器件具有比Si(硅)更宽的禁带宽度，与Si半导体器件相比，能够实现高耐压、低损耗。GaN类晶体管中，一般采用以二维电子气(2DEG)为载流子的HEMT(HighElectronMobilityTransistor，高电子迁移率晶体管)结构。在通常的HEMT中，成为即使不向栅极施加电压也导通的常开启型(normally-on)的晶体管。因此，存在难以实现只要不向栅极施加电压就不导通的常关断型的晶体管(normally-off)这样的问题。在处理几百V～一千V这样的大电力的电源电路等中，重视安全方面而要求常关断型的动作。因此，提倡将常开启型的GaN类晶体管和常关断型的Si晶体管级联(cascode)连接、实现常关断型动作的电路结构。但是，在这样的电路结构中，存在常开启型GaN类晶体管的栅极电压无法足够高、无法充分流过导通电流的问题。
技术实现思路
本专利技术所解决的课题是，提供一种增大导通电流的半导体装置。实施方式的半导体装置，具备：常关断型晶体管，具有与源极端子连接的第1源极、第1漏极、与栅极端子连接的第1栅极；以及常开启型晶体管，具有与第1漏极连接的第2源极、与漏极端子连接的第2漏极、与栅极端子连接的第2栅极。根据上述结构，提供一种增大导通电流的半导体装置。附图说明图1是第一实施方式的半导体装置的电路图。图2是比较方式的半导体装置的电路图。图3是第二实施方式的半导体装置的电路图。图4是第三实施方式的半导体装置的电路图。图5是第四实施方式的半导体装置的电路图。图6是第五实施方式的常开启型晶体管的示意剖视图。图7是第六实施方式的半导体装置的俯视示意图。图8是第七实施方式的半导体装置的电路图。图9是第八实施方式的半导体装置的电路图。图10是第九实施方式的半导体装置的电路图。图11是第十实施方式的半导体装置的电路图。图12是第十一实施方式的半导体装置的电路图。具体实施方式以下，参照附图说明本专利技术的实施方式。另外，以下的说明中，对同一部件等附加同一符号，对一度说明过的部件等适当省略说明。此外，本说明书中，所谓半导体装置，是指包含如下的概念：将分离半导体等多个元件组合而成的功率模块、或者在分离半导体等多个元件中植入对这些元件进行驱动的驱动电路及自我保护功能而成的智能功率模块、或者具备功率模块及智能功率模块的系统整体。此外，本说明书中，所谓常开启型晶体管，是指当源极和栅极为相同电位时沟道为导通状态、在源极和漏极间流过电流的晶体管。此外，本说明书中，所谓常关断型晶体管，是指当源极和栅极为相同电位时沟道为断开状态、在源极和漏极间不流过电流的晶体管。此外，本说明书中，所谓电平位移(levelshift)元件，是指具备使元件两端的电压以规定量进行位移的功能的元件。并且，将元件两端的电压差称作位移电压。此外，本说明书中，所谓GaN类半导体，是具备氮化物半导体中的GaN、AlN、InN或它们的中间组分的AlXGa1－XN、InGa1－XN等的总称。(第一实施方式)本实施方式的半导体装置具备源极端子、栅极端子以及漏极端子。并且，具备：常关断型晶体管，具有与源极端子连接的第1源极、第1漏极、与栅极端子连接的第1栅极；常开启型晶体管，具有与第1漏极连接的第2源极、与漏极端子连接的第2漏极、与栅极端子连接的第2栅极。图1是本实施方式的半导体装置的电路图。本实施方式的半导体装置例如是额定电压为600V或1200V的功率模块。本实施方式的半导体装置，将以电子为载流子的n型沟道的常关断型晶体管10、和以电子为载流子的n型沟道的常开启型晶体管20串联连接而构成功率模块。常关断型晶体管10例如是Si(硅)的纵型MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。此外，常开启型晶体管20例如是GaN(氮化镓)类半导体的HEMT。常开启型晶体管20具备栅极绝缘膜。另外，常关断型晶体管10具备未图示的寄生体二极管(parasiticbodydiode)。常关断型晶体管10与常开启型晶体管20相比元件耐压低。常关断型晶体管10的元件耐压例如是10～30V。此外，常开启型晶体管20的元件耐压例如是600～1200V。半导体装置具备源极端子100、漏极端子200、栅极端子300。并且，常关断型晶体管10具有与源极端子100连接的第1源极11、第1漏极12、与栅极端子300连接的第1栅极13。此外，常开启型晶体管20具有与第1漏极12连接的第2源极21、与漏极端子200连接的第2漏极22、与栅极端子300连接的第2栅极23。通常，被施加比第2源极21高电压的常开启型晶体管20的第2漏极22被进行器件设计以便具备高耐压。例如设计为，使栅极电极与漏极电极之间的距离比栅极电极与源极电极之间的距离长。本实施方式的半导体装置通过上述结构而作为具备源极端子100、漏极端子200和栅极端子300的常关断型晶体管发挥功能。即，当半导体装置断开时，源极端子100以及栅极端子300被固定为地电位。并且，向漏极端子200例如施加600～1200V的电压。此时，常关断型晶体管10由于第1源极11与第1栅极13之间的电位差是阈值以下的0V而成为断开状态。另一方面，由于第2源极21的电位抬升，从而第2源极21与第2栅极23之间的电位差成为阈值以下，常开启型晶体管20成为断开状态。因而，半导体装置整体为断开状态。当半导体装置导通时，源极端子100被固定为地电位。并且，向栅极端子300施加正的栅极电压，例如5V～15V的栅极电压。此时，常关断型晶体管10由于第1源极11与第1栅极13之间的电位差在阈值以上而成为导通状态。另一方面，通过向第2栅极23施加正的电压，第2源极21与第2栅极23之间的电位差在阈值以上而使常开启型晶体管20成为导通状态。因而，半导体装置成为导通状态。图2是比较方式的半导体装置的电路图。该半导体装置也具备源极端子100、漏极端子200和栅极端子300。并且，常关断型晶体管10具有与源极端子100连接的第1源极11、第1漏极12、与栅极端子300连接的第1栅极13。此外，常开启型晶体管20具有与第1漏极12连接的第2源极21、与漏极端子200连接的第2漏极22、与源极端子100连接的第2栅极23。比较方式的半导体装置也通过上述结构，作为具备源极端子100、漏极端子200和栅极端子300的常关断型晶体管而发挥功能。但是，在图2的结构中，第2栅极23与源极端子100连接，所以无法向栅极施加过驱动(overdrive)、即正的电压。当半导体装置导通时，第2源极21电位上升由常关断型晶体管10的导通电阻和额定电流之积表示的电压量，因此栅极电压有效地变负。因此，有不能充分引起导通电流的问题。本实施方式中，常关断型晶体管10的第1栅极13和常开启型晶体管20的第2栅极23都与栅极端子300连接。因而，当半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，具备：常关断型晶体管，具有与源极端子连接的第1源极、第1漏极、与栅极端子连接的第1栅极；以及常开启型晶体管，具有与上述第1漏极连接的第2源极、与漏极端子连接的第2漏极、与上述栅极端子连接的第2栅极。

【技术特征摘要】
2013.06.25 JP 2013-1331071.一种半导体装置，其特征在于，具备：常关断型晶体管，具有与源极端子连接的第1源极、第1漏极、与栅极端子连接的第1栅极；常开启型晶体管，具有栅极绝缘膜、与上述第1漏极连接的第2源极、与漏极端子连接的第2漏极、及与上述栅极端子连接的第2栅极；以及电平位移元件，设置在上述栅极端子与上述第2栅极之间，具有位移电压，使上述第2栅极侧的电压降低上述位移电压的量，上述电平位移元件的上述位移电压，比上述常关断型晶体管导通时上述栅极端子被施加的栅极电压、与上述常关断型晶体管的导通电阻和额定电流之积的差小，上述电平位移元件的上述位移电压大于如下电压，该电压为：从上述常关断型晶体管导通时上述栅极端子被施加的栅极电压、与上述常关断型晶体管的导通电阻和额定电流之积的差中，减去5V而得到的电压。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，上述电平位移元件是第1齐纳二极管，上述第1齐纳二极管的阳极与上述第2栅极连接，上述第1齐纳二极管的阴极与上述栅极端子连接。3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，上述电平位移元件是第1二极管，上述第1二极管的阳极与上述栅极端子侧连接，上述第1二极管的阴极与上述第2栅极侧连接，在上述栅极端子与上述第2栅极之间，与上述第1二极管并联地设置第2二极管，上述第2二极管的阳极与上述第2栅极连接，上述第2二极管的阴极与上述栅极端子连接。4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，在上述栅极端子与上述第2源极之间，还具备串联连接的第3二极管和第2齐纳二极管，上述第3二极管的阴极与上述栅极端子连接，上述第2齐纳二极管的阴极与上述第2源极连接。5.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，上述常开启型晶体管是GaN类半导体的HEMT。6.如权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，上述常开启型晶体管具有源极场板。7.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，上述常关断型晶体管是Si的纵型MOSFET。8.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，上述常关断型晶体管断开时的上述第1源极与上述第1漏极间的耐压，比上述常开启型晶体管的上述第2源极与上述第2栅极间的耐压低。9.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还具备第3齐纳二极管，该第3齐纳二极管具有与上述第1源极连接的阳极、和与上述第1漏极以及上述第2源极连接的阴极，...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田健太郎，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP