化合物半导体场效应晶体管制造技术

在俯视图中栅极电极连接配线(85)定义大致矩形的区域(30)，该区域(30)包括栅极电极(13)的全部且具有长边和短边，将该栅极电极连接配线(85)与栅极电极焊盘(87)连接的上述栅极电极连接配线(85)中的连接部(88)位于上述大致矩形的上述区域(30)的上述长边侧。

Compound semiconductor field effect transistor

Look down at the gate electrode connected to the wiring diagram in (85) defined roughly rectangular areas (30), the region (30) includes a gate electrode (13) of all and has a long side and a short side, the gate electrode wires (85) and a gate electrode pad (87) electrically connected to the gate electrode a connection wire (85) connecting part (88) in the region on the roughly rectangular (30) of the long side.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】化合物半导体场效应晶体管
本专利技术涉及HFET(异质结场效应晶体管)等的化合物半导体场效应晶体管。
技术介绍
目前，作为半导体功率器件，由Si(硅)形成的MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)和IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor：绝缘栅双极晶体管)被广泛使用。但是，这些Si器件正在接近由材料物性带来的性能极限，在确保高耐压的基础上，今后的进一步低导通电阻化和高速化逐渐变得困难。因此，对于通过使用以GaN(氮化镓)和SiC(碳化硅)为代表的化合物半导体来实现超越了Si功率器件的极限的低损失器件的期待越来越高。尤其是GaN作为材料物性具有以下的特征，即，与Si相比带隙大约是3倍，绝缘击穿电场比Si大一个数量级，而且饱和电子速度也比Si大，因此GaN类的HFET(异质结场效应晶体管)与Si器件相比，被期待大幅的高耐压化、低电阻化和高速化。但是，GaN类的HFET通常由于其高速性，在现实的电路中电压变化、电流变化非常大，因此容易受到电路中的寄生电感和寄生电容的影响，存在电路工作时变得不稳定或发生击穿这样的不良状况。目前，作为GaN类的场效应晶体管，有专利文献1(特开2010-186925号公报)中所记载的晶体管。该场效应晶体管如图14所示，包括漏极电极214、源极电极212、栅极电极216、栅极电极焊盘225、栅极电极连接配线227和电阻元件231。上述栅极电极连接配线227由指形连接部228和焊盘连接部229构成。上述栅极电极216呈指形设置有多个，连接在各栅极电极216的一端侧的栅极电极连接配线227经电阻元件231与栅极电极焊盘225连接。并且，在将场效应晶体管作为开关器件使用时，通过电阻元件231抑制嗡鸣(ringing)或者振动等电路工作时的不稳定的状态的发生。另外，目前，作为场效应晶体管，有专利文献2(特开平6-87505号公报)中所记载的晶体管。该场效应晶体管如图15所示，包括：形成为指形的多个栅极电极451；连接在各栅极电极451的一端侧的栅极引出电极部452；和与该栅极引出电极部452连接的栅极电极焊盘453。在各栅极电极451的栅极引出电极部452侧插入有稳定化电阻454。通过该稳定化电阻454实现场效应晶体管的一致化工作，抑制电路工作时的不稳定的状态的发生。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2010-186925号公报专利文献2：特公平6-87505号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题可是，在专利文献1和专利文献2的场效应晶体管中，没有考虑信号延迟和一致化工作地规定栅极电极216、451与栅极电极焊盘225、453的连接位置，仅在栅极电极216、451的一端侧连接栅极电极焊盘225、453，将场效应晶体管作为开关器件使用时，存在在晶体管的内部产生信号延迟，不能进行一致化工作的问题。另外，根据使用环境，有时要求负载短路耐受量，当负载短路时，场效应晶体管被施加高电压和高电流状态的应力，如果晶体管内存在不一致的工作，则会产生过热区域，存在短路耐受量降低的问题。以下，使用图1、图3(a)、图3(b)、图3(c)、图4(a)、图4(b)、图5(a)、图5(b)、图5(c)和图5(d)对场效应晶体管的不一致工作详细地进行说明。此外，这些图1、图3(a)、图3(b)、图3(c)、图4(a)、图4(b)、图5(a)、图5(b)、图5(c)和图5(d)是用于详细地说明本专利技术要解决的技术问题的图，而不是表示现有技术的图。尤其是，图1是本专利技术的第一实施方式的俯视图，为了减少图的张数而援引该图1。首先，图1是表示化合物半导体场效应晶体管的俯视示意图。如图1所示，该化合物半导体场效应晶体管具有漏极电极11、源极电极12和栅极电极13，漏极电极11和源极电极12在第一方向上以指形延伸，并且在与上述第一方向大致正交的第二方向上彼此隔开预定的间隔且大致平行地交替配置有多个。另外，在俯视时，上述栅极电极13在指形的漏极电极11与指形的源极电极12之间在上述第一方向上延伸，并且以包围漏极电极11的方式呈环状延伸。上述栅极电极13相对于漏极电极11和源极电极12具有预先设定的间隔。大致矩形的环状的栅极电极连接配线15定义具有长边和短边的大致矩形的区域20，该大致矩形的区域20包含上述栅极电极13的全部。上述栅极电极13的上述第一方向的两端分别与栅极电极连接配线15连接，并且，该栅极电极连接配线15中的连接部18经栅极电极焊盘连接配线16与栅极电极焊盘17连接。上述连接部18位于上述矩形的区域20的长边侧。上述栅极电极焊盘17配置在栅极电极13的上述第一方向的一端侧。上述栅极电极连接配线15和栅极电极焊盘连接配线16，作为一例，由依次层叠Ti层、AlCu层、TiN层而形成的Ti/AlCu/TiN电极等构成。另外，上述漏极电极11、栅极电极13和栅极电极连接配线15的一部分构成图1中由虚线包围的矩形的栅极指14。想要在化合物半导体场效应晶体管中流通大电流的情况下，为了降低导通电阻，例如在上述第二方向上配置多个栅极指14，由包围该多个栅极指14的矩形的环状的栅极电极连接配线15和多个栅极指14形成一个栅极指组14a。接着，使用图3(a)、图3(b)、图3(c)、图4(a)、图4(b)说明图1所示的化合物半导体场效应晶体管进行开关工作的情况下的等效电路及其工作状况。图3(a)是图1所示的化合物半导体场效应晶体管的等效电路，图1的栅极电极焊盘17对应于图3(a)的栅极端子37，图1的漏极电极焊盘和源极电极焊盘(未图示)对应于图3(a)的漏极端子38和源极端子39。另外，如图3(a)所示，设从图1的漏极电极焊盘(未图示)至漏极电极11的等效的电阻成分为漏极电阻331，从图1的源极电极焊盘(未图示)到源极电极12的等效的电阻成分为源极电阻332，从图1的栅极电极焊盘17至栅极电极13的等效的电阻成分为栅极电阻333。另外，将图1的漏极电极11与栅极电极13之间的电容等效地设为栅极漏极间电容34(图3(a))。设上述漏极电阻331的电阻值为Rd，源极电阻332的电阻值为Rs，栅极电阻333的电阻值为Rg，栅极漏极间电容34的电容值为Cgd。此外，在下文中，为了方便，也有将栅极漏极间电容34表示为作为电容值的Cgd的情况。图3(b)是使图1所示的化合物半导体场效应晶体管进行开关工作的情况下的等效电路。如图3(b)所示，在图3(a)表示的化合物半导体场效应晶体管中，源极端子39被固定在GND电位，漏极端子38通过负载35与第一电源36a连接，栅极端子37与第二电源36b连接。通常，在使场效应晶体管进行开关工作的情况下，如图3(c)所示的脉冲状的栅极信号从第二电源36b(参照图3(b))输入到栅极端子37。从Low(低电平)变化为High(高电平)的信号输入到上述栅极端子37，当栅极电极33的电位成为晶体管的阈值电压以上时，漏极电压Vds开始降低(接通)，漏极电极31的电位变成Low，成为导通状态。另外，从High变化为Low的信号输入到栅极端子37时，漏极电压Vds开始增加(关断)，漏极电压Vds变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化合物半导体场效应晶体管，其特在在于，包括：在半导体层上以在第一方向上延伸的方式形成的漏极电极；在所述半导体层上以在所述第一方向上延伸的方式形成，并且相对于所述漏极电极在与所述第一方向交叉的第二方向上隔开预先设定的间隔形成的源极电极；在所述第一方向上延伸，并且在俯视时形成于所述漏极电极与所述源极电极之间的栅极电极；具有与所述栅极电极的所述第一方向上的两端部连接的相对部，并且在俯视时定义大致矩形的区域的栅极电极连接配线，该大致矩形的区域包括所述栅极电极的全部且具有长边和短边；在所述半导体层上以覆盖所述栅极电极的方式形成的绝缘层；和形成在所述绝缘层上，并且与所述栅极电极连接配线连接的栅极电极焊盘，由所述漏极电极、所述栅极电极和所述栅极电极连接配线的一部分构成的栅极指与所述源极电极一起配置有多个，具有包括多个所述栅极指的栅极指组，将所述栅极电极连接配线和所述栅极电极焊盘连接的所述栅极电极连接配线中的连接部，位于所述大致矩形的所述区域的所述长边侧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.17 JP 2014-1891121.一种化合物半导体场效应晶体管，其特在在于，包括：在半导体层上以在第一方向上延伸的方式形成的漏极电极；在所述半导体层上以在所述第一方向上延伸的方式形成，并且相对于所述漏极电极在与所述第一方向交叉的第二方向上隔开预先设定的间隔形成的源极电极；在所述第一方向上延伸，并且在俯视时形成于所述漏极电极与所述源极电极之间的栅极电极；具有与所述栅极电极的所述第一方向上的两端部连接的相对部，并且在俯视时定义大致矩形的区域的栅极电极连接配线，该大致矩形的区域包括所述栅极电极的全部且具有长边和短边；在所述半导体层上以覆盖所述栅极电极的方式形成的绝缘层；和形成在所述绝缘层上，并且与所述栅极电极连接配线连接的栅极电极焊盘，由所述漏极电极、所述栅极电极和所述栅极电极连接配线的一部分构成的栅极指与所述源极电极一起配置有多个，具有包括多个所述栅极指的栅极指组，将所述栅极电极连接配线和所述栅极电极焊盘连接的所述栅极电极连接配线中的连接部，位于所述大致矩形的所述区域的所述长边侧。2.如权利要求1所述的化合物半导体场效应晶体管，其特征在于：多个所述栅极指组中的各个栅极指组由所述栅极电极连接配线包围，在所述各个栅极指组中，将所述栅极电极连接配线和所述栅极电极焊盘连接的所述栅极电极连接配线中的连接部，位于属于所述栅极指组的所述栅极电极连接配线中的所述长边侧的部分的中点。3.如权利要求2所述的化合物半导体场效应晶体管，其特征在于：所述栅极指组的所述长边方向的数量为N个，其中，N为自然数，N≥3，相邻的位于属于所述栅极指组的所述栅极电极连接配线中的所述长边侧的部分的中点的所述连接部彼此，由(N-1)个第一栅极电极焊盘连接配线连接，这里，设m为1～(N-2)的自然数，相邻的(N-m)个第m栅极电极焊盘连接配线的中点之间由(N-(m+1))个第(m+1)栅极电极焊盘连接配线连接，1个第(N-1)栅极电极焊盘连接配线的中...

【专利技术属性】
技术研发人员：一条尚生，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP