特許ウォッチ

公開番号2025060768
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2024226008,2022516466
出願日2024-12-23,2021-04-09
発明の名称半導体装置
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H10D 86/40 20250101AFI20250403BHJP()
要約【課題】新規な構成で、低消費電力化に優れ、動作の信頼性に優れる半導体装置を提供すること。
【解決手段】半導体装置100は、電流電圧変換部101と、電流スイッチ部102と、電圧電流変換部103と、制御部と、を有する。電流スイッチ部102は、第1トランジスタ111を有する。電圧電流変換部103は、第2トランジスタ121を有する。制御部は、第3トランジスタを有する。第1トランジスタ111は、チャネル形成領域に酸化物半導体層112を有する。第2トランジスタ121は、チャネル形成領域に窒化物半導体層122を有する。第3トランジスタは、チャネル形成領域にシリコンを有する。第1トランジスタ111は、第1基板上に設けられる。第2トランジスタ121および第3トランジスタは、第2基板に設けられる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電流電圧変換部と、
電流スイッチ部と、
電圧電流変換部と、
制御部と、
電圧保持部と、を有し、
前記電流スイッチ部は、第１トランジスタを有し、
前記電圧電流変換部は、第２トランジスタを有し、
前記制御部は、第３トランジスタを有し、
前記電圧保持部は、インダクタを有し、
前記第１トランジスタは、チャネル形成領域に酸化物半導体を有し、
前記第２トランジスタは、チャネル形成領域に窒化物半導体を有し、
前記第３トランジスタは、チャネル形成領域にシリコンを有し、
前記第１トランジスタは、前記第２トランジスタおよび前記第３トランジスタが設けられる層の上層に設け、
前記インダクタは、前記第１トランジスタが設けられる層の上層に設けられる、
半導体装置。
続きを表示（約 520 文字）【請求項２】
電流電圧変換部と、
電流スイッチ部と、
電圧電流変換部と、
制御部と、
電圧保持部と、を有し、
前記電流スイッチ部は、第１トランジスタを有し、
前記電圧電流変換部は、第２トランジスタを有し、
前記制御部は、第３トランジスタを有し、
前記電圧保持部は、インダクタを有し、
前記第１トランジスタは、チャネル形成領域に酸化物半導体を有し、
前記第２トランジスタは、チャネル形成領域に窒化物半導体を有し、
前記第３トランジスタは、チャネル形成領域にシリコンを有し、
前記インダクタは、前記第２トランジスタおよび前記第３トランジスタが設けられる層の上層に設け、
前記第１トランジスタは、前記インダクタが設けられる層の上層に設けられる、
半導体装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記酸化物半導体は、Ｉｎと、Ｇａと、Ｚｎと、を含む、半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一において、
前記窒化物半導体は、Ｇａを含む半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【０００２】
なお本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。
【０００３】
なお、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうるもの全般を指す。よって、トランジスタやダイオードなどの半導体素子や、半導体素子を含む回路は半導体装置である。また、表示装置、発光装置、照明装置、電気光学装置、撮像装置、通信装置および電子機器などは、半導体素子や半導体回路を含む場合がある。よって、表示装置、発光装置、照明装置、電気光学装置、撮像装置、通信装置および電子機器なども、半導体装置と呼ばれる場合がある。
【背景技術】
【０００４】
高速動作を行うためのスイッチングデバイスとして、窒化ガリウムに代表される高移動度のトランジスタが用いられている。窒化ガリウム（ＧａＮ）などの１３族元素の窒化物をチャネル形成領域に有するトランジスタ（以下、ＧａＮトランジスタ）は、デプリーションモード（ノーマリーオン）で動作する。
【０００５】
ＧａＮトランジスタは、高性能化を図る上で、異なる半導体材料を含むトランジスタ、例えばシリコン（Ｓｉ）をチャネル形成領域に有するトランジスタ（Ｓｉトランジスタ）などと組み合わせる構成が望ましい。例えば、特許文献１では、デプリーションモードのＧａＮトランジスタをＳｉトランジスタと組み合わせてエンハンスメントモード（ノーマリーオフ）で動作が可能なスイッチングデバイスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１２－２２２３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通信速度などの高速化によって、スイッチングデバイスのスイッチング速度も高速化が求められる。通信装置の送受信回路に用いられるミキサ回路では、周波数の異なる信号を掛け合わせた信号を生成する。
【０００８】
ギルバートセル（ギルバート回路ともいう）を用いたミキサ回路（能動型ミキサともいう）は、電流電圧（Ｉ／Ｖ）変換部、電流スイッチ部、電圧電流（Ｖ／Ｉ）変換部（増幅部ともいう）で構成される。電圧電流変換部のトランジスタには、大電流を流すことができるＧａＮトランジスタが用いられる。ＧａＮトランジスタは、オフ時に電流が流れやすいノーマリーオンのトランジスタである。そのため、オフ時に電流が流れにくいノーマリーオフとなるＳｉトランジスタを電流スイッチ部に適用することで、オフ時に流れる電流（リーク電流）を抑制する。
【０００９】
しかしながら、高温環境下ではＧａＮトランジスタおよびＳｉトランジスタともにリーク電流が増大する虞がある。リーク電流の増大は、消費電力の増加を招く虞がある。またスイッチングデバイスにおけるリーク電流の増大は、誤動作を引き起こす原因となる虞もある。
【００１０】
本発明の一態様は、新規の構成の半導体装置などを提供することを課題の一つとする。または、低消費電力化に優れた半導体装置などを提供することを課題の一つとする。または、動作の信頼性に優れた半導体装置などを提供することを課題の一つとする。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許