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公開番号2025128596
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-03
出願番号2024025349
出願日2024-02-22
発明の名称窒化物半導体装置および窒化物半導体パッケージ
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人
主分類H10D 30/47 20250101AFI20250827BHJP()
要約【課題】双方向スイッチ回路を小型化できる窒化物半導体装置を提供する。
【解決手段】窒化物半導体装置10は、スイッチゲート電極と、第1スイッチドレイン電極と、第2スイッチドレイン電極とを含む窒化物半導体双方向スイッチ12と、ダイオードゲート電極と、ダイオードソース電極と、ダイオードゲート電極に電気的に接続されたダイオードドレイン電極とを含む窒化物半導体トランジスタ型ダイオード14と、第1接続パッドおよび第2接続パッドを含む抵抗素子16と、ゲートパッド24とを含む。スイッチゲート電極は、第1接続パッドおよびダイオードドレイン電極に電気的に接続されている。ゲートパッド24は、第2接続パッドおよびダイオードソース電極に電気的に接続されている。窒化物半導体双方向スイッチ12、窒化物半導体トランジスタ型ダイオード14、抵抗素子16、およびゲートパッド24は、単一のチップ30として構成されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
スイッチゲート電極と、第１スイッチドレイン電極と、第２スイッチドレイン電極とを含む窒化物半導体双方向スイッチと、
ダイオードゲート電極と、ダイオードソース電極と、前記ダイオードゲート電極に電気的に接続されたダイオードドレイン電極とを含む窒化物半導体トランジスタ型ダイオードと、
第１接続パッドおよび第２接続パッドを含む抵抗素子と、
ゲートパッドと
を備え、
前記スイッチゲート電極は、前記第１接続パッドおよび前記ダイオードドレイン電極に電気的に接続され、
前記ゲートパッドは、前記第２接続パッドおよび前記ダイオードソース電極に電気的に接続され、
前記窒化物半導体双方向スイッチ、前記窒化物半導体トランジスタ型ダイオード、前記抵抗素子、および前記ゲートパッドは、単一のチップとして構成されている、窒化物半導体装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記チップ内において、前記ゲートパッドは、前記ダイオードソース電極および前記第２接続パッドに隣接している、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項３】
前記チップ内において、前記窒化物半導体双方向スイッチは、前記窒化物半導体トランジスタ型ダイオードよりも大きい面積を有している、請求項２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項４】
前記チップ内において、前記窒化物半導体双方向スイッチは、前記窒化物半導体トランジスタ型ダイオードよりも大きい面積を有し、かつ前記窒化物半導体トランジスタ型ダイオードは、前記抵抗素子よりも大きい面積を有している、請求項２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
第１窒化物半導体層と、
前記第１窒化物半導体層上に位置するとともに前記第１窒化物半導体層よりも大きなバンドギャップを有する第２窒化物半導体層と、
前記第２窒化物半導体層上に位置するとともにアクセプタ型不純物を含む第３窒化物半導体層と
をさらに備え、前記窒化物半導体双方向スイッチおよび前記窒化物半導体トランジスタ型ダイオードの各々は、前記第１窒化物半導体層の一部、前記第２窒化物半導体層の一部、および前記第３窒化物半導体層の一部を含んでいる、請求項１～４のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記窒化物半導体双方向スイッチは、前記スイッチゲート電極に電気的に接続されたゲートフィールドプレートを含み、
前記窒化物半導体トランジスタ型ダイオードは、前記ダイオードソース電極に電気的に接続されたソースフィールドプレートを含む、請求項５に記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
前記ゲートフィールドプレートおよび前記ソースフィールドプレートは、同じ材料で構成されている、請求項６に記載の窒化物半導体装置。
【請求項８】
前記スイッチゲート電極は、前記第３窒化物半導体層上に位置しており、前記スイッチゲート電極は、平面視において前記第１スイッチドレイン電極と前記第２スイッチドレイン電極との間に位置している、請求項５に記載の窒化物半導体装置。
【請求項９】
前記窒化物半導体双方向スイッチは、前記スイッチゲート電極に電気的に接続されたゲートフィールドプレートを含み、
前記ゲートフィールドプレートは、
平面視において前記第１スイッチドレイン電極と前記スイッチゲート電極との間に延在する第１部分と、
平面視において前記第２スイッチドレイン電極と前記スイッチゲート電極との間に延在する第２部分と
を含む、請求項８に記載の窒化物半導体装置。
【請求項１０】
前記窒化物半導体トランジスタ型ダイオードは、
前記ダイオードゲート電極に電気的に接続された第１電極と、
前記ダイオードソース電極に電気的に接続された第２電極と、
前記ダイオードドレイン電極に電気的に接続された第３電極と
を含み、
前記第１電極は、前記第３窒化物半導体層上に位置しており、平面視において、前記第２電極と前記第３電極との間に位置している、請求項５に記載の窒化物半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、窒化物半導体装置および窒化物半導体パッケージに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）などの窒化物半導体を用いた高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor：ＨＥＭＴ）の製品化が進んでいる。特許文献１には、窒化物半導体を用いたノーマリーオフ型ＨＥＭＴの一例が開示されている。
【０００３】
ＨＥＭＴでは、電子走行層（例えばＧａＮ層）と電子供給層（例えばＡｌＧａＮ層）とのヘテロ接合の界面付近に形成された二次元電子ガス（2-dimensional electron gas：２ＤＥＧ）が導電経路として使用される。近年、このようなＨＥＭＴの構造を利用した双方向スイッチが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１７－７３５０６号公報
【０００５】
［概要］
双方向スイッチおよび双方向スイッチに接続された複数の回路素子を含む双方向スイッチ回路を小型化することが望ましい。
【０００６】
本開示の一態様による窒化物半導体装置は、スイッチゲート電極と、第１スイッチドレイン電極と、第２スイッチドレイン電極とを含む窒化物半導体双方向スイッチと、ダイオードゲート電極と、ダイオードソース電極と、前記ダイオードゲート電極に電気的に接続されたダイオードドレイン電極とを含む窒化物半導体トランジスタ型ダイオードと、第１接続パッドおよび第２接続パッドを含む抵抗素子と、ゲートパッドとを備えている。前記スイッチゲート電極は、前記第１接続パッドおよび前記ダイオードドレイン電極に電気的に接続されている。前記ゲートパッドは、前記第２接続パッドおよび前記ダイオードソース電極に電気的に接続されている。前記窒化物半導体双方向スイッチ、前記窒化物半導体トランジスタ型ダイオード、前記抵抗素子、および前記ゲートパッドは、単一のチップとして構成されている。
【０００７】
他の特徴および態様は、以下の詳細な説明、図面、および特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、例示的な窒化物半導体装置の回路図である。
図２は、例示的な窒化物半導体装置の概略平面図である。
図３は、例示的な窒化物半導体双方向スイッチの概略平面図である。
図４は、例示的な窒化物半導体双方向スイッチの概略平面図である。
図５は、図４の一部の拡大図である。
図６は、例示的な窒化物半導体双方向スイッチの概略断面図である。
図７は、図２の一部の拡大図である。
図８は、例示的な窒化物半導体トランジスタ型ダイオードの概略断面図である。
図９は、例示的な抵抗素子の概略断面図である。
図１０Ａは、窒化物半導体双方向スイッチの例示的な製造工程を説明するための概略断面図である。
図１０Ｂは、図１０Ａに示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１０Ｃは、図１０Ｂに示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１０Ｄは、図１０Ｃに示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１０Ｅは、図１０Ｄに示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１０Ｆは、図１０Ｅに示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１０Ｇは、図１０Ｆに示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１１Ａは、窒化物半導体トランジスタ型ダイオードの例示的な製造工程を説明するための概略断面図である。
図１１Ｂは、図１１Ａに示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１１Ｃは、図１１Ｂに示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１１Ｄは、図１１Ｃに示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１１Ｅは、図１１Ｄに示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１１Ｆは、図１１Ｅに示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１１Ｇは、図１１Ｆに示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１２は、例示的な窒化物半導体パッケージの概略平面図である。
図１３は、表面に複数のバンプが配置されたチップの概略平面図である。
図１４は、バンプを下にして回路基板に実装された図１３のチップの概略平面図である。
【０００９】
［詳細な説明］
以下、添付図面を参照して本開示の窒化物半導体装置のいくつかの実施形態を説明する。図面および詳細な説明を通して、同じ参照数字は同じ要素を指す。図面は縮尺通りでない場合があり、図面における要素の相対的な大きさ、比率、および描写は、明瞭さ、説明、および便宜のために誇張されている場合がある。
【００１０】
以下の詳細な説明は、記載された方法、装置、および／またはシステムの包括的な理解を提供する。記載された方法、装置、および／またはシステムの変更および均等物は、当業者には明らかである。必然的に特定の順序で生じる動作を除き、動作の順序は例示的なものであり、かつ当業者にとって明らかなように変更することができる。当業者に周知の機能および構造についての説明は省略され得る。例示的な実施形態は、異なる形態を有していてもよく、記載された例に限定されない。
（【００１１】以降は省略されています）

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