[發明專利]半導體元件用外延基板、肖特基接合結構以及肖特基接合結構的漏電流抑制方法

有效

• 申請號: 201010251699.0
• 申請日: 2010-08-09
• 公開（公告）號: CN102024845A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 三好実人;市村干也;角谷茂明;杉山智彥;倉岡義孝;田中光浩
• 申請（專利權）人: 日本礙子株式會社
• 主分類號: H01L29/12
• 分類號: H01L29/12;H01L29/872
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 鐘守期;劉文君

技術領域

本發明涉及由III族氮化物半導體構成的、具有多層結構的外延基板，特別是電子設備用的多層結構外延基板。?

背景技術

氮化物半導體由于具有高擊穿電場、高飽和電子速度，所以作為下一代的高頻率/高功率設備用半導體材料而獲得關注。例如，由AlGaN構成的勢壘層和由GaN構成的溝道層積層形成的HEMT(高電子遷移率晶體管)元件是利用如下特征的元件，即：通過氮化物材料所特有的強極化作用(自發極化作用和壓電極化作用)，在積層界面(異質界面)生成高濃度的二維電子氣(2DEG)(參見例如非專利文獻1)。?

作為HEMT元件用基板的基底基板，有時使用例如像硅、SiC這樣的組成與III族氮化物不同的單晶(異種單晶)。此時，通常應變超晶格層、低溫生長緩沖層等緩沖層作為初期生長層在基底基板之上形成。因此，在基底基板上外延形成勢壘層、溝道層以及緩沖層，成為使用由異種單晶構成的基底基板的HEMT元件用基板的最基本的構成形式。此外，為了促進二維電子氣的空間的封閉，有時在勢壘層和溝道層之間還設置厚度為1nm左右的隔離層。隔離層由例如AlN等構成。此外，為了控制HEMT元件用基板的最表面的能級，改善與電極的接觸特性，有時還在勢壘層之上形成例如由n型GaN層和超晶格層構成的帽層。?

已知，在溝道層由GaN形成、勢壘層由AlGaN形成的、最一般結構的氮化物HEMT元件的情況下，HEMT元件用基板內存在的二維電子氣的濃度隨著形成勢壘層的AlGaN中的AlN摩爾分數的增加而增加(參見例如非專利文獻2)。認為，如果能夠大幅增加二維電子氣濃度，就能夠大幅提高HEMT元件的可控電流密度、即可操控的功率密度。?

另外，像用GaN形成溝道層、用InAlN形成勢壘層的HEMT元件之類的具有小應變結構的HEMT元件也引起關注，所述小應變結構對壓電極化作用的依存性較小，可以幾乎只通過自發極化來生成高濃度的二維電子氣(參見例如非專利文獻3)。?

現有技術文獻：?

非專利文獻1：″Highly?Reliable?250W?High?Electron?Mobility?Transistor?Power?Amplifier″，TOSHIHIDE?KIKKAWA，Jpn.J.Appl.Phys.44，(2005)，4896?

非專利文獻2：″Gallium?Nitride?Based?High?Power?Heteroj?uncion?Field?Effect?Transistors：process?Development?and?Present?Status?at?USCB″，Stacia?Keller，Yi-Feng?Wu，Giacinta?Parish，Naiqian?Ziang，Jane?J.Xu，Bernd?P.Keller，Steven?P.DenBaars，and?Umesh?K.Mishra，IEEE?Trans.Electron?Devices?48，(2001)，552?

非專利文獻3：″Can?InAlN/GaN?be?an?alternative?to?high?power/high?temperature?AlGaN/GaN?devices？″，F.Medjdoub，J.-F.Carlin，M.Gonschorek，E.Feltin，M.A.Py，D.Ducatteau，C.Gaquiere，N.Grandjean，and?E.Kohn，IEEE?IEDM?Tech.Digest?in?IEEE?IEDM?2006，673?

發明內容

發明要解決的課題

為使這樣的HEMT元件或者其制作過程中使用的多層結構體——HEMT元件用基板實用化，需要解決功率密度增大、高效化等與性能提高有關的課題、常閉動作化等與功能增強有關的課題、高可靠性和低價格化這些基本課題等等各種課題。對于每一個課題都作了不懈的努力。?

其中之一有提高肖特基接合特性的課題。具體地說，謀求逆方向漏電流的抑制和高耐電壓化等。?

本發明是鑒于上述課題而做出的，其目的是提供一種可實現肖特基接合的逆方向特性的可靠性高的半導體元件的、半導體元件用的外延基板。?

解決課題的手段