[發明專利]化合物半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201110402797.4
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102569377A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 金村雅仁;吉川俊英;今西健治
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/51;H01L21/335
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 劉曉飛;張龍哺

相關申請交叉引用

本申請基于在2010年12月3日提交的申請號為2010-270802的在先日本專利申請并要求該申請的優先權，其全部內容通過引用的方式并入于此。

技術領域

本公開文本涉及一種化合物半導體器件及其制造方法。

背景技術

通過利用諸如高飽和電子速度和寬帶隙等特性，作為具有高耐壓和高輸出半導體器件的氮化物半導體器件取得了廣泛的發展。關于場效應晶體管，尤其是高電子遷移率晶體管(HEMTs)的報告也已經作出了許多。尤其是，利用GaN作為電子傳輸層和利用AlGaN作為電子供應層的AlGaN/GaN?HEMT已經備受關注。AlGaN/GaN?HEMT在包括AlGaN的層處具有由于GaN與AlGaN之間的晶格常數不同所引起的應力(strain)。從而誘導AlGaN的壓電極化和自發極化，這樣，產生了處于高濃度的二維電子氣(2DEG)。因此，能夠實現高耐壓和高輸出。

相關技術在公開號為2007-329483、2005-86171以及2006-278857的未審查的日本專利申請中被公開。

發明內容

根據本發明的一個方案，一種化合物半導體器件，包括；化合物半導體層；第一膜，在化合物半導體層的上方形成，第一膜在與化合物半導體層的界面處處于帶負電狀態或非帶電狀態；第二膜，在第一膜的上方形成，第二膜在與第一膜的界面處處于帶正電狀態；以及柵極，被嵌入在第二膜中形成的開口中。

根據本發明的另一個方案，一種化合物半導體器件的制造方法，包括：在化合物半導體層的上方形成第一膜，第一膜在與化合物半導體層的界面處處于帶負電狀態或非帶電狀態；在第一膜的上方形成第二膜，第二膜在與第一膜的界面處處于帶正電狀態；在第二膜中形成開口；以及形成嵌入開口中的柵極。

本發明的目的和優點將至少通過權利要求中特別指出的元件、特征以及組合來實現和獲得。

應當理解，前述的大致描述和隨后的詳細描述都是示例性和說明性的，并非限制如權利要求所要求保護的本發明。

附圖說明

圖1A至圖1H為示出根據第1實施例的金屬絕緣體半導體(MIS)結構的AlGaN/GaN?HEMT(以下稱為“AlGaN/GaN?MIS-HEMT”)的制造方法的剖視圖；

圖2A至圖2C為示出與當第二膜在第一膜的上方形成時產生的2DEG有關的實驗結果的圖表；

圖3A至圖3C為示出根據第2實施例的形成AlGaN/GaN?MIS-HEMT的主要步驟的剖視圖；

圖4A至圖4C為示出根據第3實施例的形成Schottky結構的AlGaN/GaNHEMT(以下稱為“AlGaN/GaN?Schottky-HEMT”)的主要步驟的剖視圖；

圖5為根據第4實施例的電源器件的示意性結構的示意圖；以及

圖6為根據第5實施例的高頻放大器的示意性結構的示意圖。

具體實施方式

在將氮化物半導體器件應用于電源方面，期望的是發展具有低損耗和高耐壓的常關器件，其中當柵電壓斷開時無電流流動。由于壓電效應，AlGaN/GaN?HEMT在電子傳輸層中具有許多作為2DEG的電子。該效應在獲得大的電流操作方面起著重要作用。然而，當器件具有簡單的結構時，該器件可以變為常開器件，這是因為即使當柵電壓斷開時，在柵極下方電子傳輸層也會立即具有許多電子。這樣，研究了這樣的柵極凹陷結構，其中通過在柵極處對電子供應層(或電子供應層和電子傳輸層兩者)進行蝕刻來形成電極溝槽以便減少電子傳輸層中的這些電子，這樣，閾值得以提高。

然而，難以在諸如GaN或AlGaN等氮化物基半導體上精確執行為了獲有凹陷結構的干蝕刻。這樣，已制成的HEMTs的晶體管特性會有較大的變化。

下面將參照附圖來詳細描述實施例。

為實用目的，附圖中的一些部件與其他部件之間的相對關系可以不必以精確的比例示出。

【第1實施例】

本實施例公開了一種作為化合物半導體器件的AlGaN/GaN?MIS-HEMT。

圖1A至圖1H為示出根據第1實施例的AlGaN/GaN?MIS-HEMT的制造方法的剖視圖。

如圖1A所示，在作為生長襯底的例如半絕緣SiC襯底1的上方形成化合物半導體層2。

化合物半導體層2包括緩沖層2a、電子傳輸層2b、中間層2c、電子供應層2d以及覆蓋層2e。