[發明專利]氮化物電子器件、氮化物電子器件的制作方法

無效

• 申請號: 201180071382.1
• 申請日: 2011-06-03
• 公開（公告）號: CN103582938A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 齋藤雄;岡田政也;善積祐介;木山誠;上野昌紀;片山浩二;中村孝夫
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社
• 主分類號: H01L21/338
• 分類號: H01L21/338;H01L21/20;H01L21/205;H01L21/3065;H01L21/336;H01L29/12;H01L29/778;H01L29/78;H01L29/80;H01L29/812
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李亞;穆德駿

技術領域

本發明涉及氮化物電子器件及氮化物電子器件的制作方法。

背景技術

在專利文獻1中，記載了半導體裝置。該半導體裝置改善夾斷特性或者提高溝道層的遷移率，提供電氣特性良好的半導體裝置。

【現有技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2006-286941號

發明內容

發明要解決的課題

例如，氮化物電子器件（device）包含在基板上形成的半導體區域。半導體區域具有在其主面具有開口部的層。在半導體區域的主面及開口部的側面，再生長溝道（channel）層及載流子（carrier）供給層。載流子供給層在溝道層上形成，它們形成異質結（heterojunction）。柵電極在載流子供給層的開口部的側面形成。源電極在半導體區域的主面上形成。

如上所述，溝道層在半導體疊層的主面及開口部的側面生長。溝道層由非摻雜（undoped）氮化鎵類半導體構成，由于在半導體疊層的主面及開口部的側面生長該半導體層時，主面和斜面的面取向不同，所以對于半導體區域的主面的生長與對于開口部的側面的生長不同。當半導體疊層在c面基板上形成時，半導體區域的生長在c面基板上大致平坦地生長，半導體區域主面也還成為平坦面（實質上為c面）。

在該半導體區域中如上所述那樣形成開口之后，在半導體疊層的主面及開口部的側面生長時，在溝道層的生長的初期，主面中的生長面由C面或者其微斜面構成。在這樣的生長面中，在氮化鎵類半導體的生長中原料的攝取被限制。未被平坦面攝取的III族原子在半導體區域中從主面到達開口側面，在那里攝取較多的原子。因此，在開口側面（相對于于平坦面傾斜的斜面）中的生長中，相對于于C面垂直方向的生長速度極端變大，在該外延生長時，由該生長方向所引起，更多的氧在開口側面上的生長中被攝取。由于該氧攝取是在非摻雜的溝道層的生長中產生，所以通過氧添加而在溝道層中生成電子載流子。這成為晶體管（transistor）的漏極泄漏（drain?leakage）的原因。

通過在低的生長溫度中生長溝道層，能夠抑制C軸垂直方向的生長。通過降低生長溫度，能夠促進對于C面的原料的攝取，其結果，能夠相對于降低對于半導體疊層的側面（斜面）的攝取。

從載流子供給層的結晶性的觀點出發，載流子供給層的最佳的生長溫度高于溝道層。因此，溝道層的生長溫度的降低會延長從溝道層的生長溫度到載流子供給層的生長溫度的轉移期間。通過該生長中斷期間的增大，在高溫環境中暴露的溝道層的表面中產生物質的移動，導致在開口側面生長的溝道層表面的形狀通過變形而從襯底的半導體區域的形狀破壞。因此，在為了降低氧攝取而降低生長溫度中存在制約。

另一方面，若縮短轉移期間而縮短生長中斷時間，則在基板溫度充分穩定之前載流子供給層的生長開始，所以產生載流子供給層的結晶性的降低和異質（hetero）界面的陡峭性的降低。這導致器件的導通電阻（on-resistance）增加。

本發明是鑒于這樣的情況而完成的，其目的在于提供一種氮化物電子器件的制作方法，能夠降低因溝道層的載流子濃度的增大所引起的泄漏（leakage），此外，其目的在于提供一種具有避免溝道層的載流子濃度增大而降低泄漏的結構的氮化物電子器件。

為解決課題的手段

本發明的一個側面的發明是氮化物電子器件的制作方法。該方法包括：（a）在基板的主面上生長半導體疊層的步驟；（b）在所述半導體疊層上形成掩模的步驟；（c）使用所述掩模對所述半導體疊層進行蝕刻，從而在所述半導體疊層的所述主面上形成相對于所述半導體疊層的主面具有斜面的開口的步驟；以及（d）在除去所述掩模之后，對生長爐供給包含氨及III族元素原料的原料氣體，從而在所述半導體疊層的所述主面及所述斜面上以第一生長溫度生長溝道層的步驟。所述基板的所述主面由六方晶類III族氮化物構成，所述半導體疊層包含由第一氮化鎵類半導體構成的漂移層、由第二氮化鎵類半導體構成的電流阻擋層及由第三氮化鎵類半導體構成的接觸層，所述溝道層包含非摻雜氮化鎵類半導體，所述半導體疊層的所述斜面及所述主面分別沿著第一基準面及第二基準面延伸，所述半導體疊層的所述主面的法線向量相對于表示所述六方晶類III族氮化物的c軸方向的基準軸以5度以上40度以下的范圍內的角度傾斜，所述第一基準面的法線與所述基準軸所構成的角度小于所述第二基準面的法線與所述基準軸所構成的角度。