[發(fā)明專利]化合物半導體器件、制造器件的方法和電氣器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210020479.6
• 申請日: 2012-01-29
• 公開（公告）號: CN102637721A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 倉橋菜緒子
• 申請（專利權(quán)）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/423;H01L29/778;H01L21/28;H01L21/335;H03F3/189
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;吳鵬章

技術(shù)領(lǐng)域

該公開涉及化合物半導體器件、制造器件的方法和電氣器件。

背景技術(shù)

以高飽和電子速率、寬帶隙等為特征的氮化物半導體器件可用作高壓和高輸出半導體器件。氮化物半導體器件可包括場效應晶體管和高電子遷移率晶體管(HEMTs)，例如，包括GaN電子傳輸層的AlGaN/GaNHEMT，并且也可包括AlGaN電子供給層。AlGaN/GaN?HEMT的AlGaN可承受因GaN與AlGaN之間晶格常數(shù)差造成的畸變。高濃度的二維電子氣(2DEG)可基于AlGaN的壓電極化和自發(fā)極化而獲得。

GaN的帶隙可為3.4eV，其大于Si的帶隙(1.1eV)或GaAs的帶隙(1.4eV)，并且GaN可具有高擊穿電場強度。由于GaN具有高飽和電子速率，所以GaN可用在用于在高壓下操作的高輸出電源的半導體器件中。氮化物半導體器件可用在用于電動車輛的高效開關(guān)元件、高電壓高輸出器件等當中。

例如，日本特許公開專利公報No.2000-252299中公開了相關(guān)技術(shù)。

當?shù)锇雽w器件用在電源中時，氮化物半導體器件可配置為具有低損耗和高擊穿電壓的常閉(增強型)器件，其中當柵電壓斷開時，電流不流動。例如，在常閉模式中在高擊穿電壓下操作的HEMT可為包括柵電極下方的柵極絕緣膜的金屬絕緣體半導體(MIS)型。柵極部分的電子供給層或電子傳輸層具有通過蝕刻形成的電極溝槽，以增大閾值。柵電極嵌入電極溝槽中，并且可減少電子傳輸層(柵極凹陷結(jié)構(gòu))中電子的數(shù)目。

電場集中可發(fā)生在MIS型HEMT的柵電極的一個端部中，并且電流崩塌特性可退化。柵極凹陷結(jié)構(gòu)中，電場集中可能日益增多，并且電流崩塌特性可能退化。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)實施方案的一個方面，化合物半導體器件包括：化合物半導體多層結(jié)構(gòu)；化合物半導體多層結(jié)構(gòu)上的柵極絕緣膜；和柵電極，其中所述柵電極包括在所述柵極絕緣膜上的柵極基部和柵極傘部，并且所述柵極傘部的表面包括與化合物半導體多層結(jié)構(gòu)的肖特基接觸。

提供一種化合物半導體器件，其包括具有良好電流崩塌特性、器件效率和擊穿電壓的常閉模式MIS型器件，以及用于制造化合物半導體器件的方法。

本發(fā)明的額外有點和新穎特征部分上將在隨后的具體實施方式部分得以闡述，并且部分在查閱下文時或在通過實踐本發(fā)明的學習中，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得更明顯。

附圖說明

圖1A至1H示出用于制造化合物半導體器件的一個示例性方法。

圖2A示出一個示例性MIS型AlGaN/GaN?HEMT。

圖2B是柵電極與漏電極之間的距離(G-D距離)與電流崩塌率之間的示例性關(guān)系。

圖3示出一個示例性肖特基型AlGaN/GaN?HEMT。

圖3B是柵電極與漏電極之間的距離與電流崩塌率之間的示例性關(guān)系。

圖4A至4G示出一種用于制造化合物半導體器件的示例性方法。

圖5示出一種示例性化合物半導體器件。

圖6示出一種示例性化合物半導體器件。

圖7示出一種示例性電源器件。

圖8示出一種示例性高頻放大器。

具體實施方式

化合物半導體器件可為MIS型AlGaN/GaN?HEMT。在附圖中，相對尺寸和厚度可能不是精確示出的。

圖1A至1H示出一種用于制造化合物半導體器件的示例性方法。如圖1A至1H中所制造的化合物半導體器件可為MIS型AlGaN/GaNHEMT。

參考圖1A，化合物半導體多層結(jié)構(gòu)2形成在例如用作沉積襯底的半絕緣SiC襯底1上。化合物半導體多層結(jié)構(gòu)2可包括緩沖層2a、電子傳輸層2b、中間層2c、電子供給層2d和帽層2e。二維電子氣體(2DEG)可在電子傳輸層2b與電子供給層2d之間的界面，例如中間層2c附近產(chǎn)生。在附圖中，2DEG用虛線表示。

化合物半導體層可通過，例如金屬有機物氣相外延(MOVPE)形成在SiC襯底上。或者，化合物半導體層可通過分子束外延(MBE)等來形成。

緩沖層2a、電子傳輸層2b、中間層2c、電子供給層2d和帽層2e堆疊在SiC襯底1上。這些層可連續(xù)堆疊。緩沖層2a可包括AlN。電子傳輸層2b可包括有意不摻雜的GaN(i-GaN)。中間層2c可包括i-AlGaN。電子供給層2d可包括n-AlGaN。帽層2e可包括三層的化合物半導體，如n-GaN2e₁、AlN2e₂和n-GaN2e₃。