[發明專利]化合物半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201210211258.7
• 申請日: 2009-10-21
• 公開（公告）號: CN102723362A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 今田忠纮;山田敦史
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/40;H01L29/06;H01L29/34;H01L29/78
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 張浴月;張志杰

本申請是申請號為200910205387.3、申請日為2009年10月21日、發明名稱為“化合物半導體器件及其制造方法”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種化合物半導體器件（compound?semiconductor?device）及其制造方法。

背景技術

傳統上，進行涉及高電子遷移率晶體管（HEMT）的研究，在HEMT中，通過晶體生長工藝在襯底上形成AlGaN層和GaN層，GaN層充當電子渡越層（electron?transit?layer）。GaN的能帶隙（band?gap）是3.4eV，比GaAs的能帶隙（1.4eV）大。因此，GaN基HEMT（GaN?based?HEMT）的耐受電壓高，人們期望將它作為汽車等設備的高耐受電壓電子器件。

此外，將水平結構和垂直結構作為GaN基HEMT的結構，在水平結構中，源極和漏極設置為與襯底表面平行，在垂直結構中，源極和漏極設置為與襯底表面垂直。

在GaN基HEMT中，即使在沒有向柵電極施加電壓的情況下，因為在位于柵電極附近的溝道處存在由于晶格常數之間的差別所致的二維電子氣（2DEG），所以電流在溝道中流動，這是GaN基HEMT的結構所造成的。也就是進行常通運行（normally-on?operation）。另一方面，也可以想到，當無意中向柵電極施加“0”（零）V電壓時、當接通電源時、當柵電極破損時或者類似情況下，電流在源極與漏極之間流動。因此，從自動防故障（fail-safe）的角度出發，希望GaN基HEMT常斷運行（normally-off?operation）。

已經知道，對于具有水平結構的GaN基HEMT，通過在位于柵電極正下方的化合物半導體層處形成有凹入（recess）的一種結構（柵極凹入結構），能實現常斷運行。

不過，雖然在上述柵極凹入結構中能實現常斷運行，但是閾值電壓為1V或更低，并且即使柵電壓為“0”（零）V也可能產生泄漏電流。此外，如果閾值電壓為1V或更低，就難以將柵極凹入結構用于施加了高電壓的電子器件，這是因為當施加高電壓時，噪聲增加且運行變得不穩定。通過改變GaN基HEMT的材料，能增加閾值電壓，但是會導致這樣的情況：不能獲得充足的電流，或者僅僅通過改變材料變得容易出現故障。

另一方面，也已經進行了研究以在具有垂直結構的GaN基HEMT中實現常斷運行，但是用任何方法都難以對其實現批量生產。

下面列出本發明相關技術的實例：日本特開專利公開No.2006-140368；國際公布小冊子No.WO?2006/001369；以及日本應用物理期刊2007年第21期第46卷，頁碼L503-L505。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種化合物半導體器件及其制造方法，以能在斷電時間內降低泄漏電流，并優選地獲得高閾值電壓。

根據實施例的一個方案，第一化合物半導體器件包括：電子渡越層；化合物半導體層，形成在所述電子渡越層上；以及源電極、漏電極以及柵電極，形成在所述化合物半導體層上。在所述化合物半導體層的所述源電極與所述漏電極之間的區域內、并且在與所述柵電極分離的部分處，形成有凹入部分。

根據實施例的另一個方案，第二化合物半導體器件包括：電子渡越層；化合物半導體層，形成在所述電子渡越層上；柵電極和源電極，形成在所述化合物半導體層上；以及漏電極，形成在所述電子渡越層下。在所述化合物半導體層的所述源電極與所述柵電極之間的區域內形成有凹入部分。

本發明還提供了一種化合物半導體器件的制造方法，包括步驟：在電子渡越層上形成化合物半導體層；在所述化合物半導體層上形成源電極、漏電極以及柵電極；以及在所述化合物半導體層的所述源電極與所述漏電極之間的區域內、并且在與所述柵電極分離的部分處，形成凹入部分。

本發明還提供了另一種化合物半導體器件的制造方法，包括步驟：在電子渡越層上形成化合物半導體層；在所述化合物半導體層上形成柵電極和源電極；在所述電子渡越層下形成漏電極；以及在所述化合物半導體層的所述源電極與所述柵電極之間的區域內形成凹入部分。