[發明專利]化合物半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201210316979.4
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN103000666A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 今田忠纮
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;董文國

技術領域

本文中討論的實施方案涉及化合物半導體器件及其制造方法。

背景技術

氮化物半導體具有例如高飽和電子漂移速度和寬帶隙的性質。因此，正嘗試通過利用這樣的性質將氮化物半導體用于高壓、高功率的半導體器件。例如，作為氮化物半導體的GaN具有3.4eV的帶隙，該帶隙大于Si的帶隙(1.1eV)和GaAs的帶隙(1.4eV)。因此，GaN具有高的擊穿場強，并且是非常有前景的用作用于獲得高壓操作和高功率的電源用半導體器件的材料。

已經有關于包含氮化物半導體的半導體器件(例如場效應晶體管)、特別是高電子遷移率晶體管(HEMT)的大量報告。在GaN基HEMT中，例如，包括由GaN制成的電子傳輸層和由AlGaN制成的電子供給層的AlGaN/GaN-HEMT正引起注意。在AlGaN/GaN-HEMT中，由于GaN和AlGaN之間的晶格常數差異，所以在AlGaN中產生應力。由于AlGaN的自發極化和由這樣的應力引發的壓電極化，所以獲得了高濃度的二維電子氣(2DEG)。因此，AlGaN/GaN-HEMT有望作為高效率開關元件、用于電動車輛的高壓功率器件或類似物。

然而，與Si半導體器件(例如由Si制成的晶體管)相比，由化合物半導體(例如氮化物半導體)制成的化合物半導體器件受限于可用的結構。

日本公開特許公報號2010-153493和2009-49288是相關技術的示例。

發明內容

本實施方案的一個目的在于提供能夠實現多種結構的化合物半導體器件以及用于制造該化合物半導體器件的方法。

根據實施方案的一個方面，一種器件包括：襯底；和設置在襯底之上的化合物半導體層，其中該化合物半導體層包括第一區域，該第一區域具有通過活化第一雜質所產生的第一導電型載流子，并且該化合物半導體層還包括第二區域，該第二區域具有與第一區域相比更低濃度的載流子，所述第二區域所具有的所述載流子是通過活化與第一雜質為相同類型的第二雜質產生的。

附圖說明

圖1為根據第一實施方案的化合物半導體器件的截面圖；

圖2A至圖2D為示出用于制造根據第一實施方案的化合物半導體器件的方法的操作的截面圖；

圖3為根據第二實施方案的化合物半導體器件的截面圖；

圖4A和圖4B為根據第二實施方案的化合物半導體器件的全視圖；

圖5A至圖5L為示出用于制造根據第二實施方案的化合物半導體器件的方法的操作的截面圖；

圖6為根據第三實施方案的化合物半導體器件的截面圖；

圖7為根據第四實施方案的化合物半導體器件的截面圖；

圖8A和圖8B為根據第四實施方案的化合物半導體器件的全視圖；

圖9A至圖9L為示出用于制造根據第四實施方案的化合物半導體器件的方法的操作的截面圖；

圖10為根據第五實施方案的化合物半導體器件的截面圖；

圖11A和圖11B為根據第五實施方案的化合物半導體器件的全視圖；

圖12A至圖12H為示出用于制造根據第五實施方案的化合物半導體器件的方法的操作的截面圖；

圖13為根據第六實施方案的功率因子校正(PFC)電路的布線圖；

圖14為根據第七實施方案的電源系統的布線圖；

圖15為根據第八實施方案的高頻放大器的布線圖；

圖16為根據第一參考例的半導體器件的截面圖；

圖17A和圖17B為示出第一實驗的結果的圖；

圖18為根據第二參考例的半導體器件的截面圖；

圖19A和圖19B為示出第二實驗的結果的圖；

圖20為根據第三參考例的半導體器件的截面圖；

圖21為示出第三實驗的結果的圖；以及

圖22為描繪激光束的輻照強度、所產生的載流子的密度以及活化率之間的關系的圖表。

具體實施方式

在下文中，參照附圖詳細地描述實施方案。

(Si半導體器件與化合物半導體器件之間的比較)

對于Si半導體器件，可以容易地控制用于形成n型或p型區域的雜質的活化。這是因為可以容易地以如下方式產生載流子：將雜質離子注入到Si襯底或類似結構中并通過退火來活化雜質。由于可以容易地控制雜質的活化，所以可以沿與Si襯底的表面平行的方向(面內方向)設置多個活化雜質區域。