[發(fā)明專利]化合物半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210353262.7
• 申請(qǐng)日: 2012-09-20
• 公開（公告）號(hào): CN103022122A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牧山剛?cè)?/a>;吉川俊英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 富士通株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L29/51;H01L21/335;H01L21/28;H02M5/10;H03F3/189
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;董文國

技術(shù)領(lǐng)域

本文中所討論的實(shí)施方案涉及化合物半導(dǎo)體器件及其制造方法。

背景技術(shù)

已經(jīng)對(duì)以高飽和電子速度和寬帶隙為特征的氮化物基半導(dǎo)體器件進(jìn)行了有力地開發(fā)，以期望得到用于高電壓和高輸出應(yīng)用的半導(dǎo)體器件。在氮化物基半導(dǎo)體器件中，在大量報(bào)告中已經(jīng)對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管尤其是高電子遷移率晶體管(HEMT)進(jìn)行了研究。具體地，將GaN用作溝道層并且將AlGaN用作供給層的AlGaN/GaN基HEMT已經(jīng)引起了公眾的注意。在AlGaN/GaN基HEMT中，由于GaN與AlGaN之間的晶格常數(shù)的差異，所以在AlGaN中產(chǎn)生應(yīng)變。由于由應(yīng)變引起的壓電極化以及AlGaN的自發(fā)極化，獲得高密度的二維電子氣(2DEG)，從而可以實(shí)現(xiàn)高電壓和高輸出器件。

專利文獻(xiàn)1：日本公開特許公報(bào)號(hào)2010-251456

專利文獻(xiàn)2：國際專利申請(qǐng)2009-524242的日本國家公開

為了使用于高輸出和高頻率應(yīng)用的氮化物基半導(dǎo)體器件如AlGaN/GaN基HEMT具有較大的輸出，需要提高操作電壓。但是，用于較大輸出的操作電壓的提高使得柵電極周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度提高，從而引起器件特性的劣化(化學(xué)和/或物理變化)。因此為了提高用于高輸出應(yīng)用的氮化物基半導(dǎo)體器件的可靠性，必須抑制由于在柵電極周圍可能引起的強(qiáng)電場(chǎng)所導(dǎo)致的器件特性的劣化。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)構(gòu)想出本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供：用于高電壓和高輸出用途的高度可靠的化合物半導(dǎo)體器件，其即使在提高的操作電壓之下也能完全抑制器件特性的劣化；以及用于制造該化合物半導(dǎo)體器件的方法。

根據(jù)實(shí)施方案的一個(gè)方面，提供一種化合物半導(dǎo)體器件，包括：化合物半導(dǎo)體層；由單一材料構(gòu)成、形成為覆蓋化合物半導(dǎo)體層的均質(zhì)膜并且具有形成于其中的開口的絕緣膜；以及

形成于化合物半導(dǎo)體層之上以填充開口的柵極，

化合物半導(dǎo)體器件還具有在開口的一個(gè)邊緣部分處形成的含氧保護(hù)部。

根據(jù)實(shí)施方案的另一方面，提供一種制造化合物半導(dǎo)體器件的方法，包括：

形成由單一材料構(gòu)成、形成為覆蓋化合物半導(dǎo)體層的均質(zhì)膜并且具有形成于其中的開口的絕緣膜；以及

在形成于絕緣膜中的開口的一個(gè)邊緣部分處形成含氧保護(hù)部；以及

在化合物半導(dǎo)體層之上形成柵極以填充開口。

附圖說明

圖1A至圖1C、圖2A至圖2C、圖3A和圖3B、圖4A和圖4B是逐步示出制造第一實(shí)施方案的肖特基AlGaN/GaN基HEMT的方法的示意性橫截面圖；

圖5是示出第一實(shí)施方案的肖特基AlGaN/GaN基HEMT的示意性橫截面圖；

圖6是示出用于與第一實(shí)施方案比較的常規(guī)AlGaN/GaN基HEMT的示意性橫截面圖；

圖7是示出在高溫導(dǎo)電下在第一實(shí)施方案的AlGaN/GaN基HEMT中的柵極漏電流的變化的特性圖；

圖8A至圖8C是示出制造根據(jù)第一實(shí)施方案的一個(gè)變化實(shí)施例的AlGaN/GaN基HEMT的主要步驟的示意性橫截面圖；

圖9A至圖9C、圖10A和圖10B是示出制造根據(jù)第二實(shí)施方案的肖特基AlGaN/GaN基HEMT的主要步驟的示意性橫截面圖；

圖11是示出第三實(shí)施方案的電源的總體構(gòu)造的連接圖；以及

圖12是示出第四實(shí)施方案的高頻放大器的總體構(gòu)造的連接圖。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖描述各個(gè)實(shí)施方案。在下面的各個(gè)實(shí)施方案中，將說明化合物半導(dǎo)體器件的構(gòu)造及其制造方法。

注意，在下面所參考的附圖中，為了便于說明，組件不總是用確切的尺寸和厚度示出。

(第一實(shí)施方案)

本實(shí)施方案公開作為化合物半導(dǎo)體器件的肖特基AlGaN/GaN基HEMT。

圖1A至圖4B是逐步示出制造第一實(shí)施方案的肖特基AlGaN/GaN基HEMT的方法的示意性橫截面圖。

首先，如圖1A所示，通常在用作生長襯底的半絕緣SiC襯底1上形成化合物半導(dǎo)體層2?；衔锇雽?dǎo)體層2具有化合物半導(dǎo)體層的堆疊結(jié)構(gòu)并且由緩沖層2a、溝道層2b、中間層2c、供給層2d以及蓋層2e構(gòu)成。在AlGaN/GaN基HEMT中，在溝道層2b中與供給層2d(更準(zhǔn)確地，與中間層2c)的界面附近形成二維電子氣(2DEG)。

更詳細(xì)地，通常通過金屬有機(jī)氣相外延(MOVPE)在SiC襯底1上生長下面描述的各個(gè)化合物半導(dǎo)體。也可采用分子束外延(MBE)來代替MOVPE工藝。