[發明專利]化合物半導體器件及其制造方法

無效

• 申請號: 201310031909.9
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103227198A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 秋山深一;細田勉;宮本真人
• 申請（專利權）人: 富士通半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335
• 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;陳昌柏

技術領域

本文討論的實施例涉及一種化合物半導體器件及其制造方法。

背景技術

近些年來，利用包括高飽和電子遷移率和寬帶隙的氮化物基化合物半導體的優點，高擊穿電壓、高輸出的化合物半導體器件得到了強有力的發展。例如，場效應晶體管（例如，高電子遷移率晶體管（HEMT））得到了發展。它們之中，GaN層作為電子溝道層以及AlGaN層作為電子供應層的GaN基HEMT引起了廣泛的關注。在GaN基HEMT中，晶格變形（distortion）由于AlGaN與GaN之間的晶格常數不同而發生在AlGaN層中，該變形引起壓電極化，從而在放置在AlGaN層下方的GaN層的上部產生高密度二維電子氣。該配置確保高輸出。

然而，由于二維電子氣的高密度，所以難以獲得常關晶體管。因此，對各種技術的研究旨在解決該問題。常規提議包括通過在柵極電極和電子供應層之間形成p型GaN層來消散二維電子氣的技術。

給出了以下示例：具有p型GaN層的GaN基HEMT，其中p型GaN層與柵極電極連接；以及另一種具有p型GaN層的GaN基HEMT，具有其中絕緣膜位于p型GaN層與柵極電極之間的MIS（金屬絕緣體半導體）結構。

然而，難以在其中p型GaN層與柵極電極連接的GaN基HEMT中獲得高閾值電壓。而且，難以在具有MIS結構的GaN基HEMT中適當地實現常關操作。

[專利文件1]日本特開專利公開第2008-277598號

[專利文件2]日本特開專利公開第2011-29506號

[專利文件3]日本特開專利公開第2008-103617號

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠實現具有高閾值電壓的常關操作的化合物半導體器件及其制造方法。

根據實施例的一個方案，一種化合物半導體器件包括：電子渡越層（electron?transit?layer）；電子供應層，形成在電子渡越層的上方；二維電子氣抑制層，形成在電子供應層的上方；絕緣膜，形成在二維電子氣抑制層和電子渡越層的上方；以及柵極電極，形成在絕緣膜的上方。柵極電極與二維電子氣抑制層電連接。

根據實施例的另一個方案，一種化合物半導體器件的制造方法包括：在電子渡越層的上方形成電子供應層；在電子供應層的上方形成二維電子氣抑制層；在二維電子氣抑制層和電子渡越層的上方形成絕緣膜；以及在絕緣膜的上方形成柵極電極。柵極電極與二維電子氣抑制層電連接。

附圖說明

圖1為示出根據第一實施例的化合物半導體器件的結構的剖視圖；

圖2A為示出根據第一參考示例的GaN基HEMT的結構的視圖；

圖2B為示出第一參考示例的特性的視圖；

圖3為示出第一實施例的特性的視圖；

圖4為示出關斷期間的能量狀態的能帶圖；

圖5A為示出根據第二參考示例的GaN基HEMT的結構的視圖；

圖5B為示出第二參考示例的特性的視圖；

圖6為示出導通期間的能量狀態的能帶圖；

圖7為示出第一實施例中的電子移動的視圖；

圖8A至圖8M為按順序示出根據第一實施例的化合物半導體器件的制造方法的剖視圖；

圖9為示出根據第二實施例的化合物半導體器件的結構的剖視圖；

圖10為示出第二實施例的特性的視圖；

圖11為示出根據第三參考示例的GaN基HEMT的結構的視圖；

圖12A為示出第三參考示例的特性之一的視圖；

圖12B為示出第三參考示例的另一個特性的視圖；

圖13為示出根據第三實施例的化合物半導體器件的結構的剖視圖；

圖14A至圖14O為按順序示出根據第三實施例的化合物半導體器件的制造方法的剖視圖；

圖15為示出根據第四實施例的化合物半導體器件的結構的剖視圖；

圖16為示出根據第五實施例的分立封裝的圖；

圖17為示出根據第六實施例的功率因數校正（PFC）電路的布線圖；

圖18為示出根據第七實施例的電源裝置的布線圖；以及

圖19為示出根據第八實施例的高頻放大器的布線圖。

具體實施方式

參照附圖，下面將具體描述實施例。

（第一實施例）

首先，將描述第一實施例。圖1為示出根據第一實施例的化合物半導體器件的結構的剖視圖。