[發明專利]化合物半導體器件及其制造方法有效

申請號：	201310100377.X	申請日：	2013-03-26
公開（公告）號：	CN103367426A	公開（公告）日：	2013-10-23
發明（設計）人：	吉川俊英	申請（專利權）人：	富士通株式會社
主分類號：	H01L29/778	分類號：	H01L29/778;H01L29/06;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
地址：	日本神***	國省代碼：	日本;JP
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摘要：
搜索關鍵詞：	化合物半導體器件及其制造方法
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【說明書】：

技術領域

本文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

氮化物半導體已經被認為通過使用特性如高飽和電子速率和寬帶隙而適用于高耐受電壓和高功率半導體器件。例如，作為氮化物半導體的GaN的帶隙為3.4eV，并且該帶隙大于Si的帶隙(1.1eV)和GaAs的帶隙(1.4eV)，并且GaN具有高擊穿電場強度。因此，GaN非常有望作為用于高電壓操作并且獲得高功率的電源的半導體器件的材料。

作為使用氮化物半導體的器件，關于場效應晶體管-特別是高電子遷移率晶體管(HEMT)，已有大量報道。例如，在GaN基HEMT(GaN-HEMT)中，將GaN用作電子傳輸層并且將AlGaN用作電子供給層的AlGaN/GaN·HEMT吸引了注意。在AlGaN/GaN·HEMT中，在AlGaN處產生由GaN與AlGaN之間晶格常數的差異引起的畸變。通過由此產生的壓電極化和AlGaN的自發極化來獲得高濃度二維電子氣(2DEG)。因此，期望將AlGaN/GaN·HEMT作為高耐受電功率器件如高效率開關元件和電動車輛。

[專利文獻1]日本公開特許公報第2009-289827號

[專利文獻2]日本公開特許公報第2005-243727號

在氮化物半導體器件中，需要對2DEG的產生量進行局部控制的技術。例如，在HEMT的情況下，期望的是在電壓關斷的情況下電流不流過，即，從所謂故障安全的觀點來看的所謂常斷型操作。在電壓關斷以實現以上的情況下，器件有必要對在柵電極下方的2DEG的產生量進行抑制。

作為使GaN·HEMT能夠進行常斷操作的方法之一，提出了在電子供給層上形成p型GaN的方法，將存在于與p型GaN層的下方對應的部分處的2DEG停止以得到常斷操作。在這個方法中，在例如待成為電子供給層的AlGaN上的整個表面處生長p型GaN，對p型GaN進行干法蝕刻以在柵電極的形成部分處保留來形成p型GaN層，并且在其上形成柵電極。

如上所述，將干法蝕刻用于p型GaN的圖案化。干法蝕刻使設置在p型GaN下方的電子供給層的表面層受損，從而，薄層電阻(R_sh)和接觸電阻(ρ_c)增大，并且導通電阻減小。在這種情況下，即使施加柵極電壓，也不能獲得足夠的導通電流(漏極電流)。另外，存在漏極電流發生大的變化的問題。

發明內容

對應于上述問題做出本實施方案，并且本實施方案的一個目的在于通過確保穩定且大的漏極電流而無任何變化來改進器件特性并且能夠實現確定的常斷來提供高可靠性化合物半導體器件及其制造方法。

半導體器件的一個方面包括：化合物半導體層疊結構；形成在化合物半導體層疊結構上方的p型半導體層；以及形成在p型半導體層上方的電極，其中在p型半導體層中惰性元素被引入到電極的兩側中并且惰性元素的引入部分被鈍化。

制造半導體器件的方法的一個方面包括：形成化合物半導體層疊結構；在化合物半導體層疊結構上方的電極形成區域處形成p型半導體層；以及通過將惰性元素引入到p型半導體層的電極形成區域的兩側中來使p型半導體層的惰性元素的引入部分鈍化。

附圖說明

圖1A至圖1C是按工藝次序示出根據第一實施方案的AlGaN/GaN·HEMT的制造方法的示意性截面圖；

圖2A和圖2B是繼圖1A至圖1C之后按工藝次序示出根據第一實施方案的AlGaN/GaN·HEMT的制造方法的示意性截面圖；

圖3A和圖3B是繼圖2A至圖2B之后按工藝次序示出根據第一實施方案的AlGaN/GaN·HEMT的制造方法的示意性截面圖；

圖4是描述在AlGaN/GaN·HEMT處的柵極電壓與漏極電流之間關系的特性曲線圖；

圖5A和圖5B是按工藝次序示出根據第一實施方案的修改實施例的AlGaN/GaN·HEMT的制造方法的示意性截面圖；

圖6A和圖6B是繼圖5A至圖5B之后按工藝次序示出根據第一實施方案的修改實施例的AlGaN/GaN·HEMT的制造方法的示意性截面圖；