[發明專利]氮化物系化合物半導體元件及其制造方法

無效

• 申請號: 201310288724.6
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103681832A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 古川拓也;品川達志;巖見正之;梅野和行;加藤禎宏
• 申請（專利權）人: 先進動力設備技術研究協會
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/04;H01L29/15;H01L21/335
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 翟赟琪

技術領域

本發明涉及氮化物系化合物半導體元件及其制造方法。

背景技術

因以III-V族氮化物系化合物(化學式：Al_xIn_yGa_1-x-yAs_uP_vN_1-u-v(其中，0≤x≤1、0≤y≤1、x+y≤1、0≤u≤1、0≤v≤1、u+v＜1))為代表的寬帶隙半導體具有高擊穿耐壓、良好的電子輸送特性、良好的熱導率，故其作為高溫、大功率或高頻率用半導體裝置的材料而魅力十足。此外，具有例如AlGaN/GaN異質結構的場效應晶體管(Field?Effect?Transistor：FET)，通過壓電效應，在界面產生二維電子氣。此二維電子氣具有高電子遷移率和載流子密度，倍受關注。此外，使用了AlGaN/GaN異質結構的異質結(Heterojunction)FET(HFET)具有低導通電阻及快速的開關速度，可高溫工作。因此，期待使用這些氮化物系化合物半導體形成的逆變電路等集成電路在至今也無法使用的那樣的高溫環境下、高電壓下的應用(例如，參照專利文獻1)。

以往技術文獻

專利文獻

[專利文獻1]日本特開2009-289956號公報

發明內容

發明要解決的問題

如上所述，在氮化物系化合物半導體元件中，期待著施加高電壓的用途。然而，對氮化物系化合物元件施加高電壓時，元件劣化，發生漏電，且有著漏電流隨時間增大的情況這樣的問題。

本發明鑒于上述而實施，其目的在于，提供抑制了漏電的氮化物系化合物半導體元件及其制造方法。

解決問題的手段

為了解決上述問題，達成目的，本發明的氮化物系化合物半導體元件的特征在于，具備：基板；在上述基板上形成的包含多層復合層的緩沖層，該復合層層疊有由氮化物系化合物半導體構成的第1層，和晶格常數比上述第1層小的、由含有鋁的氮化物系化合物半導體構成的第2層；在上述緩沖層上形成的半導體工作層；以及在所述半導體工作層上形成的多個電極，其中，所述第2層的至少一層添加了氧。

此外，本發明的氮化物系化合物半導體元件的特征在于，在上述發明中，所述第1層包含GaN，所述第2層包含AlN。

此外，本發明的氮化物系化合物半導體元件的特征在于，在上述發明中，所述第2層的氧濃度為1×10¹⁹cm^-3以上。

此外，本發明的氮化物系化合物半導體元件的特征在于，在上述發明中，所述第2層的氧濃度小于1×10²⁰cm^-3。

此外，本發明的氮化物系化合物半導體元件的特征在于，在上述發明中，在所述電極間施加電壓時，至少在施加最高的電壓的所述復合層的第2層中添加了氧。

此外，本發明的氮化物系化合物半導體元件的特征在于，在上述發明中，在所述復合層之中至少1層所述第1層的與所述第2層的界面產生二維電子氣。

此外，本發明的氮化物系化合物半導體元件的特征在于，在上述發明中，在產生所述二維電子氣的復合層中的最靠近所述半導體工作層的位置的所述復合層的第2層中添加了氧。

此外，本發明的氮化物系化合物半導體元件的特征在于，在上述發明中，其是場效應晶體管或肖特基勢壘二極管。

此外，本發明的氮化物系化合物半導體元件的制造方法的特征在于，包括：在基板上形成包含多層復合層的緩沖層的工序，該復合層層疊有由氮化物系化合物半導體構成的第1層，和晶格常數比上述第1層小的、由含有鋁的氮化物系化合物半導體構成的第2層；在所述緩沖層上形成半導體工作層的工序；以及在所述半導體工作層上形成多個電極的工序，其中，形成所述緩沖層的工序包括在所述第2層的至少1層添加氧的工序。

此外，本發明的氮化物系化合物半導體元件的制造方法的特征在于，在上述發明中，形成所述緩沖層的工序包括下述工序：通過MOCVD法形成所述第1層和所述第2層，通過在利用所述MOCVD法進行外延生長時所用的原料氣體中，混合氧氣及含氧氣體的至少一種，從而在所述第2層的至少1層中添加氧。

發明效果

根據本發明，達到能夠實現抑制了漏電的氮化物系化合物半導體元件的效果。

附圖說明

[圖1]圖1是作為涉及實施方式1的氮化物系化合物半導體元件的SBD的截面示意圖。

[圖2]圖2是在圖1中顯示的SBD的俯視圖。