[發明專利]化合物半導體器件及其制造方法在審

申請號：	201310319658.4	申請日：	2013-07-26
公開（公告）號：	CN103715243A	公開（公告）日：	2014-04-09
發明（設計）人：	牧山剛三	申請（專利權）人：	富士通株式會社
主分類號：	H01L29/778	分類號：	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;全萬志
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

本文中所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

化合物半導體器件、特別是氮化物半導體器件已經通過利用其特性例如高飽和電子速率、寬帶隙等而被積極地開發為高耐壓和高功率半導體器件。已經有關于作為氮化物半導體器件的場效應晶體管、特別是高電子遷移率晶體管(HEMT)的許多報道。特別地，將GaN用作電子傳輸層并且將AlGaN用作電子供給層的AlGaN/GaN?HEMT已經引起關注。在AlGaN/GaN?HEMT中，在AlGaN中出現由GaN與AlGaN之間的晶格常數差所產生的畸變。由于畸變所引起的壓電極化以及AlGaN的自發極化，所以獲得高濃度的二維電子氣(2DEG)。這使得可以實現高耐壓和高輸出功率。

專利文獻1：日本公開特許公報No.2011-238805

專利文獻2：日本公開特許公報No.2010-21197

專利文獻3：日本公開特許公報No.2010-118556

關于HEMT，提出了針對如下柵電極的研究與開發：該柵電極可以降低柵極電容和柵極電阻，以進一步地改進高頻特性。設計出具有如下柵電極的HEMT：該柵電極的沿著柵極長度的橫截面具有所謂的懸垂形狀，并且該柵電極由一體形成的窄細柵極和在窄細柵極上的寬柵極(wide?over?gate)構成。HEMT的柵電極由多個金屬層形成，以實現肖特基特性和低電阻兩者。一般地，常將Ni用作肖特基金屬，并且常將Au用作低電阻金屬。在懸垂形狀的柵電極中，在氮化物半導體上形成具有露出氮化物半導體的一部分的開口的保護膜，其中Ni與氮化物半導體處于肖特基接觸并且Ni形成在保護膜上，以及在Ni上堆疊有Au。在此情況下，由于保護膜的表面與從開口露出的氮化物半導體的表面之間的特性差異，所以Ni在保護膜上的取向與Ni在氮化物半導體上的取向變得不同。取向彼此不同的邊界部分變成如下路徑：通過該路徑，Ni上的Au在化合物半導體側上進行擴散。由于該擴散現象，所以擴散的Au最后與化合物半導體反應，這導致器件擊穿。

發明內容

鑒于前述問題，已做出本發明的實施方案，并且實施方案的一個目的是提供高度可靠的化合物半導體器件及其制造方法，該化合物半導體器件通過相對簡單的構造抑制了電極材料的擴散并且抑制了器件擊穿以實現高耐壓和高輸出功率。

化合物半導體器件的一個方面包括：化合物半導體層；保護絕緣膜，其覆蓋化合物半導體層的頂部，并且其上形成有開口；填充開口的電極，該電極與化合物半導體層接觸并且形成在保護絕緣膜上，其中電極與化合物半導體層之間的接觸部分的取向狀態和電極與保護絕緣膜之間的接觸部分的取向狀態相同。

制造化合物半導體器件的方法的一個方面包括：形成化合物半導體層；形成覆蓋化合物半導體層的頂部并且具有開口的保護絕緣膜；形成填充開口的電極，該電極與化合物半導體層接觸，并且存在于保護絕緣膜上，其中將電極與化合物半導體層之間的接觸部分的取向狀態和電極與保護絕緣膜之間的接觸部分的取向狀態設定為相同。

附圖說明

圖1A至圖1C是以工藝順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至圖2C是上接圖1C、以工藝順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是上接圖2C、以工藝順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是示出作為對比例的常規AlGaN/GaN?HEMT的示意性截面圖；

圖5A至圖5C是用于說明形成根據第一實施方案的具有高N-H濃度的保護絕緣膜的優點的特性曲線；

圖6是基于與對比例的比較，示出對根據第一實施方案的AlGaN/GaN?HEMT實施高溫導電測試的結果的特性曲線；

圖7A至圖7C是示出根據第二實施方案的AlGaN/GaN?HEMT的制造方法中的主要過程的示意性截面圖；