[發明專利]化合物半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201310376379.1
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103715247A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 鐮田陽一;木內謙二
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社;富士通半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/417;H01L29/43;H01L21/335;H01L21/28
• 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

技術領域

本文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

已經考慮通過利用氮化物半導體的特性(如高飽和電子速度和寬帶隙)來將氮化物半導體應用到高耐壓和高功率的半導體器件。例如，作為氮化物半導體的GaN具有3.4eV的帶隙，其大于Si的帶隙(1.1eV)和GaAs的帶隙(1.4eV)，并具有高擊穿電場強度。這使得GaN非常有前景作為用于實現高電壓工作和高功率的電源的半導體器件的材料。

已經有作為使用氮化物半導體的半導體器件的場效應晶體管、特別是HEMT(高電子遷移率晶體管)的許多報道。例如，在GaN基HEMT(GaN-HEMT)中，使用GaN作為電子渡越層并且使用AlGaN作為電子供給層的AlGaN／GaN?HEMT已經引起關注。在AlGaN／GaN?HEMT中，在AlGaN中發生由于GaN與AlGaN之間的晶格常數的差異而引起的畸變。由于通過AlGaN的畸變和自發極化而引起的壓電極化，獲得了高濃度二維電子氣(2DEG)。因此，AlGaN／GaN?HEMT有望作為高效開關元件或用于電動車輛的高耐壓功率器件等。

[專利文獻1]日本公開特許公報第2011-210750號

近年來，為了使得在使用氮化物半導體的半導體器件中能夠進行高電流操作，已經積極地研究了一種將離子注入歐姆電極如漏電極下方的氮化物半導體層以降低氮化物半導體層與歐姆電極的接觸電阻的技術。還研究了一種通過增加氮化物半導體的AlGaN層的Al組成比來改進操作電流的技術。

然而，在這兩種技術中，電流密度集中在歐姆電極的電極端上是不可避免的。該電流密度的集中涉及如下問題：歐姆電極在未來所期望的高電流操作時由于電流集中在電極端上而可能遭受擊穿。

發明內容

考慮到上述問題作出了本實施方案，本實施方案的一個目的是：提供通過減小電極的電流密度而能夠進行高電流操作的高度可靠且高耐壓的化合物半導體器件；以及提供制造該化合物半導體器件的方法。

根據一個方面的化合物半導體器件包括：化合物半導體層；形成在化合物半導體層的上側上的一對電極；以及設置在所述一對電極中的至少一個電極的下部中并且電阻值比電極的電阻值高的高電阻層。

根據一個方面的制造化合物半導體器件的方法包括：形成化合物半導體層；以及在化合物半導體層的上側上形成一對電極，其中，在所述一對電極中的至少一個電極的下部中形成電阻值比電極的電阻值高的高電阻層。

附圖說明

圖1A至圖1C為按步驟順序示出根據第一實施方案的制造AlGaN／GaN?HEMT的方法的示意性橫截面圖。

圖2A至圖2C為從圖1A至圖1C繼續的按步驟順序示出根據第一實施方案的制造AlGaN／GaN?HEMT的方法的示意性橫截面圖。

圖3A至圖3C為從圖2A至圖2C繼續的按步驟順序示出根據第一實施方案的制造AlGaN／GaN?HEMT的方法的示意性橫截面圖。

圖4A和圖4B為示出根據對比例的AlGaN／GaN?HEMT的示意性橫截面圖。

圖5為表示在以源電極為例關于對比例的AlGaN／GaN?HEMT研究電流密度的分布時的結果的特性曲線圖。

圖6A和圖6B為表示在以源電極為例關于第一實施方案的AlGaN／GaN?HEMT基于與對比例的對比來研究Al含量比的分布和電流密度的分布時的結果的特性曲線圖。

圖7A至圖7C為示出根據第二實施方案的制造AlGaN／GaN?HEMT的方法的主要步驟的示意性橫截面圖。

圖8A至圖8C為從圖7A至圖7C繼續的示出根據第二實施方案的制造AlGaN／GaN?HEMT的方法的主要步驟的示意性橫截面圖。

圖9A和圖9B為表示在以源電極為例關于第二實施方案的AlGaN／GaN?HEMT基于與對比例的對比來研究Al含量比的分布和電流密度的分布時的結果的特性曲線圖。

圖10A至圖10C為示出根據第三實施方案的制造AlGaN／GaN?HEMT的方法的主要步驟的示意性橫截面圖。

圖11A至圖11C為從圖10A至圖10C繼續的示出根據第三實施方案的制造AlGaN／GaN?HEMT的方法的主要步驟的示意性橫截面圖。

圖12A至圖12C為示出根據第四實施方案的制造AlGaN／GaN?HEMT的方法的主要步驟的示意性橫截面圖。

圖13A至圖13C為從圖12A至圖12C繼續的示出根據第四實施方案的制造AlGaN／GaN?HEMT的方法的主要步驟的示意性橫截面圖。