[發明專利]化合物半導體器件和其制造方法

有效

• 申請號: 201310459388.7
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103715253B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 吉川俊英;溫井健司
• 申請（專利權）人: 創世舫電子日本株式會社
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所11313
• 代理人: 孟銳

技術領域

本文中討論的實施例涉及一種化合物半導體器件和其制造方法。

背景技術

已經考慮到通過利用氮化物半導體的特性，諸如高飽和電子速度和寬帶隙，以將氮化物半導體應用于高耐壓和高功率半導體器件。例如，作為氮化物半導體的GaN具有3.4eV（電子伏特）的帶隙，寬于Si的帶隙（1.1eV）和GaAs的帶隙（1.4eV），并且具有高擊穿電場強度。這使得GaN非常有望用作用于實現高電壓操作和高功率的電源的半導體器件的材料。

已經對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）做了許多報道。例如，在基于GaN的HEMT（GaN-HEMT）中，使用GaN作為電子轉移層并使用AlGaN作為電子供給層的AlGaN/GaN?HEMT已經引起了關注。在AlGaN/GaN?HEMT中，在AlGaN中出現由于GaN與AlGaN之間的晶格常數差導致的變形。由于由該變形引起的壓電極化和AlGaN的自發極化，獲得了高濃度的二維電子氣（2DEG）。因此，AlGaN/GaN?HEMT預期用作用于電動車輛等的高效率開關元件或高耐壓功率器件。

[專利文獻1]日本特開2012-134345號專利公報

GaN-HEMT預期具有例如400V或更大的高耐壓。當向GaN-HEMT施加上述高壓時，通常會關注柵電極的擊穿。近年來，已經發現在與氮化物半導體歐姆接觸的漏電極中也出現了擊穿。漏電極的擊穿歸因于發生在漏電極端部上的電場集中。因此，通過雪崩效應同時生成電子和空穴，并且電子和空穴進一步持續導致電子和空穴的累積生成，使得電流快速增大，導致漏電極中的擊穿。已經證實：當在氮化物半導體中形成有凹部并且漏電極形成在該凹部中時，以及當漏電極形成在沒有凹部形成的氮化物半導體上時都會出現漏電極的這種擊穿。

發明內容

考慮到上述問題，做出了本實施例，并且本實施例的目的是提供高可靠性的化合物半導體器件，其能夠防止同時生成電子和空穴的雪崩效應，以抑制突發擊穿并且實現穩定的高耐壓以能夠提高性能和產量，以及制造該化合物半導體器件的方法。

根據一方面的化合物半導體器件，包括：化合物半導體層；以及形成在化合物半導體層上側上的電極對，其中，電極對中的一個電極在與化合物半導體層的接觸表面中具有沿著轉移電子的多個底部表面，并且多個底部表面位于距轉移電子不同距離處，越接近電極對中的另一電極的底部表面越遠離轉移電子。

根據一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上側上形成電極對，其中，電極對中的一個電極在與化合物半導體層的接觸表面中具有沿著轉移電子的多個底部表面，并且多個底部表面位于距轉移電子不同距離處，越接近電極對中的另一電極的底部表面越遠離轉移電子。

附圖說明

圖1A至圖1C是按照步驟順序例示根據制造第一實施例的AlGaN/GaN?HEMT的方法的示意性截面圖。

圖2A至圖2C是接著圖1A至圖1C按照步驟順序例示制造根據第一實施例的AlGaN/GaN?HEMT的方法的示意性截面圖。

圖3A至圖3C是接著圖2A至圖2C按照步驟順序例示制造根據第一實施例的AlGaN/GaN?HEMT的方法的示意性截面圖。

圖4是例示通過仿真研究關于根據比較例1的AlGaN/GaN?HEMT在施加高操作電壓（柵極-漏極電壓）時漏電極的電勢狀態時所得到的結果的特性圖。

圖5是例示當通過仿真研究關于根據比較例2的AlGaN/GaN?HEMT在施加高操作電壓（柵極-漏極電壓）時漏電極的電勢狀態時所得到的結果的特性圖。

圖6是例示當通過仿真研究關于根據第一實施例的AlGaN/GaNHEMT在施加高操作電壓（柵極-漏極電壓）時漏電極的電勢狀態時所得到的結果的特性圖。

圖7A至圖7C是例示根據第二實施例制造AlGaN/GaN?HEMT的方法的主要步驟的示意性截面圖。

圖8A至圖8C是接著圖7A至圖7C例示根據第二實施例制造AlGaN/GaN?HEMT的方法的主要步驟的示意性截面圖。

圖9A和圖9B是接著圖8A至圖8C例示根據第二實施例制造AlGaN/GaN?HEMT的方法的主要步驟的示意性截面圖。

圖10A至圖10B是接著圖9A和圖9B例示根據第二實施例制造AlGaN/GaN?HEMT的方法的主要步驟的示意性截面圖。

圖11A至圖11C是例示根據第三實施例制造AlGaN/GaN?HEMT的方法的主要步驟的示意性截面圖。