[發(fā)明專利]半導(dǎo)體裝置和制造半導(dǎo)體裝置的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410222766.4
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN104183638B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金村雅仁
• 申請（專利權(quán)）人: 富士通株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L29/06;H01L29/08;H01L21/335
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 朱勝,陳煒

技術(shù)領(lǐng)域

這里討論的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體裝置和制造半導(dǎo)體裝置的方法。

背景技術(shù)

作為氮化物半導(dǎo)體的GaN、AlN和InN或者其混合晶體制成的材料具有寬帶隙，并且用作高輸出電子裝置或短波長發(fā)光裝置。例如，作為氮化物半導(dǎo)體的GaN具有3.4eV的帶隙，這比Si的帶隙1.1eV和GaAs的帶隙1.4eV寬。

作為這樣的高輸出裝置，存在場效應(yīng)晶體管(FET)，更具體地，高電子移動(dòng)性晶體管(HEMT)(參見例如專利文獻(xiàn)1)。使用這樣的氮化物半導(dǎo)體的HEMT用于高輸出/高效放大器和高功率開關(guān)裝置。具體地，在使用AlGaN作為電子提供層和使用GaN作為電子轉(zhuǎn)移層的HEMT中，由于由AlGaN和GaN之間的晶格常數(shù)差別而引起的應(yīng)力在AlGaN中發(fā)生了壓電極化，并且生成了高濃度二維電子氣(2DEG)。因此，以高電壓進(jìn)行的操作是可能的，并且HEMT可用于電動(dòng)車輛等中的高效開關(guān)元件和高擊穿電壓電裝置。

甚至在電壓沒有施加到柵極電極等的狀態(tài)下，如上所述生成的2DEG通常也在緊挨在柵極以下的區(qū)域中，因此，制造的裝置變?yōu)槌Ｍǖ摹Ｈ欢话闫谕β书_關(guān)元件等是常斷的；也就是說，當(dāng)柵極電壓是0V時(shí)，期望在漏極-源極之間沒有電流流動(dòng)。因此，已研究了各種結(jié)構(gòu)和方法來使得裝置變?yōu)槌嗟?例如，專利文獻(xiàn)2)。此外，為了抑制諸如HEMT的晶體管中的漏電流，公開了具有絕緣膜形成在柵極電極以下的絕緣柵極結(jié)構(gòu)的裝置(專利文獻(xiàn)3)。

專利文獻(xiàn)1：日本早期公開專利公布第2002-359256號(hào)

專利文獻(xiàn)2：日本早期公開專利公布第2011-14789號(hào)

專利文獻(xiàn)3：日本早期公開專利公布第2010-199481號(hào)

順便提及，在使用具有絕緣膜形成在柵極電極以下的結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體的HEMT中，柵極閾值電壓可能變得不穩(wěn)定，由于可能引起操作故障，因此這是不利的。此外，在這樣的HEMT中，柵極漏電流優(yōu)選地是低的。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的一方面的目的是提供一種半導(dǎo)體裝置和制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中，在使用具有絕緣膜形成在柵極電極以下的結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體的HEMT中，柵極閾值電壓是穩(wěn)定的并且柵極漏電流是低的。

根據(jù)實(shí)施例的一方面，一種半導(dǎo)體裝置包括：基板上的、由氮化物半導(dǎo)體形成的第一半導(dǎo)體層；第一半導(dǎo)體層上的、由氮化物半導(dǎo)體形成的第二半導(dǎo)體層；絕緣層，該絕緣層由包括氧化物的材料形成，并且通過從第二半導(dǎo)體層側(cè)開始、按第一絕緣層隨后是第二絕緣層的放置順序?qū)盈B第一絕緣層和第二絕緣層而形成在第二半導(dǎo)體層上，其中，包括在第一絕緣層的每單位體積中的-OH基的量小于包括在第二絕緣層的每單位體積中的-OH基的量，并且包括在第一絕緣層的每單位體積中的-OH基的量是C-V特性中的電容的平均值處的滯后寬度為0.4V的量；形成在第二半導(dǎo)體層上的源極電極和漏極電極；以及形成在第二絕緣層上的柵極電極。

根據(jù)實(shí)施例的一方面，一種半導(dǎo)體裝置包括：基板上的、由氮化物半導(dǎo)體形成的第一半導(dǎo)體層；第一半導(dǎo)體層上的、由氮化物半導(dǎo)體形成的第二半導(dǎo)體層；由包括氧化物的材料形成并且形成在第二半導(dǎo)體層上的絕緣層，其中，包括在每單位體積中的-OH基的量是C-V特性中的電容的平均值處的滯后寬度為0.4V的量，并且包括在每單位體積中的-OH基的量從第二半導(dǎo)體層側(cè)朝向絕緣層的表面增加；形成在第二半導(dǎo)體層上的源極電極和漏極電極；以及形成在絕緣層的表面上的柵極電極。

根據(jù)實(shí)施例的一方面，一種半導(dǎo)體裝置包括：基板上的、由氮化物半導(dǎo)體形成的第一半導(dǎo)體層；第一半導(dǎo)體層上的、由氮化物半導(dǎo)體形成的第二半導(dǎo)體層；絕緣層，絕緣層通過利用包括氧的等離子體的原子層沉積形成，并且通過從第二半導(dǎo)體層側(cè)開始、按第一絕緣層隨后是第二絕緣層的放置順序?qū)盈B第一絕緣層和第二絕緣層而形成在第二半導(dǎo)體層上，其中，以大于或等于400℃并且小于或等于550℃的基板溫度形成第一絕緣層，以便-OH基的量降低，直到C-V特性中的電容的平均值處的滯后寬度為0.4V，并且以低于第一絕緣層的基板溫度形成第二絕緣層；形成在第二半導(dǎo)體層上的源極電極和漏極電極；以及形成在第二絕緣層上的柵極電極。