[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201410376834.2
• 申請日: 2014-08-01
• 公開（公告）號: CN104518019B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 苫米地秀一;小谷淳二
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/15;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,董文國

1.一種半導體器件，包括：

形成在襯底上的第一超晶格緩沖層；

形成在所述第一超晶格緩沖層上的第二超晶格緩沖層；

在所述第二超晶格緩沖層上的由氮化物半導體形成的第一半導體層；

在所述第一半導體層上的由氮化物半導體形成的第二半導體層；以及

形成在所述第二半導體層上的柵電極、源電極和漏電極，

其中所述第一超晶格緩沖層通過交替地且周期地層疊第一超晶格形成層和第二超晶格形成層而形成，并且

所述第二超晶格緩沖層通過交替地且周期地層疊所述第一超晶格形成層和所述第二超晶格形成層而形成，以及

所述第一超晶格形成層由Al_xGa_1-xN形成，所述第二超晶格形成層由Al_yGa_1-yN形成，其中x>y，并且

摻雜到所述第二超晶格緩沖層中的用作受主的雜質元素的濃度高于摻雜到所述第一超晶格緩沖層中的用作受主的雜質元素的濃度。

2.根據權利要求1所述的半導體器件，其中摻雜到所述第二超晶格緩沖層中的用作受主的所述雜質元素的濃度大于或等于1×10¹⁹原子/cm^-3，摻雜到所述第一超晶格緩沖層中的用作受主的所述雜質元素的濃度小于1×10¹⁹原子/cm^-3。

3.根據權利要求1所述的半導體器件，其中所述第二超晶格緩沖層的厚度大于或等于所述第一超晶格緩沖層的厚度。

4.根據權利要求1所述的半導體器件，還包括在所述襯底與所述第一超晶格緩沖層之間的由包含AlGaN的材料形成的緩沖層。

5.根據權利要求1所述的半導體器件，其中用作受主的所述雜質元素為C或Fe。

6.根據權利要求1所述的半導體器件，其中所述襯底由Si、SiC、藍寶石和GaN中的一種形成。

7.根據權利要求1所述的半導體器件，其中所述第一超晶格形成層由AlN形成。

8.根據權利要求1所述的半導體器件，其中所述第一半導體層由包含GaN的材料形成。

9.根據權利要求1所述的半導體器件，其中所述第二半導體層由包含AlGaN或InAlGaN的材料形成。

10.一種半導體器件，包括：

形成在襯底上的超晶格緩沖層；

在所述超晶格緩沖層上的由氮化物半導體形成的第一半導體層；

在所述第一半導體層上的由氮化物半導體形成的第二半導體層；以及

形成在所述第二半導體層上的柵電極、源電極和漏電極，

其中所述超晶格緩沖層通過交替地且周期地層疊第一超晶格形成層和第二超晶格形成層而形成，以及

所述第一超晶格形成層由Al_xGa_1-xN形成，所述第二超晶格形成層由Al_yGa_1-yN形成，其中x>y，并且

在所述超晶格緩沖層中用作受主的雜質元素的濃度從所述襯底側朝著所述第一半導體層側增加。

11.根據權利要求10所述的半導體器件，其中用作受主的所述雜質元素為C或Fe。

12.根據權利要求10所述的半導體器件，還包括在所述襯底與所述超晶格緩沖層之間的由包含AlGaN的材料形成的緩沖層。

13.根據權利要求10所述的半導體器件，其中所述襯底由Si、SiC、藍寶石和GaN中的一種形成。

14.根據權利要求10所述的半導體器件，其中所述第一超晶格形成層由AlN形成。

15.根據權利要求10所述的半導體器件，其中所述第一半導體層由包含GaN的材料形成。

16.根據權利要求10所述的半導體器件，其中所述第二半導體層由包含AlGaN或InAlGaN的材料形成。

17.一種制造半導體器件的方法，包括：

通過在襯底上交替地且周期地層疊第一超晶格形成層和第二超晶格形成層形成第一超晶格緩沖層；

通過在所述第一超晶格緩沖層上交替地且周期地層疊所述第一超晶格形成層和所述第二超晶格形成層形成第二超晶格緩沖層；

在所述第二超晶格緩沖層上由氮化物半導體形成第一半導體層；

在所述第一半導體層上由氮化物半導體形成第二半導體層；以及

在所述第二半導體層上形成柵電極、源電極和漏電極，

其中所述第一超晶格形成層由Al_xGa_1-xN形成，以及所述第二超晶格形成層由Al_yGa_1-yN形成，其中x>y，以及

通過金屬有機物化學氣相沉積形成所述第一超晶格緩沖層和所述第二超晶格緩沖層，并且

形成所述第二超晶格緩沖層時的襯底溫度低于形成所述第一超晶格緩沖層時的襯底溫度，以及

摻雜到所述第二超晶格緩沖層中的用作受主的雜質元素的濃度高于摻雜到所述第一超晶格緩沖層中的用作受主的雜質元素的濃度。