[發明專利]制造半導體器件的方法和半導體器件

在審

• 申請號: 201810509445.0
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108933177A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 宮本廣信;中山達峰;岡本康宏;壺井篤司
• 申請（專利權）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/778;H01L29/20;H01L21/335;H01L21/336
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 韓峰;孫志湧

本發明涉及制造半導體器件的方法和半導體器件。使用氮化物半導體的半導體器件的特性得到改善。本發明的半導體器件包括緩沖層、溝道層、勢壘層、臺面型2DEG溶解層、源電極、漏電極、形成在臺面型2DEG溶解層上的柵極絕緣膜、以及上覆柵電極。半導體器件的柵極絕緣膜包括形成在臺面型2DEG溶解層上的濺射膜以及形成在濺射膜上的CVD膜。濺射膜是通過使用包括絕緣體的靶材的濺射處理在非氧化氣氛中形成的。這使得可以降低MOS界面處和柵極絕緣膜中的正電荷量并且增加閾值電壓，并且從而改善常關特性。

相關申請的交叉引用

將于2017年5月26日提交的，包括說明書、附圖、以及摘要的，日本專利申請No.2017-104177的公開內容在此通過引用并入本文。

技術領域

本發明涉及一種制造半導體器件的方法以及半導體器件。具體地說，本發明可優選地應用于使用氮化物半導體的半導體器件。

背景技術

與Si和GaAs相比，GaN基氮化物半導體由于其寬帶隙和高電子遷移率而可望應用于高耐壓、高輸出、以及高頻目的的晶體管，并且近年來得到了積極的開發。在這樣的晶體管當中，具有常關特性的晶體管特別有用，并且因而研究了使得晶體管具有常關特性的晶體管的結構。

例如，國際公開WO 2110/064706公開了一種使用III族氮化物半導體層的MIS場效應晶體管，該晶體管在實際的正柵極電壓下導通并能以高速操作。

發明內容

本發明人致力于對使用氮化物半導體的半導體器件的研究和開發并深入研究半導體器件的特性的改進。本發明人具體研究了使得晶體管具有常關特性的晶體管的結構，例如，研究了臺面型結構和凹槽柵極結構。

然而，通過發明人的研究，已經發現當在具有臺面型MOS結構的晶體管中柵極絕緣膜的厚度增加時閾值電勢減小，并且從而防止晶體管具有常關特性。

期望解決這樣的問題并開發具有很好常關特性的半導體器件。

其它目的和新穎特征將從對該說明書和附圖的描述得以明確。

在本申請中所公開的典型實施例被簡要地總結如下。

在本申請中所公開的一個實施例的制造半導體器件的方法包括“形成柵極絕緣膜的步驟”，其中該步驟進一步包括以下步驟：通過利用包括第一絕緣體的靶材的濺射處理在臺面型氮化物半導體層上形成包括第一絕緣體的第一膜并且通過CVD處理在第一膜上形成包括第二絕緣體的第二膜。

在本申請中所公開的一個實施例的半導體器件包括“柵極絕緣膜”，其中柵極絕緣膜包括第一膜以及形成在第一膜之上的第二膜，并且第一膜包括濺射膜并且第二膜包括CVD膜。

根據在本申請中所公開的以下典型實施例的制造半導體器件的方法，可制造具有很好特性的半導體器件。

根據在本申請中所公開的以下典型實施例的半導體器件，可改善半導體器件的特性。

附圖說明

圖1是示出了根據第一實施例的半導體器件的配置的截面圖。

圖2說明了第一和第二比較例中的每一個的在半導體器件的柵電極下方的膜的層疊狀態。

圖3說明了第一比較例的在半導體器件的柵電極下方的能帶。

圖4是用于對第一比較例的半導體器件的柵極絕緣膜的厚度與閾值電壓之間的關系進行說明的圖示。

圖5是用于對第一比較例的半導體器件的柵極絕緣膜的厚度與閾值電壓之間的關系進行說明的圖示。

圖6說明了第二比較例的在半導體器件的柵電極下方的能帶。