[发明专利]化合物半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本文描述的实施方案涉及化合物半导体器件及其制造方法。

背景技术

已经研究了通过使用氮化物半导体的诸如高饱和电子速度和其宽带隙的特性将其应用于高电压耐受性和大功率的半导体器件。例如，作为氮化物半导体的GaN的带隙为3.4eV，其大于Si的带隙(1.1eV)和GaAs的带隙(1.4eV)，并且其具有高的击穿电场强度。因此，非常预期GaN作为能够高电压操作和高功率的功率半导体器件的材料。

关于场效应晶体管特别是使用氮化物半导体的作为半导体器件的高电子迁移率晶体管(HEMT)，已经有很多报道。例如，在GaN基HEMT(GaN-HEMT)中，其中GaN用作电子传输层并且AlGaN用作电子供给层的AlGaN/GaN·HEMT，得到了关注。在AlGaN/GaN·HEMT中，在AlGaN处产生由于GaN和AlGaN之间晶格常数差异引起的畸变(distortion)。通过由AlGaN的畸变和自发极化产生的压电极化获得高浓度二维电子气(2DEG)。因此，期望作为高耐受电压功率器件用于开关元件、电动车辆等。

使用氮化物半导体的半导体器件共有的一个重要问题是减小关闭漏电流(off-leakage current)。GaN由于晶体缺陷、杂质的混合物等而易于变为n-型，并且存在其中电流泄漏经由作为缓冲层或电子传输层的GaN的沟道区的一部分而发生的问题。引用其中当生长缓冲层时掺杂诸如Fe的杂质以使其电阻高的方法作为减小关闭漏电流的方法。然而，晶体生长中的缓冲层非常重要，存在其中电子传输层、电子供给层等的结晶度劣化、以及通过使缓冲层变为杂质掺杂层引起器件特性劣化的问题。

[专利文件1]日本专利公开号2007-251144

发明内容

考虑到上述问题做出本发明实施方案，本发明实施方案的一个目的是提供高度可靠的和高耐受电压的化合物半导体器件及其制造方法，其中使缓冲层的电阻高，以确定地抑制关闭漏电流同时维持在缓冲层的晶体生长时没有掺杂杂质使其电阻高的上层处的化合物半导体的晶体品质。

根据化合物半导体器件的一个方面，所述化合物半导体器件包括：化合物半导体叠层结构，和其中至少在化合物半导体叠层结构的缓冲层处局部地形成有其电阻值高于缓冲层的其它部分的区域。

化合物半导体器件的制造方法的一个方面包括：从化合物半导体叠层结构的背面将杂质引入化合物半导体叠层结构的至少缓冲层中，以使得缓冲层的电阻值变高。

附图说明

图1A到图1C为说明在工艺次序中的根据第一实施方案的AlGaN/GaN·HEMT的制造方法的截面示意图；

图2A到图2C为说明在图1C之后的工艺次序中的根据第一实施方案的AlGaN/GaN·HEMT的制造方法的截面示意图；

图3A和图3B为说明在图2C之后的工艺次序中的根据第一实施方案的AlGaN/GaN·HEMT的制造方法的截面示意图；

图4A和图4B为说明在图2C之后的工艺次序中的根据第一实施方案的AlGaN/GaN·HEMT的制造方法的截面示意图；

图5A到图5C为说明根据第二实施方案的AlGaN/GaN·HEMT的制造方法的主要工艺的截面示意图；

图6A到图6C为说明根据第二实施方案的AlGaN/GaN·HEMT的制造方法的主要工艺的截面示意图；

图7为说明根据第三实施方案的AlGaN/GaN·HEMT的制造方法的主要工艺的截面示意图；

图8A和图8B为说明在图7之后根据第三实施方案的AlGaN/GaN·HEMT的制造方法的主要工艺的截面示意图；

图9A和图9B为说明在图7之后根据第三实施方案的AlGaN/GaN·HEMT的制造方法的主要工艺的截面示意图；

图10为说明根据第四实施方案的电源器件的示意结构的连接图；和

图11为说明根据第五实施方案的高频放大器的示意结构的连接图。

具体实施方式

(第一实施方案)

在本发明实施方案中，公开了作为氮化物半导体的AlGaN/GaN·HEMT作为化合物半导体器件。

图1A到图4B为说明在工艺次序中的根据第一实施方案的AlGaN/GaN·HEMT的制造方法的截面示意图。

首先，如图1A中所示，在作为用于生长衬底的例如Si衬底1上形成化合物半导体叠层结构2。SiC衬底、蓝宝石衬底、GaAs衬底、GaN衬底等可用作用于生长的衬底来替代Si衬底。此外，所述衬底可为半绝缘的或者导电的。