[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

本文中讨论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

通过利用氮化物半导体器件的如高饱和电子速度和宽带隙等特性，已经将氮化物半导体器件活跃地发展为高耐受电压、高功率的半导体器件。已经做了大量关于场效应晶体管、特别是作为氮化物半导体器件的HEMT(高电子迁移率晶体管)的报道。特别地，使用GaN作为电子传输层并且使用AlGaN作为电子供给层的AlGaN/GaN HEMT已经引起注意。在AlGaN/GaN HEMT中，在AlGaN中发生由于GaN与AlGaN之间的晶格常数的差异而导致的畸变。由于由畸变引起的压电极化并且由于AlGaN的自发极化，获得了高浓度的二维电子气(2DEG)。这使得能够实现高耐受电压和高输出功率。

专利文献1：日本公开特许公报号2002-359256

在用于高功率和高频率的氮化物半导体器件如AlGaN/GaN HEMT中，在高压下操作的问题中之一是电流崩塌现象。该电流崩塌是指由于应用高压而使导通电阻增加的现象，并且据认为该电流崩塌的发生的原因是电子被陷获在半导体晶体、半导体与绝缘膜之间的界面等中，并且，相应地，这些区域中的2DEG的浓度降低。场板结构是广泛已知的作为一种抑制电流崩塌现象的方法。例如，已知形成所谓的悬垂形状的栅电极具有抑制电流崩塌现象的效果。

但是，仅通过前述的场板结构，难以充分抑制电流崩塌现象，并且，问题在于，电流崩塌尤其是在高压操作期间显著地发生，这使得需要用于进一步抑制电流崩塌的方法。

发明内容

考虑到上述问题做出了本发明，并且本发明的一个目的是提供一种甚至在高压操作期间仍然能够充分抑制电流崩塌现象并且实现高耐受电压和高功率的高可靠性化合物半导体器件及其制造方法。

根据一个方面，化合物半导体器件包括：化合物半导体层；具有开口并且覆盖化合物半导体层的上侧的保护膜；以及填充开口并且具有骑在化合物半导体层上的形状的电极，其中保护膜具有不含氧的下绝缘膜与包含氧的上绝缘膜的堆叠结构，并且，开口具有形成在下绝缘膜中的第一开口和形成在上绝缘膜中且比第一开口宽的第二开口，第一开口与第二开口彼此连通。

根据一个方面，制造化合物半导体器件的方法包括：形成保护膜以覆盖化合物半导体层的上侧，保护膜具有不含氧的下绝缘膜与包含氧的上绝缘膜的堆叠结构；在下绝缘膜中形成第一开口以及在上绝缘膜中形成比第一开口宽的第二开口，第一开口与第二开口形成为彼此连通；形成填充开口且具有骑在化合物半导体层上的形状的电极。

附图说明

图1A至图1C是按照工艺的顺序示出制造根据第一实施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性横截面图；

图2A至图2C是接着图1A至图1C按照工艺的顺序示出制造根据第一实施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性横截面图；

图3A和图3B是显示研究根据第一实施方案的AlGaN/GaN HEMT的电流-电压特性的实验的结果的特性曲线图；

图4A至图4C是示出制造根据第二实施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法中的主要过程的示意性横截面图；

图5A和图5B是示出制造根据第三实施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法中的主要过程的示意性横截面图；

图6A至图6C是示出制造根据第四实施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法中的主要过程的示意性横截面图；

图7A至图7C是接着图6A至图6C示出制造根据第四实施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法中的主要过程的示意性横截面图；

图8A至图8C是示出制造根据第五实施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法中的主要过程的示意性横截面图；

图9A至图9C是接着图8A至图8C示出制造根据第五实施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法中的主要过程的示意性横截面图；

图10A至图10C是示出制造根据第六实施方案的AlGaN/GaNHEMT的方法中的主要过程的示意性横截面图；

图11A和图11B是接着图10A至图10C示出制造根据第六实施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法中的主要过程的示意性横截面图；

图12A和图12B是示出制造根据第七实施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法中的主要过程的示意性横截面图；

图13A和图13B是接着图12A和图12B示出制造根据第七实施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法中的主要过程的示意性横截面图；