[发明专利]半导体器件

说明书

技术领域

本文中讨论的实施方案涉及半导体器件及制造该半导体器件的方法。

背景技术

作为氮化物半导体的GaN、AlN、InN或者由它们的混合晶体制成的材料具有宽的带隙并且被用作高输出电子器件或短波长发光器件。其中，对于高输出电子器件，开发了与场效应晶体管(FET)、更特别地与高电子迁移率晶体管(HEMT)相关的技术(参见例如日本公开特许公报第2002-359256号)。使用这样的氮化物半导体的HEMT用于高输出/高效率放大器和大功率开关器件。

顺便提及，高输出/高功效放大器和开关装置需要具有常断特性。常断状态在进行安全操作方面是重要的。然而，在使用GaN的HEMT时，在由于GaN中压电极化和自发极化的效应而在电子传输层中产生的2DEG(二维电子气)中，电子密度高，因此难以实现常断状态。为了在使用GaN的HEMT中实现常断状态，考虑了各种方法。

这些方法之一是在栅电极的正下方形成p-GaN层的方法。具体地，如图1所示，在衬底911例如SiC上形成缓冲层912、电子传输层913以及电子供给层914。在电子供给层914上且在栅电极921的正下方形成p-GaN层915。缓冲层912由AlN形成，电子传输层913由i-GaN形成，电子供给层914由i-AlGaN或n-AlGaN形成。在电子供给层914上形成源电极922和漏电极923。

在具有这样的结构的HEMT中，在电子传输层913中，在电子供给层914与电子传输层913之间的界面附近形成2DEG 13a。然而，在栅电极921的正下方的区域913b中，2DEG 913a的电子消失。也就是说，通过在形成栅电极921的区域的正下方形成p-GaN层915，导电带被提升。因此，仅在栅电极921的正下方的区域913b中，2DEG 913a中的电子消失。因此，在阻止导通电阻增加的同时，能够实现常断状态。

非专利文件1：S.Nakamur等人，Jpn.J.Appl.Phys.，31(1992)，1258页。

通过图2A和图2B所示的程序制造具有图1所示的结构的HEMT。

首先，如图2A所示，在衬底911例如SiC上形成缓冲层912、电子传输层913、电子供给层914以及p-GaN膜915a。

接下来，如图2B所示，在p-GaN膜915a的表面上，在待形成栅电极921的区域中形成光刻胶图案931，并进行干蚀刻。

接下来，如图2C中所示，进行干蚀刻以移除在未形成光刻胶图案931的区域中的p-GaN膜915a，然后移除光刻胶图案931。因此，在电子供给层914上，在待形成栅电极921的区域中形成p-GaN层915。通过形成p-GaN层915，可以在电子传输层913中在电子传输层913与电子供给层14之间的界面附近形成2DEG 913a，该2DEG 913a具有在p-GaN层915的正下方的其中电子消失的区域913b。

接下来，如图3所示，在p-GaN层915上形成栅电极921，并且在电子供给层914上形成源电极922和漏电极923。

在本制造过程中，如图2B所示，通过干蚀刻很难将只在未形成光刻胶图案931的区域中的p-GaN膜915a完全移除。具体地，如图4A中所示，存在有下述情况：在除了栅电极921的正下方的区域之外的区域中残余有薄的p-GaN膜915b。此外，如图4B所示，存在有下述情况：通过蚀刻移除了电子供给层914的在除了栅电极921的正下方的区域之外的区域中的部分。如图4A所示，在除了栅电极921的正下方的区域之外的区域中残余有薄的p-GaN膜915b的情况下，由于残余的薄的p-GaN膜915b，所以2DEG 913a中的电子密度降低，因此导通电阻增加。此外，如图4B所示，移除了电子供给层914的在除了栅电极921的正下方的区域之外的区域中的部分，电子供给层914的厚度减小，并且2DEG 913a中的电子密度降低，因此导通电阻增加。

因此，在使用GaN的HEMT中，在p-GaN层915形成在栅电极921的正下方的情况下，难以在不增加导通电阻的情况下实现常断状态。

发明内容

因此，本发明的一个方面的一个目的是提供一种半导体器件以及制造该半导体器件的方法，通过其在使用氮化物半导体例如GaN作为半导体材料的半导体器件中在不增加导通电阻的情况下实现了常断状态。