[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

本文中所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

已经对以高饱和电子速度和宽带隙为特征的氮化物基半导体器件进行了有力地开发，以期望得到用于高电压和高输出应用的半导体器件。在氮化物基半导体器件中，在大量报告中已经对场效应晶体管尤其是高电子迁移率晶体管(HEMT)进行了研究。具体地，将GaN用作沟道层并且将AlGaN用作供给层的AlGaN/GaN基HEMT已经引起了公众的注意。在AlGaN/GaN基HEMT中，由于GaN与AlGaN之间的晶格常数的差异，所以在AlGaN中产生应变。由于由应变引起的压电极化以及AlGaN的自发极化，获得高密度的二维电子气(2DEG)，从而可以实现高电压和高输出器件。

专利文献1：日本公开特许公报号2010-251456

专利文献2：国际专利申请2009-524242的日本国家公开

为了使用于高输出和高频率应用的氮化物基半导体器件如AlGaN/GaN基HEMT具有较大的输出，需要提高操作电压。但是，用于较大输出的操作电压的提高使得栅电极周围的电场强度提高，从而引起器件特性的劣化(化学和/或物理变化)。因此为了提高用于高输出应用的氮化物基半导体器件的可靠性，必须抑制由于在栅电极周围可能引起的强电场所导致的器件特性的劣化。

发明内容

针对现有技术的缺点构想出本发明，本发明的一个目的是提供：用于高电压和高输出用途的高度可靠的化合物半导体器件，其即使在提高的操作电压之下也能完全抑制器件特性的劣化；以及用于制造该化合物半导体器件的方法。

根据实施方案的一个方面，提供一种化合物半导体器件，包括：化合物半导体层；由单一材料构成、形成为覆盖化合物半导体层的均质膜并且具有形成于其中的开口的绝缘膜；以及

形成于化合物半导体层之上以填充开口的栅极，

化合物半导体器件还具有在开口的一个边缘部分处形成的含氧保护部。

根据实施方案的另一方面，提供一种制造化合物半导体器件的方法，包括：

形成由单一材料构成、形成为覆盖化合物半导体层的均质膜并且具有形成于其中的开口的绝缘膜；以及

在形成于绝缘膜中的开口的一个边缘部分处形成含氧保护部；以及

在化合物半导体层之上形成栅极以填充开口。

附图说明

图1A至图1C、图2A至图2C、图3A和图3B、图4A和图4B是逐步示出制造第一实施方案的肖特基AlGaN/GaN基HEMT的方法的示意性横截面图；

图5是示出第一实施方案的肖特基AlGaN/GaN基HEMT的示意性横截面图；

图6是示出用于与第一实施方案比较的常规AlGaN/GaN基HEMT的示意性横截面图；

图7是示出在高温导电下在第一实施方案的AlGaN/GaN基HEMT中的栅极漏电流的变化的特性图；

图8A至图8C是示出制造根据第一实施方案的一个变化实施例的AlGaN/GaN基HEMT的主要步骤的示意性横截面图；

图9A至图9C、图10A和图10B是示出制造根据第二实施方案的肖特基AlGaN/GaN基HEMT的主要步骤的示意性横截面图；

图11是示出第三实施方案的电源的总体构造的连接图；以及

图12是示出第四实施方案的高频放大器的总体构造的连接图。

具体实施方式

下面将参考附图描述各个实施方案。在下面的各个实施方案中，将说明化合物半导体器件的构造及其制造方法。

注意，在下面所参考的附图中，为了便于说明，组件不总是用确切的尺寸和厚度示出。

(第一实施方案)

本实施方案公开作为化合物半导体器件的肖特基AlGaN/GaN基HEMT。

图1A至图4B是逐步示出制造第一实施方案的肖特基AlGaN/GaN基HEMT的方法的示意性横截面图。

首先，如图1A所示，通常在用作生长衬底的半绝缘SiC衬底1上形成化合物半导体层2。化合物半导体层2具有化合物半导体层的堆叠结构并且由缓冲层2a、沟道层2b、中间层2c、供给层2d以及盖层2e构成。在AlGaN/GaN基HEMT中，在沟道层2b中与供给层2d(更准确地，与中间层2c)的界面附近形成二维电子气(2DEG)。

更详细地，通常通过金属有机气相外延(MOVPE)在SiC衬底1上生长下面描述的各个化合物半导体。也可采用分子束外延(MBE)来代替MOVPE工艺。