[发明专利]化合物半导体器件及其制造方法以及电子电路

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、制造该化合物半导体器件的方法，以及电子电路。

背景技术

氮化物半导体具有例如高的饱和电子漂移速度和宽的带隙的特性，从而用在高电压高功率半导体器件中。例如，作为氮化物半导体的氮化镓(GaN)具有3.4eV带隙，其大于硅(Si)的带隙(1.1eV)和砷化镓(GaAs)的带隙(1.4eV)二者，并且还具有高的击穿场强。因此，GaN用作用于在获得高压操作和高功率的电源中使用的半导体器件的材料。

场效应晶体管例如高电子迁移率晶体管(HEMT)使用氮化物半导体。例如，在作为GaN基HEMT(GaN-HEMT)类型的氮化铝镓/氮化镓HEMT(AlGaN/GaN HEMT)中，GaN用作电子传输层并且AlGaN用作电子供给层。在AlGaN/GaN HEMT中，由于AlGaN的自发极化以及在AlGaN中通过由于GaN与AlGaN之间的晶格常数差异产生的应变所诱导的压电极化，所以获得高浓度的二维电子气(2DEG)。因此，AlGaN/GaN HEMT可能用作高效率开关元件或用于电动车辆的高电压功率器件等。

在由氮化物半导体制成的高电子迁移率晶体管(HEMT)中，当在高的漏极电压下操作时，漏极电流降低(此现象在下文中称为“电流崩塌”)。电流崩塌是由存在于半导体表面上的陷获能级所引起的。位于栅电极与漏电极之间并且集中在栅电极的边缘和漏电极的边缘的电场越强，则漏极电流越小。器件性能因电流崩塌而劣化。

考虑到前述问题完成了实施方案，实施方案的一个目的是提供具有相对简单的构造以减少电流崩塌发生并且其中降低器件性能劣化的高可靠性高压化合物半导体器件，以及提供制造该化合物半导体器件的方法。

在日本特开第2010-278150号公报、日本特开第2006-134935号公报、或国际公开第WO 2007/108055号公报等中，公开了相关技术。

发明内容

根据本实施方案的一个方面，化合物半导体器件包括：其中形成有载流子的第一化合物半导体层；设置在第一化合物半导体层上方的供给载流子的第二化合物半导体层；设置在第二化合物半导体层上方的第三化合物半导体层，其中第三化合物半导体层包括载流子浓度高于第二化合物半导体层的载流子浓度的区域。

根据本实施方案，提供了具有相对简单的构造以减少电流崩塌发生并且其中降低器件性能劣化的高可靠性高压化合物半导体器件。

通过特别是在权利要求中指出的元件和组合来实现和获得本发明的目的和优点。

应当理解，之前的一般性描述和之后的详细描述均是示例性和说明性的，而不限制所要求保护的本发明。

附图说明

图1A至图1C示出用于制造化合物半导体器件的一个示例性方法。

图2A至图2C示出用于制造化合物半导体器件的一个示例性方法。

图3A至图3C示出用于制造化合物半导体器件的一个示例性方法。

图4示出用于制造化合物半导体器件的一个示例性方法。

图5示出一个示例性能带图。

图6示出一个示例性能带图。

图7A和图7B示出用于制造化合物半导体器件的一个示例性方法。

图8A和图8B示出用于制造化合物半导体器件的一个示例性方法。

图9A至图9C示出用于制造化合物半导体器件的一个示例性方法。

图10A至图10C示出用于制造化合物半导体器件的一个示例性方法。

图11A至图11C示出用于制造化合物半导体器件的一个示例性方法。

图12A至图12C示出用于制造化合物半导体器件的一个示例性方法。

图13A至图13C示出用于制造化合物半导体器件的一个示例性方法。

图14A和图14B示出用于制造化合物半导体器件的一个示例性方法。

图15A至图15C示出用于制造化合物半导体器件的一个示例性方法。

图16A和图16B示出用于制造化合物半导体器件的一个示例性方法。

图17A至图17C示出漏极电压与漏极电流之间的一个示例性关系。

图18A至图18C示出用于制造化合物半导体器件的一个示例性方法。

图19A至图19C示出用于制造化合物半导体器件的一个示例性方法。

图20示出一个示例性电源装置；以及

图21示出一个示例性高频放大器。

具体实施方式