[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

本文中描述的实施方案涉及化合物半导体器件以及用于制造化合物半导体器件的方法。

背景技术

目前正在研究通过利用氮化物半导体的特性如高饱和电子速度、宽带隙等将氮化物半导体应用于耐高压的高输出半导体器件。例如，氮化物半导体GaN的带隙是3.4eV，高于Si的带隙(1.1eV)和GaAs的带隙(1.4eV)，因此具有高的击穿场强。相应地，GaN非常有望用作用于可得到高电压操作和高输出的电源的半导体器件的材料。

已经对作为使用氮化物半导体的器件的场效应晶体管、特别是高电子迁移率晶体管(HEMT)作了许多报道。例如，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作为GaN基HEMT(GaN-HEMT)是关注的焦点。在AlGaN/GaN HEMT中，由于GaN与AlGaN之间的晶格常数差，所以在AlGaN中出现了应变。由该应变引起的AlGaN的压电极化和自发极化提供了高浓度的二维电子气(two-dimensional gas，2DEG)。因此，HEMT预期用作用于电动车辆等的高效率开关元件或耐高压功率器件。

专利文件1：日本公开特许公报第2009-76845号

专利文件2：日本公开特许公报第2007-19309号

氮化物半导体器件需要局部控制所生成的2DEG的量的技术。例如，在HEMT的情况下，从所谓的故障安全角度，期望获得在电压断开时没有电流流动的所谓常断操作。为此目的，需要进行设计来抑制电压关断时在栅电极下方生成的2DEG的量。

作为实现用于常断操作的GaN HEMT的方法之一，已经提出了一种如下方法，其中：在电子供给层上形成p型GaN层以消除位于p型GaN层下方的电子供给层的一部分中的2DEG，从而实现常断操作。在该方法中，在例如AlGaN的整个表面上生长p型GaN，以用作电子供给层。然后，对p型GaN进行干法蚀刻，并且留下待形成栅电极的一部分中的p型GaN，从而形成p型GaN层。然后，在p型GaN层上形成栅电极。

然而，在这种情况下，当生长p型GaN层时，p型GaN层的p型掺杂剂通过电子供给层扩散至远至电子供给层下方的电子传输层中。因为2DEG生成于电子传输层与电子供给层的界面边界中，所以由于p型掺杂剂的扩散，2DEG全部消失。此后，因为p型掺杂剂扩散进电子传输层中，所以即使对p型GaN进行干法蚀刻并且移除但留下待形成栅电极的一部分，也无法重新获得2DEG。

此外，由于对p型GaN进行的干法蚀刻，处于p型GaN的较低部分中的电子供给层遭受蚀刻损伤。该损伤增加了电子供给层的电阻，使得更加难以重新获得2DEG。

发明内容

鉴于上述问题，已经做出了本文中描述的实施方案。相应地，实施方案的一个目的是提供能够在对层叠化合物半导体结构不造成任何损伤的情况下实现可靠的常断操作的高可靠性化合物半导体器件，以及用于制造化合物半导体器件的方法。

半导体器件的一个方面包括层叠化合物半导体结构以及形成在层叠化合物半导体结构上的电极，其中p型杂质位于在与电极对准的层叠化合物半导体结构的区域中，其深度为使得在层叠化合物半导体结构中生成的二维电子气的一部分消失。

半导体器件制造方法的一个方面包括：在层叠化合物半导体结构上的待形成电极的区域中形成掺杂有p型杂质的化合物层；以及对化合物层进行热处理以使化合物层的p型杂质扩散到使得在层叠化合物半导体结构中生成的二维电子气的一部分消失的深度。

附图说明

图1是按照步骤顺序示出根据第一实施方案的用于制造AlGaN/GaNHEMT的方法的示意性截面视图；

图2是在图1的步骤之后按照步骤顺序示出根据第一实施方案的用于制造AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面视图；

图3是在图2的步骤之后按照步骤顺序示出根据第一实施方案的用于制造AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面视图；

图4是在图3的步骤之后按照步骤顺序示出根据第一实施方案的用于制造AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面视图；

图5是示出根据第二实施方案的用于制造AlGaN/GaN HEMT的方法的主要步骤的示意性截面视图；

图6是示出使用根据第一实施方案或第二实施方案的AlGaN/GaNHEMT的HEMT芯片的示意性平面图；

图7是示出使用根据第一实施方案或第二实施方案的AlGaN/GaNHEMT的HEMT芯片的分立封装件的示意性平面图；