[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

已经考虑到通过利用氮化物半导体的特性如高饱和电子速度和宽带隙以将氮化物半导体应用到耐高压、高功率的半导体器件。例如，氮化物半导体GaN具有3.4eV的带隙，高于Si的带隙(1.1eV)和GaAs的带隙(1.4eV)，并且具有高的击穿电场强度。这使得GaN非常有望用作用于实现高电压操作和高功率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HEMT(高电子迁移率晶体管)做了许多报道。例如，在GaN基HEMT(GaN-HEMT)中，使用GaN作为电子传输层和使用AlGaN作为电子供给层的AlGaN/GaN HEMT一直在得到关注。在AlGaN/GaN HEMT中，由于GaN和AlGaN之间的晶格常数差，所以在AlGaN中出现了畸变。由于该畸变引起的压电极化和AlGaN的自发极化，获得了高浓度的二维电子气(2DEG)。因此，AlGaN/GaN HEMT预期用作用于电动车辆等的高效率开关元件或耐高压、高功率器件。

[专利文件1]日本公开特许公报第2010-219247号

在氮化物半导体器件中，通常通过沉积覆盖氮化物半导体层的绝缘体来形成保护膜。在一些情况下，使用该保护膜作为栅极绝缘膜形成所谓的MIS型HEMT。在形成保护膜的情况下，在保护膜形成之后对保护膜应用高温退火以改进其绝缘膜品质。

然而，已经发现了如下问题：尽管改进了保护膜的绝缘膜品质，但是高温退火增加了氮化物半导体器件中的关断漏电流。

图1是示出在具有保护膜的AlGaN/GaN HEMT中的关断漏电流和漏极电压的相互关系的特性图。通过ALD法(原子层沉积法)使用氧化铝作为材料来形成保护膜。当处理温度低时(例如，600℃)，几乎没有关断漏电流的问题。另一方面，当处理温度是在保护膜的绝缘膜品质显著改进的高温时(例如，720℃)，已经发现关断漏电流根据漏极电压的增加而增加。

发明内容

考虑到上述问题，做出了本实施方案，并且本实施方案的一个目的是提供高可靠性化合物半导体器件，其中保护膜形成为具有优异的绝缘膜品质，但是确保抑制关断漏电流的出现，使得在电源关断时的损耗降低，以及制造该化合物半导体器件的方法。

根据一个方面的化合物半导体器件包括：化合物半导体区；在化合物半导体区上界定元件区的元件隔离结构；形成在元件区上而不形成在元件隔离结构上的第一绝缘膜；以及至少形成在元件隔离结构上的并且氢含量高于第一绝缘膜的氢含量的第二绝缘膜。

根据一个方面的制造半导体器件的方法包括：在化合物半导体区上形成在元件隔离区上具有开口的并且覆盖元件区的第一绝缘膜；在元件隔离区中形成元件隔离结构；以及形成至少覆盖元件隔离结构的并且氢含量高于第一绝缘膜的氢含量的第二绝缘膜。

附图说明

图1是示出在具有保护膜的AlGaN/GaN HEMT中的关断漏电流与漏极电压的相互关系的特性图；

图2是按照步骤顺序示出根据第一实施方案的制造MIS型AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面视图；

图3是接着图2按照步骤顺序示出根据第一实施方案制造MIS型AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面视图；

图4是接着图3按照步骤顺序示出根据第一实施方案制造MIS型AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面视图；

图5是接着图4按照步骤顺序示出根据第一实施方案制造MIS型AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面视图；

图6是接着图5按照步骤顺序示出根据第一实施方案制造MIS型AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面视图；

图7是接着图6按照步骤顺序示出根据第一实施方案制造MIS型AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面视图；

图8是接着图7按照步骤顺序示出根据第一实施方案制造MIS型AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面视图；

图9是接着图8按照步骤顺序示出根据第一实施方案制造MIS型AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面视图；

图10是接着图9按照步骤顺序示出根据第一实施方案制造MIS型AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面视图；

图11是接着图10按照步骤顺序示出根据第一实施方案制造MIS型AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面视图；