[发明专利]氮化物基半导体器件及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年7月20在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2012-0079360的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明构思涉及氮化物基半导体器件及其方法，具体而言，涉及改进了氮化铝镓（AlGaN）层的表面粗糙度并减少漏电流的氮化物基半导体器件及其制造方法。

背景技术

随着信息通信技术已大规模全球发展，用于高速且大容量信号通信的通信技术已迅速发展。具体而言，由于对于无线通信技术中的个人移动电话、卫星通信、军用雷达、广播通信、通信中继等需求增加，对于用于微波和毫米波频带的高速信息通信系统的高速且高功率电子设备的需求也已增加。因而，一直在进行对于高功率电子设备中使用的功率器件的大量研究以减少能量损失。

具体而言，由于氮化镓（GaN）基氮化物半导体具有有利的特性（诸如高能隙、高热稳定性、高化学稳定性、大约3×10⁷厘米每秒（cm/sec）的高电子饱和速度等），GaN基氮化物半导体可以容易地被用作光学器件以及高频率和高功率电子器件。因此，对于GaN基氮化物半导体的研究正在全球积极地开展起来。

基于GaN基氮化物半导体的电子器件可以具有各种优点，诸如大约3×10⁶伏特每厘米（V/cm）的高击穿场、最大的电流密度、稳定的高温操作、高热传导率等。通过氮化铝镓（AlGaN）和GaN之间异质结形成的异质结场效应晶体管（HFET）在结界面处具有高的带不连续性，从而在该界面处会释放高密度电子，因而可以增加电子迁移率。因此，HFET可应用为高功率器件。

然而，具有高电子迁移率的AlGaN/GaN HFET的结构会有这样的缺点，由于不稳定的AlGaN表面导致的沿表面流动的漏电流会减低器件特性。

发明内容

本发明构思的一个方面提供了一种改进了氮化铝镓（AlGaN）层的表面粗糙度并减少漏电流的氮化物基半导体器件及其制造方法。

根据本发明构思的一个方面，提供了一种氮化物基半导体器件，其包括：衬底；设置在所述衬底上的半绝缘氮化镓（GaN）层；设置在所述半绝缘GaN层上的AlGaN层；设置在所述AlGaN层上的未掺杂GaN层；设置在所述未掺杂GaN层上的硅氮化碳（Si_xC_1-xN）功能层；以及设置在所述Si_xC_1-xN功能层上的第一氮化硅（SiN_x）层。

在一个实施例中，本发明的氮化物基半导体器件还包括：布置在所述衬底与所述半绝缘GaN层之间的低温碳化硅（SiC）层或GaN层。

在另一个实施例中，本发明的氮化物基半导体器件还包括：布置在所述第一SiN_x层上的第二SiN_x层。

在另一个实施例中，在所述Si_xC_1-xN功能层中，x的取值范围是：0＜x＜1。

在另一个实施例中，所述Si_xC_1-xN功能层包括单晶Si_xC_1-xN、多晶Si_xC_1-xN或无定形Si_xC_1-xN。

在另一个实施例中，所述Si_xC_1-xN功能层的厚度为1纳米（nm）至50nm。

在另一个实施例中，所述未掺杂GaN层的厚度为1nm至50nm。

在另一个实施例中，所述第一SiN_x层的厚度为1nm至50nm。

在另一个实施例中，所述第二SiN_x层的厚度为1nm至500nm。

在另一个实施例中，所述AlGaN层包括布置在所述AlGaN层中的二维电子气（2DEG）层。