[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

考虑利用特性如高饱和电子速度和宽带隙将氮化物半导体应用于具有高耐压和高输出功率的半导体器件。例如，作为氮化物半导体的GaN的带隙为3.4eV，大于Si的带隙（1.1eV）和GaAs的带隙（1.4eV），因此GaN具有高的击穿电场强度。相应地，GaN非常有望用作用于获得高电压操作和高输出功率的电源的半导体器件的材料。

作为使用氮化物半导体的半导体器件，已经对场效应晶体管，尤其是高电子迁移率晶体管（high electron mobility transistor，HEMT）做了许多报道。例如，在GaN基HEMT（GaN-HEMT）中，使用GaN作为电子渡越层并且使用AlGaN作为电子供给层的AlGaN/GaN HEMT正在吸引关注。在AlGaN/GaN HEMT中，由于GaN与AlGaN之间的晶格常数差，所以导致在AlGaN中出现应变。由该应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（two-dimensional electron gas，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和高耐压功率器件。

专利文献1：日本公开特许公报第2012-178467号

在GaN-HEMT中，当施加高漏极电压时漏极电流减小的现象（称为电流崩塌）变成问题。电流崩塌是如下现象：当施加高漏极电压时，电子被表面能级等捕获以干扰二维电子气（2DEG）的流动，从而导致输出电流减小。特别地，电子更有可能被捕获在漏电极与源电极之间的电场局部集中的位置处。

为处理该问题，使用了通过在漏电极与源电极之间布置所谓的场板电极来抑制局部的电场集中的技术。场板电极是电连接至源电极或栅电极并且可以改变电场分布以分散电场集中的位置的电极。还研究了通过形成多个场板电极来进一步扩散电场集中的位置的技术。

图1示出了具有多个场板电极的常规AlGaN/GaN HEMT的例子。

在该AlGaN/GaN HEMT中，在衬底101上形成有化合物半导体层叠结构102。化合物半导体层叠结构102由缓冲层102a、电子渡越层102b、电子供给层102c等多个层堆叠构成。在电子渡越层102b与电子供给层102c的界面附近生成有二维电子气（2DEG）。形成有覆盖化合物半导体层叠结构102的表面的保护膜103。在化合物半导体层叠结构102上形成有栅电极104、源电极105以及漏电极106，并且在保护膜103上形成有场板电极107。在保护膜103上以覆盖栅电极104、源电极105、漏电极106以及场板电极107的方式形成有层间绝缘膜108。此外，在层间绝缘膜108上形成有连接至例如源电极105的第二场板电极109。

层间绝缘膜108的表面成为反映栅电极104、源电极105、漏电极106以及第一场板电极107的形状的不规则形状，并且因此具有较小的表面平整度。第二场板电极109形成在层间绝缘膜108的表面上，因此对表面上的不规则结构进行填充并且具有形成在其下表面上的不规则部位111。电场集中可能发生在不规则部位111处。存在如下问题：发生电场集中，导致电子被捕获在层间绝缘膜108中，从而导致电流崩塌发生。

发明内容

考虑到上述问题，已经做出了本发明的实施方案，并且实施方案的一个目的是提供一种抑制了由于层间绝缘膜而出现的电流崩塌以提高器件特性的高可靠性的高耐压化合物半导体器件及其制造方法。

化合物半导体器件的一个方面包括：化合物半导体层叠结构；以及覆盖化合物半导体层叠结构的表面的层间绝缘膜，层间绝缘膜包括第一绝缘膜和形成在第一绝缘膜上以填充在第一绝缘膜的表面上的不规则结构并且具有平坦表面的第二绝缘膜。

制造化合物半导体器件的方法的一个方面包括：形成化合物半导体层叠结构；以及形成覆盖化合物半导体层叠结构的表面的层间绝缘膜，层间绝缘膜包括第一绝缘膜和形成在第一绝缘膜上以填充在第一绝缘膜的表面上的不规则结构并且具有平坦表面的第二绝缘膜。

附图说明

图1是示出了具有多个场板电极的常规AlGaN/GaN HEMT的例子的示意性截面图；

图2A至图2C是按照步骤顺序示出根据第一实施方案制造AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面图；

图3A至图3C是在图2A至图2C之后按照步骤顺序示出根据第一实施方案制造AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面图；