[发明专利]化合物半导体器件和其制造方法

说明书

技术领域

本文中讨论的实施例涉及一种化合物半导体器件和其制造方法。

背景技术

已经考虑到通过利用氮化物半导体的特性，诸如高饱和电子速度和宽带隙，以将氮化物半导体应用于高耐压和高功率半导体器件。例如，作为氮化物半导体的GaN具有3.4eV（电子伏特）的带隙，宽于Si的带隙（1.1eV）和GaAs的带隙（1.4eV），并且具有高击穿电场强度。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半导体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，在基于GaN的HEMT（GaN-HEMT）中，使用GaN作为电子转移层并使用AlGaN作为电子供给层的AlGaN/GaN HEMT已经引起了关注。在AlGaN/GaN HEMT中，在AlGaN中出现由于GaN与AlGaN之间的晶格常数差导致的变形。由于由该变形引起的压电极化和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高耐压功率器件。

[专利文献1]日本特开2012-134345号专利公报

GaN-HEMT预期具有例如400V或更大的高耐压。当向GaN-HEMT施加上述高压时，通常会关注栅电极的击穿。近年来，已经发现在与氮化物半导体欧姆接触的漏电极中也出现了击穿。漏电极的击穿归因于发生在漏电极端部上的电场集中。因此，通过雪崩效应同时生成电子和空穴，并且电子和空穴进一步持续导致电子和空穴的累积生成，使得电流快速增大，导致漏电极中的击穿。已经证实：当在氮化物半导体中形成有凹部并且漏电极形成在该凹部中时，以及当漏电极形成在没有凹部形成的氮化物半导体上时都会出现漏电极的这种击穿。

发明内容

考虑到上述问题，做出了本实施例，并且本实施例的目的是提供高可靠性的化合物半导体器件，其能够防止同时生成电子和空穴的雪崩效应，以抑制突发击穿并且实现稳定的高耐压以能够提高性能和产量，以及制造该化合物半导体器件的方法。

根据一方面的化合物半导体器件，包括：化合物半导体层；以及形成在化合物半导体层上侧上的电极对，其中，电极对中的一个电极在与化合物半导体层的接触表面中具有沿着转移电子的多个底部表面，并且多个底部表面位于距转移电子不同距离处，越接近电极对中的另一电极的底部表面越远离转移电子。

根据一方面的制造化合物半导体器件的方法，包括：形成化合物半导体层；以及在化合物半导体层上侧上形成电极对，其中，电极对中的一个电极在与化合物半导体层的接触表面中具有沿着转移电子的多个底部表面，并且多个底部表面位于距转移电子不同距离处，越接近电极对中的另一电极的底部表面越远离转移电子。

附图说明

图1A至图1C是按照步骤顺序例示根据制造第一实施例的AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面图。

图2A至图2C是接着图1A至图1C按照步骤顺序例示制造根据第一实施例的AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面图。

图3A至图3C是接着图2A至图2C按照步骤顺序例示制造根据第一实施例的AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性截面图。

图4是例示通过仿真研究关于根据比较例1的AlGaN/GaN HEMT在施加高操作电压（栅极-漏极电压）时漏电极的电势状态时所得到的结果的特性图。

图5是例示当通过仿真研究关于根据比较例2的AlGaN/GaN HEMT在施加高操作电压（栅极-漏极电压）时漏电极的电势状态时所得到的结果的特性图。

图6是例示当通过仿真研究关于根据第一实施例的AlGaN/GaNHEMT在施加高操作电压（栅极-漏极电压）时漏电极的电势状态时所得到的结果的特性图。

图7A至图7C是例示根据第二实施例制造AlGaN/GaN HEMT的方法的主要步骤的示意性截面图。

图8A至图8C是接着图7A至图7C例示根据第二实施例制造AlGaN/GaN HEMT的方法的主要步骤的示意性截面图。

图9A和图9B是接着图8A至图8C例示根据第二实施例制造AlGaN/GaN HEMT的方法的主要步骤的示意性截面图。

图10A至图10B是接着图9A和图9B例示根据第二实施例制造AlGaN/GaN HEMT的方法的主要步骤的示意性截面图。

图11A至图11C是例示根据第三实施例制造AlGaN/GaN HEMT的方法的主要步骤的示意性截面图。