[发明专利]氮化物半导体元件及其制造方法

说明书

本发明涉及可利用整流性电极来防止反向漏电流的氮化物半导体元件（单向异质结晶体管）及其制造方法，单向异质结晶体管具备：通道层，由具有第一能带隙的第一氮化物类半导体形成；势垒层，由具有与第一能带隙不同的第二能带隙的第二氮化物类半导体形成；凹槽区域，形成于势垒层；漏电极，在势垒层的一侧布置于势垒层上；以及凹槽‑漏极肖特基电极，布置于凹槽区域，且与漏电极相接。

技术领域

本发明涉及作为氮化物半导体元件的、单向异质结晶体管及其制造方法。尤其涉及可利用整流性电极来防止反向漏电流的单向异质结晶体管及其制造方法。

或者，本发明涉及具有利用了肖特基接合和欧姆接合的混合结漏极的氮化物半导体元件及其制造方法。

背景技术

最近，随着信息通信技术的发展，在各个领域中要求着适于超高速及大容量的信号传送且能够进行高速开关操作的晶体管和适于混合动力汽车等的高电压环境的高耐压晶体管。然而，现有的基于硅的晶体管或砷化镓（GaAs）类晶体管由于材料本身的局限性而难以符合如上要求。

与此相反，氮化物类晶体管（尤其，氮化镓（GaN）类晶体管）相比于现有的硅晶体管，可执行高速开关操作，从而适于超高速信号处理，不仅如此，还具有因元件本身的高耐压特性而适于高电压环境的优点。

对于诸如利用异质结结构的高电子迁移率晶体管（HEMT：High ElectronMobility Transistor)或异质结场效应晶体管（HFET：Heterostructure FET）的氮化物类晶体管而言，利用在异质物之间的界面产生的二维电子气 (two-dimensional electrongas）2DEG而使电流流动，因此电子的迁移率（Mobility）较高，具有适于高速信号传送的优点。

通常的GaN类晶体管通过使源电极和漏电极全都欧姆接合而使电流双向流动。即，从源电极至漏电极、从漏电极至源电极的双方向上均有电流流动。

另外，在现有技术中，为了防止电流在要求单向通电特性的应用电路中反向流动，在漏电极端结合额外的二极管。并且，在现有技术中，通过在漏电极结合肖特基结二极管来代替额外的晶体管而进行制造，从而氮化镓类晶体管能够使电流单向流动。

现有的利用肖特基电极的氮化物类半导体元件的一例在韩国公开专利公报第10-2012-0064180号被公开。该公报所公开的氮化物类半导体元件通过如下方式制造：为了获得单向通电特性，使源电极133与势垒层124欧姆接触，使栅电极和漏电极134与肖特基电极136肖特基接合，或者使漏电极134通过混用肖特基接触和欧姆接触而形成在势垒层124上。根据这种结构，现有技术的氮化物类半导体元件使从漏电极134至源电极133的正向的电流流动，并阻断反向的电流。

但是，在前述现有技术的氮化物半导体元件中，对于漏电极使用为肖特基接合时会存在如下问题：因肖特基势垒而表现出的阈值电压与栅极阈值电压调整无关地变为晶体管的正向状态的阈值电压。

并且，在前述现有技术的氮化物半导体元件中，对于漏电极混用肖特基接触和欧姆接触而能够维持正向上的阈值电压，然而在因通道层和势垒层的接合而形成的二维电子气(Two-dimensional Electron Gas)2DEG中通过欧姆接合的漏极区产生反向漏电流，因此在防止反向漏电流方面存在局限性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：韩国公开专利公报第10-2014-0064180号（2012.06.19）

发明内容

本发明是为了解决前述现有技术的问题而提出的，其目的在于提供一种可利用肖特基电极与漏电极接合的新结构的凹槽-漏极肖特基电极来有效地控制反向漏电流的单向异质结晶体管（即，氮化物半导体元件）及其制造方法。