[发明专利]半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体器件，包括：

形成在衬底上的超晶格缓冲层；

形成在所述超晶格缓冲层上的上缓冲层；

在所述上缓冲层上由氮化物半导体形成的第一半导体层；

在所述第一半导体层上由氮化物半导体形成的第二半导体层；以及

形成在所述第二半导体层上的栅电极、源电极和漏电极，

其中所述超晶格缓冲层通过周期地层叠具有不同组成的氮化物半导体膜来形成，并且

所述上缓冲层由以下氮化物半导体材料形成：该氮化物半导体材料的带隙比所述第一半导体层的带隙宽，并且掺杂有使受主能级的深度大于或等于0.5eV的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述上缓冲层的所述杂质元素的浓度从所述衬底侧朝着所述第一半导体层侧减小。

3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述上缓冲层的带隙从所述衬底侧朝着所述第一半导体层侧变窄。

4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述上缓冲层包括第一上缓冲层和第二上缓冲层，所述第一上缓冲层形成在所述衬底侧上并且所述第二上缓冲层形成在所述第一半导体层侧上，所述第二上缓冲层的带隙比所述第一上缓冲层的带隙窄。

5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述上缓冲层包括第一上缓冲层和第二上缓冲层，所述第一上缓冲层形成在所述衬底侧上并且所述第二上缓冲层形成在所述第一半导体层侧上，所述第二上缓冲层的所述杂质元素的浓度低于所述第一上缓冲层的所述杂质元素的浓度。

6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述上缓冲层由GaN、AlN和InN之一形成或者由包含GaN、AlN和InN中的两种或更多种的混晶形成。

7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述上缓冲层由包含AlGaN的材料形成。

8.根据权利要求3所述的半导体器件，其中所述上缓冲层由包括AlGaN的材料形成，并且所述上缓冲层的Al组成比从所述衬底侧朝着所述第一半导体层侧减小。

9.根据权利要求4所述的半导体器件，其中所述第一上缓冲层和所述第二上缓冲层中的每一种均由包含AlGaN的材料形成，并且所述第二上缓冲层的Al组成比低于所述第一上缓冲层的Al组成比。

10.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述上缓冲层中所述杂质元素的浓度大于或等于1×10¹⁷cm^-3并且小于或等于1×10²⁰cm^-3。

11.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述超晶格缓冲层通过将包含AlN的膜和包含GaN的膜交替层叠预定周期数来形成。

12.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述超晶格缓冲层通过将包含AlN的膜和包含AlGaN的膜交替层叠预定周期数来形成。

13.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述第一半导体层由包含GaN的材料形成。

14.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述第二半导体层由包含AlGaN的材料形成。

15.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的第三半导体层，所述第三半导体层由氮化物半导体形成。

16.根据权利要求15所述的半导体器件，其中所述第三半导体层由包含AlGaN的材料形成。

17.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括在所述第二半导体层上的第四半导体层，所述第四半导体层由n型氮化物半导体形成。

18.根据权利要求17所述的半导体器件，其中所述第四半导体层由掺杂有n型杂质元素的GaN形成。

19.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括在所述衬底与所述超晶格缓冲层之间的下缓冲层。

20.一种半导体器件的制造方法，包括：

在衬底上形成超晶格缓冲层；

在所述超晶格缓冲层上形成上缓冲层；

在所述上缓冲层上由氮化物半导体形成第一半导体层；

在所述第一半导体层上由氮化物半导体形成第二半导体层；以及

在所述第二半导体层上形成栅电极、源电极和漏电极，

其中通过交替且周期地层叠具有不同组成的氮化物半导体膜来形成所述超晶格缓冲层，并且由以下氮化物半导体材料形成所述上缓冲层：该氮化物半导体材料的带隙比所述第一半导体层的带隙宽并且掺杂有使受主能级的深度大于或等于0.5eV的杂质元素。