[发明专利]半导体器件

说明书

相关申请的交叉引用

将于2016年9月30日提交的日本专利申请No.2016-194299的公开内容，包括说明书，附图和摘要，通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，且特别涉及能顺利地应用在采用氮化物半导体的场效应晶体管中的半导体器件。

背景技术

采用氮化物半导体的场效应晶体管在高频下操作且具有高耐压-低导通电阻特性。因此，采用氮化物半导体的场效应晶体管在高速开关操作性能方面是优良的且预期将场效应晶体管应用于电力电子系统中的开关电源，反相器等。

例如，日本未审专利申请公布No.2011-188178(日本专利No.4968487)中例如公开了一种常闭型GaNFET。而其公开了因为其栅源结构不是现有硅MOSFET中采用的隔离结构而作为常闭型GaNFET的特征，所以当过度的栅驱动电压施加至GaNFET时，大的电流在栅和源之间流动。因此，其公开了由电压控制电路以及漏和栅之间耦合的二极管构造的串联电路，由此在驱动晶体管的同时抑制施加至宽带隙半导体开关的栅过电压且不牺牲开关特性和导通电阻。

发明内容

采用氮化物半导体的场效应晶体管利用二维电子气，其产生在沟道层(例如由GaN制成)以及阻挡层(例如由AlGaN制成)之间的异质界面处，具有为氮化物半导体特有的正极化电荷。由于二维电子气的应用，能降低源和栅之间以及栅和漏之间的存取电阻。此外，移除部分沟道层(例如由GaN制成)以形成凹陷部且MIS栅结构形成在凹陷部中，且由此能实现常闭操作。变得能通过采用这种氮化物半导体的MIS(金属绝缘体半导体)型场效应晶体管，利用现有的硅半导体实现类似于MIS型场效应晶体管的操作。

本发明的发明人等致力于利用氮化物半导体的场效应晶体管且采用MIS型结构的研究和研发，且检验通过这种采用氮化物半导体的场效应晶体管获得的阈值。虽然阈值取决于MIS结构的界面特性增大或减小，但是能获得从约0V至约1V范围的低值。为了使这种阈值接近等效于例如从利用现有的硅半导体的MIS型场效应晶体管获得的阈值，需要改进利用氮化物半导体的场效应晶体管的结构。

本发明解决的其他主题以及本发明的新颖特征将从说明书和附图的说明中变得显而易见。

以下将简要说明本申请中公开的实施例中的一个代表性实施例的概要。

根据本申请中公开的一个实施例的半导体器件包括形成在衬底上的第一氮化物半导体层，形成在第一氮化物半导体层上的第二氮化物半导体层以及形成在第一氮化物半导体层或第二氮化物半导体层上的第一栅电极部。随后，第二栅电极部经由绝缘膜设置在第一栅电极部上。

根据本申请中公开且将在下文说明的各个代表性实施例中表示的半导体器件，能改进半导体器件的特性。

附图说明

图1是说明根据第一实施例的半导体器件的构造的一个示例的截面图。

图2是说明根据第一实施例的半导体器件的构造的一个示例的平面图。

图3是说明根据第一实施例的半导体器件的制造过程的一个示例的截面图。

图4是说明根据第一实施例的半导体器件的制造过程的一个示例的平面图。

图5是说明根据第一实施例的半导体器件的制造过程的一个示例的截面图。

图6是说明根据第一实施例的半导体器件的制造过程的一个示例的平面图。

图7是说明根据第一实施例的半导体器件的制造过程的一个示例的截面图。

图8是说明根据第一实施例的半导体器件的制造过程的一个示例的平面图。

图9是说明根据第一实施例的半导体器件的制造过程的一个示例的截面图。

图10是说明根据第一实施例的半导体器件的制造过程的一个示例的截面图。

图11是说明根据第一实施例的半导体器件的制造过程的一个示例的平面图。

图12是说明根据第一实施例的半导体器件的制造过程的一个示例的截面图。

图13是说明根据第一实施例的半导体器件的制造过程的一个示例的平面图。

图14是说明根据第一实施例的半导体器件的制造过程的一个示例的截面图。

图15是说明根据本发明第一实施例的半导体器件的第一应用例的构造的一个示例的截面图。

图16是说明根据本发明第一实施例的半导体器件的第一应用例的构造的一个示例的平面图。

图17是说明根据第一实施例的半导体器件的第一应用例的制造过程的一个示例的平面图。