化合物半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种化合物半导体器件及其制造方法。该化合物半导体器件包括第一化合物半导体层；形成在第一化合物半导体层的上侧上的第二化合物半导体层，并且第二化合物半导体层的带隙大于第一化合物半导体层的带隙；形成在第二化合物半导体层的上侧上的p型第三化合物半导体层；形成在第二化合物半导体层的上侧上穿过第三化合物半导体层的电极；形成为在第二化合物半导体层的上侧处与第三化合物半导体层接触的第四化合物半导体层，并且第四化合物半导体层的带隙小于第二化合物半导体层的带隙；以及形成为在第四化合物半导体层的上侧处与第三化合物半导体层接触的第五化合物半导体层，并且第五化合物半导体层的带隙大于第四化合物半导体层的带隙。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种。该化合物半导体器件包括第一化合物半导体层；形成在第一化合物半导体层的上侧上的第二化合物半导体层，并且第二化合物半导体层的带隙大于第一化合物半导体层的带隙；形成在第二化合物半导体层的上侧上的p型第三化合物半导体层；形成在第二化合物半导体层的上侧上穿过第三化合物半导体层的电极；形成为在第二化合物半导体层的上侧处与第三化合物半导体层接触的第四化合物半导体层，并且第四化合物半导体层的带隙小于第二化合物半导体层的带隙；以及形成为在第四化合物半导体层的上侧处与第三化合物半导体层接触的第五化合物半导体层，并且第五化合物半导体层的带隙大于第四化合物半导体层的带隙。【专利说明】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
已考虑利用氮化物半导体的特性(如高饱和电子速度和宽带隙)将氮化物半导体应用到具有高耐受电压和高输出的半导体器件中。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。因此，GaN作为用于需要高电压操作和高输出的电源的半导体器件的材料是非常有前途的。作为使用氮化物半导体的半导体器件，关于场效应晶体管，尤其是高电子迁移率晶体管(highelectronmobilitytransistor, HEMT)已存在许多报道。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正引起关注。在AlGaN/GaN.HEMT中，由于GaN与AlGaN之间的晶格常数差异导致在AlGaN中出现应变(例如，畸变)。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(2DEG)。因此，例如，预期将AlGaN/GaN -HEMT作为用于电动车辆的高效率开关器件和高耐受电压电源器件。参见例如日本公开特许公报第2009-76845号，日本公开特许公报第2007-19309号，日本公开特许公报第2010-225765号，以及日本公开特许公报第2009-71061号。一般而言，用于电源的开关器件需要所谓的常断操作，在常断操作中，当器件的栅极电压为OV时，器件中没有电流流动。然而，存在在GaN-HEMT中产生高浓度2DEG中的问题，因此难以实现常断型晶体管。为了解决该问题，已经进行了通过蚀刻在栅电极正下方的电子供给层以降低2DEG的浓度来实现常断状态的研究。参见例如日本公开特许公报第2009-76845号。然而，在该技术中，由于在布置在电子供给层下方的电子渡越层附近中产生的由蚀刻导致的损伤，所以出现了如薄层电阻和漏电流的增大的问题。因此，在AlGaN/GaN.HEMT中，提出了如下技术:其中通过在栅电极与有源区域之间另外地形成导电P型GaN层以抵消(offsetting)在栅电极正下方的2DEG而实现常断。参见，例如日本公开特许公报第2007-19309号。图1示出了根据前述相关技术的AlGaN/GaN.HEMT的示意性构造。在AlGaN/GaN -HEMT中，在衬底上形成有成核层，在成核层上形成有由i_GaN (例如，有意未掺杂层)制成的电子渡越层101，并且在电子渡越层101上形成有由1-AlGaN制成的电子供给层102。在电子渡越层101的与电子供给层102界面的附近产生2DEG。在电子供给层102上形成有P型GaN层103，并且在P型GaN层103上形成有栅电极104。在电子供给层102上，在栅电极104 (例如，P型GaN层103)的两侧处形成有源电极105和漏电极106。当不向栅电极104施加电压时，空穴集中在P型GaN层103的下部中(例如，在P型GaN层103与电子供给层102的界面的附近)。电子受空穴吸引，并且在电子供给层102下方在电子渡越层101与电子供给层102的界面附近感应出电子。因此，栅极电压Vg是导通的。如上所述，存在常断被抑制的问题，因而不可以增加阀值电压。
技术实现思路
已经做出了本公开内容以解决上述问题，本公开内容的一个目的是提供一种高度可靠的高耐受电压，所述化合物半导体器件具有相对简单的构造、既没有耐受电压的劣化也没有操作不稳定性，并且获得了足够大的阀值电压从而确保实现了常断状态。化合物半导体器件的一个方面包括:第一化合物半导体层；形成在第一化合物半导体层的上侧上的第二化合物半导体层，并且第二化合物半导体层的带隙大于第一化合物半导体层的带隙；形成在第二化合物半导体层的上侧上的P型第三化合物半导体层；形成在第二化合物半导体层的上侧上穿过第三化合物半导体层的电极；形成为在第二化合物半导体层的上侧处接触第三化合物半导体层的第四化合物半导体层，并且第四化合物半导体层的带隙小于第二化合物半导体层的带隙；以及形成为在第四化合物半导体层的上侧处接触第三化合物半导体层的第五化合物半导体层，并且第五化合物半导体层的带隙大于第四化合物半导体层的带隙。用于制造化合物半导体器件的方法的一个方面包括以下步骤:在第一化合物半导体层的上侧上形成第二化合物半导体层的过程，所述第二化合物半导体层的带隙大于第一化合物半导体层的带隙；在第二化合物半导体层的上侧上形成P型第三化合物半导体层的过程；在第二化合物半导体层的上侧上形成穿过第三化合物半导体层的电极的过程；在第二化合物半导体层的上侧处形成为接触第三化合物半导体层的第四化合物半导体层的过程，所述第四化合物半导体层的带隙小于第二化合物半导体层的带隙；以及在第四化合物半导体层的上侧处形成为接触第三化合物半导体层的第五化合物半导体层的过程，所述第五化合物半导体层的带隙大于第四化合物半导体层的带隙。【专利附图】【附图说明】图1是示出了相关技术中的AlGaN/GaN.HEMT的示意性构造的示意性截面图；图2是示出了按照工艺顺序的根据第一示例性实施方案的AlGaN/GaN -HEMT的制造方法的示意性截面图；图3是示出了接着图2按照工艺顺序的根据第一示例性实施方案的AlGaN/GaN.HEMT的制造方法的示意性截面图；图4是示出了根据第一示例性实施方案的AlGaN/GaN -HEMT的每个化合物半导体层的示意性截面图；图5是示出了根据第一示例性实施方案的AlGaN/GaN -HEMT的每个化合物半导体层的带隙的特征图；图6是用于描述根据第一不例性实施方案的AlGaN/GaN.ΗΕΜΤ的功能的不意性截面图；图7是基于与对比例中的AlGaN/GaN.HEMT相对于根据第一示例性实施方案的AlGaN/GaN.HEMT的比较，示出了栅极电压Vd与漏电流Id之间的关系的特征图；图8是示出了按照工艺顺序的根据第二示例性实施方案的AlGaN/GaN.ΗΕΜΤ的制造方法的示意性截面图；图9是示出了接着图8按照工艺顺序的根据第二示例性实施方案的AlGaN/GaN.HEMT的制造方法的示意性截面图；图10是示出了按照工艺顺序的根据第三示例性实施方案的AlGaN/GaN.HEMT的制造方法的示意性截面图；图11是示出了接着图10按照工艺顺序的根据第三示例性实施方案的AlGaN/GaN.HEMT的制造方法的示意性截面图；图12是示出了按照工艺顺序的根据第四示例性实施方案的AlGaN/GaN.HEMT的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化合物半导体器件，包括：第一化合物半导体层；第二化合物半导体层，所述第二化合物半导体层形成在所述第一化合物半导体层的上侧上，并且具有大于所述第一化合物半导体层的带隙的带隙；p型第三化合物半导体层，所述p型第三化合物半导体层形成在所述第二化合物半导体层的上侧上；电极，所述电极形成在所述第二化合物半导体层的上侧上穿过所述第三化合物半导体层；第四化合物半导体层，所述第四化合物半导体层形成为在所述第二化合物半导体层的上侧处接触所述第三化合物半导体层，并且具有小于所述第二化合物半导体层的带隙的带隙；以及第五化合物半导体层，所述第五化合物半导体层形成为在所述第四化合物半导体层的上侧处接触所述第三化合物半导体层，并且具有大于所述第四化合物半导体层的带隙的带隙。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：西森理人，今田忠纮，多木俊裕，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP