半导体装置及其制造方法、电源装置和高频放大器制造方法及图纸

本发明专利技术公开了半导体装置及其制造方法、电源装置和高频放大器，该半导体装置包括：化合物半导体堆结构，包括堆叠在半导体基板之上的多个化合物半导体层；第一绝缘膜，覆盖化合物半导体堆结构的表面；以及导电膜，设置在第一绝缘膜的表面上。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了半导体装置及其制造方法、电源装置和高频放大器，该半导体装置包括：化合物半导体堆结构，包括堆叠在半导体基板之上的多个化合物半导体层；第一绝缘膜，覆盖化合物半导体堆结构的表面；以及导电膜，设置在第一绝缘膜的表面上。【专利说明】半导体装置及其制造方法、电源装置和高频放大器
这里讨论的实施例涉及半导体装置、用于制造该本半导体装置的方法、电源装置和高频放大器。
技术介绍
具有GaN的高电子迁移率晶体管(HEMT) (GaN-HEMT)是具有化合物半导体堆结构的半导体装置的示例，该化合物半导体堆结构包括诸如氮化物半导体的化合物半导体。例如，具有GaN-HEMT的高输出装置可用在电源装置中，并且具有GaN-HEMT的高频装置可用在高频放大器中。这些装置的高电压操作导致电流崩塌的发生，这是导通电阻增加从而降低漏电流(源漏电流)的现象。该电流崩塌的发生降低了装置的输出特性，诸如输出和效率。用于减少电流崩塌的技术是提供覆盖化合物半导体堆结构的表面的绝缘膜。然而，已发现当如以上技术所教导的那样设置绝缘膜来覆盖化合物半导体堆结构的表面时，电子在高电压操作期间被存在于绝缘膜的表面上的阱捕获，从而引起漏电流的减小。S卩，已发现对以上装置施加高漏电压以便增强装置的输出特性产生了被施加于栅电极附近的强电场，并且穿过沟道的电子中的一部分利用该强电场而被加速并且跃迁到化合物半导体堆结构的表面，结果是已跃迁的电子中的一部分被存在于覆盖化合物半导体堆结构的表面的绝缘膜的表面上的阱捕获，从而引起漏电流的减小。因此，已发现尽管如以上技术所教导的那样形成覆盖化合物半导体堆结构的表面的绝缘膜与不存在这样的绝缘膜时相比可减少电流崩塌，但是由于存在于绝缘膜的表面上的阱捕获电子并且这引起漏电流减小，因此电流崩塌的充分减少是不可行的。以下是参考文献:日本早期公开专利公布第2010-287605号。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，一种半导体装置包括:化合物半导体堆结构，包括堆叠在半导体基板之上的多个化合物半导体层；第一绝缘膜，覆盖化合物半导体堆结构的表面；以及导电膜，设置在第一绝缘膜的表面上。将借助于在权利要求中具体指出的元件和组合来实现和获得本专利技术的目的和优点。应理解，如所要求保护的，以上一般描述和以下详细描述是示例性的和说明性的，并且不限制本专利技术。【专利附图】【附图说明】图1是示出根据第一实施例的半导体装置的配置的示意截面图；图2A至图2L是示出根据第一实施例的用于制造半导体装置的方法的示意截面图；图3A是示出根据第一实施例的半导体装置的IV特性的图，并且图3B是示出没有导电膜的半导体装置的IV特性的图；图4是示出根据第一实施例的第一变型例的半导体装置的配置的示意截面图；图5是示出根据第一实施例的第二变型例的半导体装置的配置的示意截面图；图6是示出根据第一实施例的第三变型例的半导体装置的配置的示意截面图；图7是示出根据第二实施例的电源装置的配置的示意图；以及图8是示出根据第三实施例的高频放大器的配置的示意图。【具体实施方式】在下文中，将参照附图描述根据实施例的半导体装置、用于制造半导体装置的方法、电源装置和高频放大器。首先，将参照图1至图3B描述根据第一实施例的半导体装置和用于制造该半导体装置的方法。本实施例中的半导体装置是具有诸如氮化物半导体的化合物半导体的化合物半导体装置。这里，具有氮化物半导体的肖特基场效应晶体管(FET)(具体地，肖特基GaN-HEMT)将被描述为用在诸如高输出装置和高频装置的装置中并且具有氮化物半导体堆结构(HEMT)结构的示例，该氮化物半导体堆结构以GaN作为电子转移层并且以AlGaN作为电子提供层。如例如图1所示，半导体装置包括:化合物半导体堆结构2，该化合物半导体堆结构2包括堆叠在半导体基板I上的多个化合物半导体层；栅电极3，与化合物半导体堆结构2为肖特基接触；一对欧姆电极4和5，与化合物半导体堆结构2为欧姆接触；第一绝缘膜6，覆盖化合物半导体堆结构2的表面；以及导电膜7，设置在第一绝缘膜6的表面上。这里，化合物半导体堆结构2是缓冲层8、GaN电子转移层9、AlGaN电子提供层10和GaN表面层(保护层)11顺序地堆叠在半绝缘SiC基板I上的氮化物半导体堆结构。在该情况下，如图1中的虚线所示，二维电子气(2DEG)形成在GaN电子转移层9与AlGaN电子提供层10之间的界面附近。此外，栅电极3布置在GaN表面层11上，并且一对欧姆电极(即，源电极4和漏电极5)在两侧布置在AlGaN电子提供层10上，其中，栅电极3介于源电极4与漏电极5之间。第一绝缘膜6被布置成覆盖化合物半导体堆结构2中的化合物半导体层(在所示出的情况下，GaN表面层11)的表面以及源电极4的表面和漏电极5的表面。但是，配置不限于此，只要第一绝缘膜6至少覆盖化合物半导体堆结构2的表面即可。在所示出的情况下，第一绝缘膜6被布置成与化合物半导体堆结构2的表面接触。这里，第一绝缘膜6是例如氮化硅膜(SiN膜)。作为第一绝缘膜6的SiN膜是具有良好绝缘特性的绝缘膜(即，具有适当的化学计量比(N/Si=4/3)的化学计量氮化硅膜)。作为第一绝缘膜6的SiN膜的折射率(对633nm波长的光的折射率)是2.0或接近2.0 (BP,在大于1.9且小于2.1的范围内)。采用该配置，可保证高绝缘特性。第一绝缘膜6不限于SiN膜。第一绝缘膜6可以是单层或多层结构。导电膜7设置在第一绝缘膜6的表面的除布置有栅电极3的区域和该区域附近的区域之外的区域上。尽管未示出，但是导电膜7连接到可通过其释放电子的导线和电极。在所示出的情况下，导电膜7与第一绝缘膜6的与化合物半导体堆结构2的表面接触的表面相接触。这里，导电膜7是导电氮化硅膜(导电SiN膜)。即，导电膜7是具有导电特性的导电SiN膜,该导电SiN膜包括与布置在其下方的作为第一绝缘膜6的SiN膜相同的材料。此夕卜，作为导电膜7的导电SiN膜是富硅SiN膜。富硅SiN膜的折射率(对633nm波长的光的折射率)不小于2.3。与作为具有良好绝缘特性的绝缘膜的化学计量SiN膜相比，富硅SiN膜是允许微小电流(漏电流)流过的导电膜。即，富硅SiN膜相对于化学计量SiN膜导电性更强。因此，富硅SiN膜也将被称为弱导电膜。导电膜7不限于导电SiN膜。在本实施例中，第一绝缘膜6具有延伸到化合物半导体堆结构2的表面(在所示出的情况下，GaN表面层11的表面)的栅开口(栅电极形成开口)6A。即，化合物半导体堆结构2的表面(肖特基表面；在所示出的情况下，GaN表面层11的表面)在第一绝缘膜6中的栅开口 6A的底部暴露。栅电极3是被布置成悬于第一绝缘膜6中的栅开口 6A之上的悬挂栅电极，并且与化合物半导体堆结构2的表面(在所示出的情况下，GaN表面层11的表面)为肖特基接触。此外，栅电极3具有设置在栅极开口 6A中的细栅部分(fine gate portion)3A (第一部分)和设置在细栅部分3A上以便向源电极4和漏电极5延伸并且与第一绝缘膜6的表面接触的栅上部分(over-gate portion)3B (第二部分)。导电膜7设置在第一绝缘膜6的表面的除布置栅上部分3B的区域和该区域附近的区域之外的区域上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，包括：化合物半导体堆结构，包括堆叠在半导体基板之上的多个化合物半导体层；第一绝缘膜，覆盖所述化合物半导体堆结构的表面；以及导电膜，设置在所述第一绝缘膜的表面上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：牧山刚三，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP