半导体器件及制造半导体器件的方法技术

一种半导体器件，具有第一半导体层(21)和第二半导体层(22)。第一半导体层(21)是由氧化镓基半导体制成的n型层。第二半导体层(22)由氧化镓基半导体制成，与第一半导体层(21)接触，并且是电活性施主浓度高于第一半导体层(21)的电活性施主浓度的n型层。第一半导体层(21)的施主浓度与第二半导体层(22)的施主浓度之间的差小于第一半导体层(21)的电活性施主浓度与第二半导体层(22)的电活性施主浓度之间的差。之间的差。之间的差。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及制造半导体器件的方法


[0001]本文公开的技术涉及一种半导体器件和用于制造所述半导体器件的方法。

技术介绍

[0002]专利文献1公开了一种由氧化镓基半导体制成的半导体器件。该半导体器件具有n型半导体层和i型半导体层。i型半导体层通过化学气相沉积(chemical vapor deposition，简称CVD)形成在n型半导体层上。i型半导体层中的施主(donor)浓度低于n型半导体层中的施主浓度。
[0003]现有技术文献
[0004][专利文献][0005][专利文献1]JP 2019
‑
041107 A

技术实现思路

[0006]在如专利文献1中的氧化镓基半导体中，在半导体层的界面很容易产生裂纹。此外，在专利文献1的半导体器件中，施主浓度高的n型半导体层与施主浓度低的i型半导体层之间的晶格常数(lattice constant)的差很大。由于晶格常数显著不同的半导体层彼此接触，因此在n型半导体层和i型半导体层之间的界面处产生高应力。因此，在专利文献1的半导体器件中，在n型半导体层与i型半导体层的界面处很可能产生裂纹。例如，在半导体器件的制造过程或使用过程中，当半导体基底的温度发生变化时，n型半导体层与i型半导体层之间的界面处可能会产生裂纹。本实施例提出了一种用于对在由氧化镓基半导体制成的半导体器件中具有不同载流子浓度的两个半导体层之间的界面处的裂纹进行抑制的技术。
[0007]本实施例中公开的半导体器件具有第一半导体层和第二半导体层。所述第一半导体层是由氧化镓基半导体制成的n型半导体层。所述第二半导体层由氧化镓基半导体制成，与所述第一半导体层接触，并且是电活性施主浓度高于所述第一半导体层的电活性施主浓度的n型半导体层。所述第一半导体层的施主浓度与所述第二半导体层的施主浓度之间的差小于所述第一半导体层的电活性施主浓度与所述第二半导体层的电活性施主浓度之间的差。
[0008]所述氧化镓基半导体是由包括镓和氧的化合物制成的半导体。所述氧化镓基半导体包括例如Ga2O3、(InAlGa)2O3等。
[0009]此外，所述电活性施主浓度是指包含在所述半导体中的施主之中电活性施主的浓度。
[0010]此外，在本实施例中，“所述第一半导体层的施主浓度与所述第二半导体层的施主浓度之间的差”和“所述第一半导体层的电活性施主浓度与所述第二半导体层的电活性施主浓度之间的差”是指差值的绝对值。
[0011]在该半导体器件中，所述第二半导体层中的电活性施主的浓度高于所述第一半导体层中的电活性施主的浓度。因此，所述第二半导体层的载流子浓度高于所述第一半导体
层的载流子浓度。即，该半导体器件具有这样的结构，即，具有不同载流子浓度的第一半导体层和第二半导体层彼此接触。此外，在该半导体器件中，所述第一半导体层的施主浓度与所述第二半导体层的施主浓度之间的差小于所述第一半导体层的电活性施主浓度与所述第二半导体层的电活性施主浓度之间的差。即，所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的施主浓度的差不像它们之间的电活性施主浓度的差那样大。因此，所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的晶格常数的差较小。因此，在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的界面处产生的应力小。因此，抑制了在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的界面处产生裂纹。这样，通过在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间提供电活性施主浓度差同时减小它们之间的施主浓度差，提供在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的载流子浓度差，并且能够抑制在它们之间的界面处产生的应力。
附图说明
[0012]本公开的上述和其他目的、特征和优点将通过参考附图做出的以下详细描述而变得更加明显。在附图中：
[0013]图1是半导体器件10的横截面图；
[0014]图2是显示半导体基底12中的施主浓度和电活性施主浓度(electrically active donor concentration)在堆叠方向上的分布图；
[0015]图3是显示第一实施例的制造方法的流程图；
[0016]图4是在处理前半导体基底12的横截面图以及显示在堆叠方向上施主浓度和电活性施主浓度的分布图；
[0017]图5是显示由退火引起的电活性施主浓度的变化的图；
[0018]图6是显示第二实施例的制造方法的流程图；
[0019]图7是显示第三实施例的制造方法的流程图；
[0020]图8是显示比较例的半导体基底中的施主浓度和电活性施主浓度在堆叠方向上的分布图；
[0021]图9是显示将本实施例的结构应用于结势垒肖特基二极管(junction barrier Schottky diode)的示例的横截面图；
[0022]图10是显示将本实施例的结构应用于pn结二极管的示例的横截面图；和
[0023]图11是显示将本实施例的结构应用于MOSFET的示例的横截面图。
具体实施方式
[0024]下面列出了本文公开的技术元素。以下技术元素是独立地有用的。
[0025]在本实施例公开的示例性半导体器件中，第一半导体层可包括与第二半导体层接触的过渡层，以及与所述过渡层接触并通过所述过渡层与所述第二半导体层隔开的漂移层(drift layer)。第二半导体层的电活性施主浓度可以是1
×
10
18
/cm3或更高。过渡层中的电活性施主浓度可以小于1
×
10
18
/cm3。漂移层的电活性施主浓度可以小于过渡层的电活性施主浓度。过渡层中电活性施主的浓度可以分布为使得从第二半导体层朝向漂移层减小。在第二半导体层、过渡层和漂移层的堆叠方向上，过渡层中电活性施主的浓度的变化率可以为每1μm 1
×
10
15
/cm3或更大。在堆叠方向上，漂移层中电活性施主浓度的变化率可以小于
每1μm 1
×
10
15
/cm3。过渡层的厚度可以是0.1μm或更大。
[0026]通过提供厚过渡层并且在该厚过渡层中在第一半导体层与第二半导体层之间的界面处电活性施主的浓度以这种方式变化，在第一半导体层与第二半导体层之间的界面处产生的应力被更有效的抑制。
[0027]本实施例中公开的示例的半导体器件可以通过下述制造方法制造。该制造方法可包括通过对由氧化镓基半导体制成的n型半导体基底进行退火来降低半导体基底的一部分中的电活性施主的浓度的步骤。在该步骤中，在半导体基底中可形成第一半导体层和第二半导体层，其中所述第一半导体层包括电活性施主浓度降低的区域，并且第二半导体层具有比第一半导体层更高的电活性施主浓度且与第一半导体层接触。
[0028]根据该制造方法，第一半导体层的施主浓度与第二半导体层的施主浓度之间的差能够减小到小于第一半导体层的电活性施主浓度与第二半导体层的电活性施主浓度之间的差。因此，能够抑制第一半导体层与第二半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，包括：第一半导体层(21)，其具有N导电类型并且由氧化镓基半导体制成；和第二半导体层(22)，其由氧化镓基半导体制成，与所述第一半导体层(21)接触，并且具有电活性施主浓度高于所述第一半导体层(21)的电活性施主浓度的N导电类型，其中：所述第一半导体层(21)的施主浓度与所述第二半导体层(22)的施主浓度之间的差小于所述第一半导体层(21)的电活性施主浓度与所述第二半导体层(22)的电活性施主浓度之间的差。2.根据权利要求1的半导体器件，其中：所述第一半导体层(21)包括：过渡层(24)，其与所述第二半导体层(22)接触；和漂移层(26)，其与所述过渡层(24)接触并通过所述过渡层(24)与所述第二半导体层(22)隔开；所述第二半导体层(22)的电活性施主浓度为1
×
10
18
/cm3或更高；所述过渡层(24)中的电活性施主浓度小于1
×
10
18
/cm3；所述漂移层(26)的电活性施主浓度小于所述过渡层(24)的电活性施主浓度；所述过渡层(24)中的电活性施主浓度被分布为从所述第二半导体层(22)朝向所述漂移层(26)降低；在所述第二半导体层(22)、所述过渡层(24)和所述漂移层(26)的堆叠方向上，所述过渡层(24)中的电活性施主浓度的变化率为每1μm 1
×
10
15
/cm3或更大；在所述堆叠方向上，所述漂移层(26)中的电活性施主浓度的变化率小于每1μm 1
×
10
15
/cm3；和所述过渡层(24)...

【专利技术属性】
技术研发人员：三宅裕树，
申请(专利权)人：未来瞻科技株式会社丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：