化合物半导体装置制造方法及图纸

一种化合物半导体装置，其具有：基板；半导体层叠结构，其包括形成在所述基板上方的由氮化物半导体构成的载流子传输层；形成于所述半导体层叠结构上方的栅电极、源电极和漏电极；绝缘膜，其位于所述半导体层叠结构上方，且形成在栅电极与源电极之间、以及栅电极与漏电极之间；所述绝缘膜中的、形成在栅电极与源电极之间、以及栅电极与漏电极之间的开口；以及填入所述开口的氧化铝膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一般半导体装置，尤其涉及使用氮化物半导体的高输出场效应晶体管。
技术介绍
以GaN、AlN、InN或它们的混合晶体为代表的氮化物半导体，因带隙(bandgap)大， 所以被用作短波长发光元件。另一方面，这种带隙大的氮化物半导体在高电场下也不会产生击穿，所以在高输出电子元件中的应用也受到关注。关于这种高输出电子元件，可以列举高输出场效应晶体管、尤其高输出HEMT。在使用这种氮化物半导体的高输出电子元件中，以更高输出动作为目标，正在尝试进一步降低栅漏电流。图1表示把基于本专利技术的相关技术的GaN设为电子传输层的高输出HEMTlO的结构。参照图1，HEMTlO形成于半绝缘性SiC基板11上，在所述SiC基板12上，利用非掺杂GaN构成的电子传输层12形成为外延。在所述电子传输层12上，隔着非掺杂AlGaN隔层13，利用η型AKiaN构成的电子供给层14形成为外延，在所述电子供给层14上，η型GaN层15形成为外延。并且，伴随所述电子供给层14的形成，在所述电子传输层12中，沿着与所述隔层13的界面形成二维电子气体UDEG) 12Α。另外，在所述η型GaN层15上形成有层叠了用于形成肖特基结 (schottkyjunction)的Ni电极膜16A、和其上的低电阻Au膜16B的栅电极16，且在所述栅电极16的两侧，为了直接接触所述电子供给层14，使层叠了 Ti膜和Al膜的欧姆电极17A、 17B远离所述栅电极16，分别形成为源电极和漏电极。另外，为了覆盖所述η型GaN层15的外露表面，形成有利用SiN等构成的钝化膜 18。在图示的例子中，所述钝化膜18覆盖欧姆电极17Α、17Β，并紧密接触所述栅电极16的侧壁面。根据这种结构，利用所述AKiaN构成的电子供给层14被不含铝的η型GaN层15 覆盖，所以能够抑制因所述电子供给层14的表面中的铝的氧化导致的界面态的形成，抑制传递该界面态的漏电流，能够使所述HEMTlO以高输出动作。 另一方面，近年来要求使用了这种GaN等氮化物半导体的高输出HEMT以更高输出动作，为了满足这种要求，需要进一步抑制在这种高输出HEMT中产生的漏电流、尤其在栅极-漏极之间产生的漏电流。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面提供一种场效应晶体管，该场效应晶体管包括半导体层叠结构，其包括由氮化物半导体构成的载流子传输层；栅电极，其与所述载流子传输层中的沟道区域对应地形成于所述半导体层叠结构上，并在第一侧具有第一侧壁面，在第二侧具有第二侧壁面；绝缘膜，其直接形成于所述栅电极上，覆盖所述第一侧壁面和第二侧壁面中至少一方；第一欧姆电极，其形成于所述半导体层叠结构上的所述栅电极的所述第一侧； 第二欧姆电极，其形成于所述半导体层叠结构上的所述栅电极的所述第二侧；和钝化膜，其包括第一部分和第二部分，该第一部分从所述第一欧姆电极朝向所述栅电极延伸，以便覆盖所述半导体层叠结构的表面中的所述第一欧姆电极与所述栅电极之间的区域，该第二部分从所述第二欧姆电极朝向所述栅电极延伸，以便覆盖所述半导体层叠结构的表面中的所述第二欧姆电极与所述栅电极之间的区域，所述绝缘膜至少与所述第一和第二钝化膜部分接触、且具有与所述钝化膜不同的成分。根据本专利技术的其他方面提供一种场效应晶体管的制造方法，该场效应晶体管在包括载流子传输层的半导体结构上具有栅电极、源电极和漏电极，所述制造方法包括执行以下处理的步骤在所述半导体层叠结构上形成所述栅电极；在所述半导体层叠结构上形成覆盖所述栅电极的钝化膜；在所述钝化膜中形成用于露出所述栅电极的开口部；以及在所述露出的栅电极上形成成分与所述钝化膜不同的绝缘膜，以便所述绝缘膜至少覆盖所述栅电极的侧壁面中、面向所述漏电极的一侧的侧壁面。根据本专利技术的其他方面提供一种场效应晶体管的制造方法，该场效应晶体管在包括载流子传输层的半导体结构上具有栅电极、源电极和漏电极，所述制造方法包括执行以下处理的步骤在所述半导体层叠结构上形成所述栅电极；在所述露出的栅电极上形成绝缘膜，以便所述绝缘膜至少覆盖所述栅电极的侧壁面中、面向所述漏电极的一侧的侧壁面； 以及在所述半导体层叠结构上形成成分与所述绝缘膜不同的钝化膜，以便覆盖形成有所述绝缘膜的所述栅电极。根据本专利技术，在把氮化物半导体作为载流子传输层的高输出场效应晶体管中，至少在漏电极的一侧，利用成分与钝化膜不同的绝缘膜覆盖栅电极侧壁面，从而可以有效地抑制产生于栅电极和漏极区域之间的栅极漏电流。附图说明图1是表示基于本专利技术的相关技术的HEMT的结构的图。图2是表示本专利技术的第1实施方式涉及的HEMT的结构的图。 图3A是表示图2中的HEMT的栅极-漏极间漏电流特性的图。图:3B是表示图1中的HEMT的栅极-漏极间漏电流特性的图。 图4A是表示图2中的HEMT的制造步骤的图(之一)。图4B是表示图2中的HEMT的制造步骤的图(之二)。 图4C是表示图2中的HEMT的制造步骤的图(之三)。 图4D是表示图2中的HEMT的制造步骤的图(之四)。 图4E是表示图2中的HEMT的制造步骤的图(之五)。 图4F是表示图2中的HEMT的制造步骤的图(之六)。图5是表示图2中的HEMT的一个变形例的图。图6是表示图2中的HEMT的其他变形例的图。图7是表示本专利技术的第2实施方式涉及的HEMT的结构的图。图8A是表示图7中的HEMT的制造步骤的图(之一)。图8B是表示图7中的HEMT的制造步骤的图(之二)。图8C是表示图7中的HEMT的制造步骤的图(之三)。图9是表示图7中的HEMT的一个变形例的图。图10是表示图7中的HEMT的其他变形例的图。标号说明10、20、40 HEMT ；11,21,41 半绝缘性 SiC 基板；12、22、42 GaN 电子传输层；12A、 22A、42A二维电子气体；13、23、43 AlGaN 隔层；14、M、44 AWaN 电子供给层；15、25、45 GaN层；16,26,46 栅电极；16A、26ANi 层；16B、26BAu层；17A、27A、47A源电极；17B、27B、47B 漏电极；18、28、49钝化膜；28A、28B钝化膜部分；28a、28b钝化膜端面；29、48绝缘膜。具体实施例方式[第1实施方式]图2表示本专利技术的第1实施方式涉及的高输出场效应晶体管20的结构。参照图2，高输出场效应晶体管20是形成于半绝缘性SiC基板21上的HEMT，在所述SiC基板21上，利用非掺杂GaN构成的电子传输层22形成为例如3 μ m厚的外延。在所述电子传输层22上，隔着例如厚度为5nm的非掺杂AlGaN隔层23，利用η型 AlGaN构成的、利用Si掺杂成电子浓度为5Χ IO18CnT3的、例如厚度为30nm的电子供给层 M形成为外延，在所述电子供给层M上，η型GaN层25形成为外延。并且，伴随所述电子供给层M的形成，在所述电子传输层22中，沿着与所述隔层23的界面形成二维电子气体 (2DEG)22A0另外，在所述η型GaN层25上形成有层叠了用于形成肖特基结的Ni电极膜2&h、 和其上的低电阻Au膜26B的栅电极沈，在所述栅电极沈的两侧，为了直接接触所述电子供给层对，层叠了 Ti膜和Al膜的欧姆电极27A、27B远离所述栅电极沈，分别形成为本文档来自技高网...

【技术保护点】
之间、以及栅电极与漏电极之间；所述绝缘膜中的、形成在栅电极与源电极之间、以及栅电极与漏电极之间的开口；以及填入所述开口的氧化铝膜。１．一种化合物半导体装置，其特征在于，具有：基板；半导体层叠结构，其包括形成在所述基板上方的由氮化物半导体构成的载流子传输层；形成于所述半导体层叠结构上方的栅电极、源电极和漏电极；绝缘膜，其位于所述半导体层叠结构上方，且形成在栅电极与源电极

【技术特征摘要】
1.一种化合物半导体装置，其特征在于，具有 基板；半导体层叠结构，其包括形成在所述基板上方的由氮化物半导体构成的载流子传输层；形成于所述半导体层叠结构上方的栅电极、源电极和漏电极； 绝缘膜，其位于所述半导体层叠结构上方，且形成在栅电极与源电极之间、以及栅电极与漏电极之间；所述绝缘膜中的、形成在栅电极与源电极之间、以及栅电极与漏电极之间的开口 ；以及填入所述开口的氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：多木俊裕，冈本直哉，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP