氮化物基半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及氮化物基半导体器件及其制造方法。通过在势垒层上形成SixC1-xN功能层，氮化物基半导体器件可以改善势垒层的表面粗糙度，并且可以通过（例如）抑制铝（Al）和氧（O）在势垒层上彼此结合来降低表面泄漏电流。此外，当与其中势垒层和电极彼此直接接触的结构相比时，其中在势垒层和电极之间形成有所述SixC1-xN功能层的结构中的势垒可相对较低。因此，可以降低工作电压从而提高电流密度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。更具体而言，本专利技术涉及可以改善势垒层的表面粗糙度、并且可以通过(例如)抑制铝(Al)和氧(0)的彼此结合来降低表面泄漏电流的。
技术介绍
随着信息通讯技术的全球性大发展，用于高速大容量信号通讯的通讯技术已经得到迅速发展。特别是，随着对个人移动电话(PCS)、卫星通讯、军事雷达、广播通讯、通讯中继等无线通讯技术的需求的提高，对微波频段和毫米波频段的高速信息通讯系统所需的电力电子器件的需求也已经提高。因此，人们正积极致力于对高功率电子器件和功耗进行研究。特别是，由于GaN基氮化物半导体具有有利的性质，例如具有高能隙、高热稳定性、高化学稳定性和高电子饱和速度(例如为大约3X IO7厘米每秒(cm/sec))，因此，所述氮化物半导体可以被容易地用作照明器件和高频高功率电子器件。因此，在全世界范围内，人们正积极致力于研究该氮化物半导体。基于GaN基氮化物半导体的电子器件可具有多种优势，例如，高击穿电场(例如为大约3X IO6伏特每厘米(V/cm))、最大的电流密度、稳定的高温工作性、高导热性等。由(例如)招镓氮化物(AlGaN)和氮化镓(GaN)异质结形成的异质结构场效应晶体管(heterostructurefIeld effect transistor,HFET)在结界面(junction interface)处具有高的能带不连续性，因此，在该界面处可释放出高密度的电子，由此电子迁移率可提高。因此，HFET可用作高功率器件。在制造AlGaN/GaN HFET和肖特基势垒二极管(SBD)时，在金属和半导体的结合处，具有欧姆特性的欧姆电极和具有肖特基特性的肖特基电极是重要的。欧姆电极可以指其中电流可在电极和半导体之间自由转移的电极。肖特基电极可具有的特征在于:电流不可反向流动。为了改善AlGaN/GaN HFET和SBD的特性，沟道层的电子迁移率应当高，欧姆接触电阻应当低，并且肖特基电极的肖特基势垒高度应当高。然而，在具有高电子迁移率的AlGaN/GaN HFET结构中，具有相对较高的肖特基势垒高度的肖特基结可能具有这样的缺点:由于AlGaN表面不稳定，所以沿表面流动的泄漏电流可能会使器件性能降低。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供了一种，该可以改善势垒层的表面粗糙度，并且可以通过(例如)抑制铝(Al)和氧(0)的彼此结合来降低表面泄漏电流。根据本专利技术的一个方面，提供了一种氮化物基半导体器件，其包括:衬底；在所述衬底上形成的氮化镓(GaN)层；在所述GaN层上形成的势垒层，所述势垒层具有与所述GaN层不同的带隙能；以及在所述势垒层上形成的硅碳氮化物(SixChN)功能层。所述SixChN功能层中的X的值可以在0〈x〈l的范围内。所述SixCVxN功能层中的SixCVxN可以对应于单晶Six(VxN、多晶SixU和无定形SixCpxN中的至少一种。所述SixCVxN功能层的厚度可以在0.1纳米(nm)至IOOnm的范围内。所述势垒层可以包含至少一层由具有式I的材料形成的层:AlyInzGa1^yN,其中0.1彡y彡I并且0彡z彡0.3。可以在所述势垒层上形成低温GaN层。“低温GaN层”是指在低温下生长成的GaN层，尤其是在500°C和650°C之间的温度下生长成的GaN层。所述衬底可以由选自由蓝宝石、硅(Si)、氮化铝(A1N)、碳化硅(SiC)和GaN组成的组中的一种形成。所述氮化物 基半导体器件可以为正常开启器件、正常关断器件和肖特基势垒二极管中的任意一种。 所述肖特基势垒二极管中的欧姆电极可以由选自由铬(Cr )、Al、钽(Ta)、钛(Ti )、金(Au)、镍(Ni)和钼(Pt)组成的组中的材料形成。所述肖特基势垒二极管中的肖特基电极可以由选自由N1、Au、铜铟氧化物(CuInO2),铟锡氧化物(ITO)、Pt、以及它们的合金组成的组中的材料形成。本专利技术的另一个方面还提供了一种制造氮化物基半导体器件的方法，该方法包括:在衬底上形成GaN层；在所述GaN层上形成与所述GaN层具有不同的带隙能的势垒层；以及在所述势垒层上形成SixC1J功能层。在形成所述SixC1J功能层的过程中，可以使用四溴甲烷(CBr4)作为碳(C)源，可以使用二叔丁基硅烷(DTBSI)作为Si源，并且可以使用氨(NH3)作为氮(N)源。可以利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法通过原位工艺(in-situ process)形成所述SixCVxN功能层。所述SixCVxN功能层中的X的值可以在0〈x〈l的范围内。所述SixCVxN功能层中的SixCVxN可以对应于单晶Six(VxN、多晶SixU和无定形SixCpxN中的至少一种。所述SixCVxN功能层的厚度可以在0.1nm至IOOnm的范围内。所述势垒层可以包含至少一层由具有式I的材料形成的层:AlyInzGa1^yN,其中0.1彡y彡I并且0彡z彡0.3。本专利技术的另一个方面提供了一种氮化物基半导体器件，其包括:衬底；在所述衬底上形成的氮化物半导体层；在所述氮化物半导体层上形成的势垒层，所述势垒层具有与所述氮化物半导体层不同的带隙能；以及在所述势垒层上形成的硅碳氮化物(SixChN)功能层。所述SixCVxN功能层中的X的值可以在0〈x〈l的范围内。“在衬底上形成的氮化物半导体层”是在衬底上形成的缓冲层或沟道层，所述氮化物半导体层除了可以是GaN以外，也可以是在衬底上形成例如InN、AIN、AlGaN, GaInN,AlInGaN。可以在所述势垒层上形成低温GaN层和p-型氮化物半导体层中至少之一。所述SixChN功能层可以在所述的低温GaN层和P-型氮化物半导体层中至少之一上形成。所述SixCVxN功能层可以直接在所述势垒层上形成。 附图说明通过以下对示例性实施方案的说明并结合以下附图，本专利技术的这些和/或其它方面、特征和优点将变得明显，并且更加容易理解。图1为示出本专利技术实施方案的氮化物基半导体器件的结构的横截面图；图2A为本专利技术实施方案的氮化物基半导体器件的一部分的透射电子显微镜(TEM)照片；图2B为示出根据本专利技术的实施方案，对原子组成进行测量而获得的数据的曲线图；图3A是在比较例(常规技术)的不具有硅碳氮化物(SixCVxN)功能层的氮化物基半导体器件中，势垒层的表面的原子力显微镜(AFM)照片；图3B是在本专利技术实施方案的包括SixCVxN功能层的氮化物基半导体器件中，势垒层的表面的AFM照片；图4A为示出在比较例(常规技术)的不具有SixCVxN功能层的氮化物基半导体器件中，利用传输线测量(TLM)模型测得的电流-电压(1-V)特性的曲线图；图4B为示出在本专利技术实施方案的包括SixChN功能层的氮化物基半导体器件中，利用TLM模型测得的1-V特性的曲线图；图5为示出对比较例的不具有SixChN功能层的肖特基势垒二极管进行测量获得的正向1-V特性、以及对本专利技术实施方案的包括SixChN功能层的肖特基势垒二极管进行测量获得的正向1-V特性的曲线图；以及图6为示出比较例中不具有SixChN功能层的肖特基势垒二极管的泄漏电流特性和本专利技术实施方案的包括SixChN功能层的肖特基势垒二极管的泄漏电流特性的曲线图。具体实施方案现在将详细涉及本专利技术的示例性实施方案，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物基半导体器件，其包括：衬底；在所述衬底上形成的氮化镓（GaN）层；在所述GaN层上形成的势垒层，所述势垒层具有与所述GaN层不同的带隙能；和在所述势垒层上形成的硅碳氮化物（SixC1?xN）功能层，其中所述SixC1?xN功能层中的x的值在0

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李哉勋，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：