化合物半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的化合物半导体装置设有第1电极（3）、在第1电极（3）的上方形成的本征第1化合物半导体层（1）、在第1化合物半导体层（1）上形成且带隙比第1化合物半导体层（1）小的第2化合物半导体层（2）以及在第2化合物半导体层（2）的上方形成的第2电极（4）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的化合物半导体装置设有第1电极（3）、在第1电极（3）的上方形成的本征第1化合物半导体层（1）、在第1化合物半导体层（1）上形成且带隙比第1化合物半导体层（1）小的第2化合物半导体层（2）以及在第2化合物半导体层（2）的上方形成的第2电极（4）。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
以往，一直在研究基板的上方利用晶体生长形成AlGaN层和GaN层，GaN层作为电子渡越层发挥功能的高电子迁移率晶体管(HEMT:high electron mobility transistor)。GaN的带隙为3.4eV，比Si的带隙(1.1eV)和GaAs的带隙(1.4eV)都大。因此，GaN系的HEMT的耐压高，有望用作汽车用等高耐压电力器件。另一方面，Si系的场效应晶体管中必然存在体二极管。体二极管以呈反并联的方式与晶体管连接，即使产生短时间的模电压(die voltage)(电涌)也会通过发生雪崩击穿而具有充分的电涌耐受性。 但是，在GaN系的HEMT中，必然不存在这样的体二极管，产生电涌时将发生故障等。以往作为电涌对策元件使用压敏电阻和RC电涌吸收电路等。然而，由于在这些电涌对策元件中寄生有大的电容，所以发热变大或HEMT的动作变迟缓。大的发热将导致动作效率的降低，HEMT的动作速度的延迟将导致开关元件的开关损耗。另外，在HEMT的通常的动作中直通电流易于流过这些元件，所以消耗电力变大。另夕卜，由于HEMT的动作速度比这些电涌对策元件快,所以即便使用电涌对策元件,有时在电涌对策元件进行动作之前电流就会流过HEMT。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2002 - 252552号公报专利文献2:日本特开2009 - 164158号公报专利文献3:日本特开2009 - 4398号公报。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供能够在抑制寄生电容的增加的同时抑制电涌的影响的。在化合物半导体装置的一个方式中，设置有--第I电极；在上述第I电极的上方形成的本征(intrinsic)的第I化合物半导体层；在上述第I化合物半导体层上形成且带隙比上述第I化合物半导体层小的第2化合物半导体层；以及，在上述第2化合物半导体层的上方形成的第2电极。在化合物半导体装置的其他的一个方式中，设置有:导电性基板；在上述导电性基板的上方形成的本征第I化合物半导体层；在上述第I化合物半导体层上形成且带隙比上述第I化合物半导体层小的、作为电子渡越层的第2化合物半导体层；在上述第2化合物半导体层的上方形成的电子供给层；以及，在上述电子供给层的上方形成的源电极、栅电极以及漏电极。上述导电性基板与上述漏电极相互连接。在化合物半导体装置的制造方法的一个方式中，在第I电极的上方形成本征第I化合物半导体层，在上述第I化合物半导体层上形成带隙比上述第I化合物半导体层小的第2化合物半导体层。另外，在上述第2化合物半导体层的上方形成第2电极。根据上述的化合物半导体装置等，由于本征第I化合物半导体层和第2化合物半导体层的带隙的关系适当，所以能够在抑制寄生电容的增加的同时抑制电涌的影响。【专利附图】【附图说明】图1是表示第I实施方式的化合物半导体装置的结构的剖视图。图2A是表示不施加电压时的传导带的图。图2B是表示施加规定的电压时的传导带的图。图3是表示电极间电压与电容的关系的图。图4是表示开关电路的构成的例子的图。图5是表示开关电路的动作的例子的图。图6是表示第I实施方式的变形例的剖视图。图7是表示第I实施方式的其他的变形例的剖视图。图8A是表示制造电涌对策元件的方法的剖视图。图8B是接着图8A表示制造电涌对策元件的方法的剖视图。图9是表示MOCVD装置的构成的图。图10是表示第2实施方式的化合物半导体装置的结构的剖视图。图11是表示第2实施方式的化合物半导体装置的结构的俯视图。图12A是表示制造第2实施方式的化合物半导体装置的方法的剖视图。图12B是接着图12A表示制造化合物半导体装置的方法的剖视图。图12C是接着图12B表示制造化合物半导体装置的方法的剖视图。【具体实施方式】以下，参照添加的附图对实施方式进行具体说明。(第I实施方式)首先，对第I实施方式进行说明。图1是表示第I实施方式的化合物半导体装置(电涌对策元件)的结构的剖视图。在第I实施方式的电涌对策元件10中，如图1所示，在电极3的上方形成本征化合物半导体层1，在化合物半导体层I上，形成带隙比化合物半导体层I小的化合物半导体层2，在化合物半导体层2的上方形成电极4。例如，化合物半导体层I含有AlN或者AlGaN，化合物半导体层2含有GaN。例如，化合物半导体层I比化合物半导体层2薄，化合物半导体层I的厚度为Inm?IOOOnm左右,化合物半导体层2的厚度为IOnm?IOOOOnm左右。在该电涌对策元件10中，在电极3和电极4之间不施加电压的情况下，如图2A所示，化合物半导体层I和化合物半导体层2的传导带比费米能级高，化合物半导体层I和化合物半导体层2作为电容绝缘膜发挥功能。另外，若对电极3施加比电极4高的电位，则化合物半导体层2的传导带降低。而且，若对电极3施加比电极4高出一定值的电位，则如图2B所示，化合物半导体层I和化合物半导体层2的边界的传导带降低至费米能级，仅化合物半导体层2作为电容绝缘膜发挥功能。换言之，电极3和电极4之间的电位差到达某个值时，电极3和电极4之间的电容的有效距离急剧减少，电涌耐受量增大。例如，如图3所示，如果电极3和电极4之间的电位差(电极间电压)小于一定阈值(约550V)，则电极3和电极4之间的电容极小。另一方面，电极3和电极4之间的电位差为阈值以上时，电极3和电极4之间的电容急剧增加，电涌耐受量增大。如图4所示，电涌对策元件10例如可以与用作开关电路的开关元件的HEMTll连接而使用。即，将电涌对策元件10的电极3连接到在供给电源电压的端子和接地端子之间连接的HEMTll的漏极，在源极连接电极4即可。在这样构成的开关电路中，如图5所示，将重复作为开关元件的HEMTll的开和关。从开切换为关时，因寄生于开关电路的感应器12的影响而产生电涌，但HEMTll的动作速度不变差，电涌对策元件10的电容迅速增加。因此，能够抑制伴随电涌产生的信号波形的延迟(rounding)。这样，根据第I实施方式，在HEMTll通常动作时，电流不易流过电涌对策元件10，能够抑制发热和消耗电力的增大。因此，能够使HEMTll以高效率进行动作。另外，也可维持HEMTll的高速动作。而且，在流入过大的电涌的情况下，能够恰当地保护HEMT11。应予说明，优选化合物半导体层2的至少一部分掺杂有P型。这是因为若掺杂有P型的杂质，则能够得到更高的耐压。应予说明，如图6所示，在电极3与化合物半导体层I之间，可以形成带隙比化合物半导体层I小的化合物半导体层5。例如，化合物半导体层5含有η型或者本征GaN。另夕卜，例如，化合物半导体层5的厚度为Inm?5000nm左右。可根据化合物半导体层5的厚度和杂质浓度分布，调整使电涌对策元件的电容急剧变化的电极间电压、动作速度等。另外，如图7所示，作为电极3，可使用包含导电性基板3a、导电性缓冲层3b以及接触层3c的层叠体，作为电极4，可使用接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：今田忠纮，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：
国别省市：