[发明专利]化合物半导体器件及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于在2010年12月2日提交的申请号为2010-269663的在先日本专利申请并要求该申请的优先权，其全部内容通过引用的方式并入此处。

技术领域

本公开文本的实施例涉及一种化合物半导体器件及其制造方法。

背景技术

已经开发出了这样一种化合物半导体器件，其中在基底的上方形成有氮化镓(GaN)层和氮化铝镓(AlGaN)层，并且GaN层用作电子传输层。一种这样的化合物半导体器件包括GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)。

GaN具有优良的电气特性。例如，由于GaN具有高饱和电子速率和宽带隙，因而其具有高击穿电压特性。GaN还具有纤维锌矿(wurtzite)晶体结构和沿平行于c轴的<0001>方向的极性。而且，利用GaN层和AlGaN层的异质结构，由于两个层的晶格变形而在AlGaN层中感生压电极化，结果在GaN层与AlGaN之间的界面处产生了高浓度的二维电子气(2DEG)。由于上述原因，作为高频器件和用于电力的器件的材料，GaN已备受关注。

在GaN基HEMT的制造过程中，通过金属有机气相外延(MOVPE)方法形成诸如GaN层、AlGaN层以及氮化铝(AlN)层等的化合物半导体层。然而，不同材料的化合物半导体层之间以及化合物半导体层与基底之间的晶格常数不同，使得变形随着化合物半导体层变厚而增大，这样，在化合物半导体层中可能形成裂痕。因此，难以形成具有适当厚度以提供理想特性的化合物半导体层。

考虑到这些问题，存在这样一种已知结构，其中缓冲层设置在基底和电子传输层之间。例如，存在这样的结构，其中构成缓冲层的AlGaN的铝(Al)含量从底部起连续增加。在这种结构中，由于所述缓冲层，变形减小。

然而，即使在包括上述提及的缓冲层的现有GaN基HEMT中，也常常在化合物半导体层中发现裂痕。

在国际公开第WO2004/066393号和未审查的日本专利申请公开第2007-258406号中公开了相关技术。

发明内容

为了解决现有技术的问题，根据本发明的一个方案，一种化合物半导体器件包括：基底；初始层，在基底的上方形成；以及核心层，在初始层的上方形成且包含III-V族化合物半导体。初始层是核心层中所包含的III-V族化合物半导体的III族原子的层。

根据本发明的另一个方案，一种化合物半导体器件包括：基底；成核层，在基底的上方形成；缓冲层，在成核层的上方形成；电子传输层，在缓冲层的上方形成；以及电子供应层，在电子传输层的上方形成。成核层和电子传输层中的至少一个包括初始层和核心层，该核心层在初始层的上方形成且包含III-V族化合物半导体。初始层是核心层中所包含的III-V族化合物半导体的III族原子的层。

根据本发明的又一个方案，一种化合物半导体器件的制造方法包括：在基底的上方形成初始层；以及在初始层的上方形成包含III-V族化合物半导体的核心层。初始层是核心层中所包含的III-V族化合物半导体的III族原子的层。

根据本发明的再一个方案，一种化合物半导体器件的制造方法包括：在基底的上方形成成核层；在成核层的上方形成缓冲层；在缓冲层的上方形成电子传输层；以及在电子传输层的上方形成电子供应层。成核层和电子传输层中的至少一个包括初始层和核心层，该核心层在初始层的上方形成且包含III-V族化合物半导体。初始层是核心层中所包含的III-V族化合物半导体的III族原子的层。

本发明可降低形成裂痕的可能性和/或可以防止形成裂痕，并使更高的电子迁移率变得可实现。

本发明的目的和优点将至少通过权利要求中特别指出的元件、特征以及组合来实现和获得。

应当理解，前述的大致描述和随后的详细描述都是示例性和解释性的，并不是对如同权利要求所要求保护的本发明的限制。

附图说明

图1A和图1B为示出根据第一实施例的化合物半导体器件的制造方法的剖视图；

图2A和图2B为示出根据第二实施例的GaN基HEMT的结构的示意图；

图3A至图3E为示出根据第二实施例的GaN基HEMT的制造方法的剖视图；

图4为示出第二实施例的变型的剖视图；

图5为示出高功率放大器的外型的示意图；

图6A示出了功率因数校正(PFC)电路；以及

图6B示出了电源器件。

具体实施方式