[发明专利]化合物半导体器件、制造器件的方法和电气器件

说明书

技术领域

该公开涉及化合物半导体器件、制造器件的方法和电气器件。

背景技术

以高饱和电子速率、宽带隙等为特征的氮化物半导体器件可用作高压和高输出半导体器件。氮化物半导体器件可包括场效应晶体管和高电子迁移率晶体管(HEMTs)，例如，包括GaN电子传输层的AlGaN/GaNHEMT，并且也可包括AlGaN电子供给层。AlGaN/GaN HEMT的AlGaN可承受因GaN与AlGaN之间晶格常数差造成的畸变。高浓度的二维电子气(2DEG)可基于AlGaN的压电极化和自发极化而获得。

GaN的带隙可为3.4eV，其大于Si的带隙(1.1eV)或GaAs的带隙(1.4eV)，并且GaN可具有高击穿电场强度。由于GaN具有高饱和电子速率，所以GaN可用在用于在高压下操作的高输出电源的半导体器件中。氮化物半导体器件可用在用于电动车辆的高效开关元件、高电压高输出器件等当中。

例如，日本特许公开专利公报No.2000-252299中公开了相关技术。

当氮化物半导体器件用在电源中时，氮化物半导体器件可配置为具有低损耗和高击穿电压的常闭(增强型)器件，其中当栅电压断开时，电流不流动。例如，在常闭模式中在高击穿电压下操作的HEMT可为包括栅电极下方的栅极绝缘膜的金属绝缘体半导体(MIS)型。栅极部分的电子供给层或电子传输层具有通过蚀刻形成的电极沟槽，以增大阈值。栅电极嵌入电极沟槽中，并且可减少电子传输层(栅极凹陷结构)中电子的数目。

电场集中可发生在MIS型HEMT的栅电极的一个端部中，并且电流崩塌特性可退化。栅极凹陷结构中，电场集中可能日益增多，并且电流崩塌特性可能退化。

发明内容

根据实施方案的一个方面，化合物半导体器件包括：化合物半导体多层结构；化合物半导体多层结构上的栅极绝缘膜；和栅电极，其中所述栅电极包括在所述栅极绝缘膜上的栅极基部和栅极伞部，并且所述栅极伞部的表面包括与化合物半导体多层结构的肖特基接触。

提供一种化合物半导体器件，其包括具有良好电流崩塌特性、器件效率和击穿电压的常闭模式MIS型器件，以及用于制造化合物半导体器件的方法。

本发明的额外有点和新颖特征部分上将在随后的具体实施方式部分得以阐述，并且部分在查阅下文时或在通过实践本发明的学习中，对于本领域技术人员将变得更明显。

附图说明

图1A至1H示出用于制造化合物半导体器件的一个示例性方法。

图2A示出一个示例性MIS型AlGaN/GaN HEMT。

图2B是栅电极与漏电极之间的距离(G-D距离)与电流崩塌率之间的示例性关系。

图3示出一个示例性肖特基型AlGaN/GaN HEMT。

图3B是栅电极与漏电极之间的距离与电流崩塌率之间的示例性关系。

图4A至4G示出一种用于制造化合物半导体器件的示例性方法。

图5示出一种示例性化合物半导体器件。

图6示出一种示例性化合物半导体器件。

图7示出一种示例性电源器件。

图8示出一种示例性高频放大器。

具体实施方式

化合物半导体器件可为MIS型AlGaN/GaN HEMT。在附图中，相对尺寸和厚度可能不是精确示出的。

图1A至1H示出一种用于制造化合物半导体器件的示例性方法。如图1A至1H中所制造的化合物半导体器件可为MIS型AlGaN/GaNHEMT。

参考图1A，化合物半导体多层结构2形成在例如用作沉积衬底的半绝缘SiC衬底1上。化合物半导体多层结构2可包括缓冲层2a、电子传输层2b、中间层2c、电子供给层2d和帽层2e。二维电子气体(2DEG)可在电子传输层2b与电子供给层2d之间的界面，例如中间层2c附近产生。在附图中，2DEG用虚线表示。

化合物半导体层可通过，例如金属有机物气相外延(MOVPE)形成在SiC衬底上。或者，化合物半导体层可通过分子束外延(MBE)等来形成。

缓冲层2a、电子传输层2b、中间层2c、电子供给层2d和帽层2e堆叠在SiC衬底1上。这些层可连续堆叠。缓冲层2a可包括AlN。电子传输层2b可包括有意不掺杂的GaN(i-GaN)。中间层2c可包括i-AlGaN。电子供给层2d可包括n-AlGaN。帽层2e可包括三层的化合物半导体，如n-GaN2e₁、AlN2e₂和n-GaN2e₃。