[发明专利]制造半导体器件的方法及半导体器件

说明书

技术领域

下文中所公开的实施方案涉及制造半导体器件的方法以及半导体器件。

背景技术

作为氮化物半导体的GaN、AlN和InN或者其混合晶体具有大的带隙，并且用于大功率电子器件、短波长发光器件或者其他这样的器件。对于这些器件中的大功率电子器件，已经开发了与场效应晶体管(FET)、特别是高电子迁移率晶体管(HEMT)有关的技术。由这样的氮化物半导体制成的HEMT用于大功率高效放大器、大功率开光器件或者其他这样的器件。

用于该目的的HEMT需要常断并且具有高介电强度电压。特别地，常断特性对于安全操作是重要的，因而已经研究了多种用于获得常断特性的方法。用于获得常断特性的方法的一个例子涉及移除半导体层位于栅极正下方的部分以形成栅极凹部。根据该方法形成的栅极凹部结构的有利之处在于，阈值可以是正的，而不增加电极之间的阻抗分量。此外，要求用于电源的常断半导体器件具有高漏极耐压和高栅极耐压。因此，对于横向FET和HEMT，采用其中形成绝缘膜作为栅极绝缘膜的金属绝缘体半导体(MIS)结构。如上所述，对于由GaN基半导体材料制成的HEMT，采用栅极凹部结构和MIS结构，由此可以获得适用于电源的半导体器件。

【专利文件】

日本公开特许公报号2002-359256。

在如上所述的具有栅极凹部结构和MIS结构的HEMT中，晶体管操作期间的栅极漏电流是通过将氧化铝用于栅极绝缘膜来抑制的。此外，为了使得常断操作更为可靠，可以在半导体层的形成有栅极凹部的区域中注入氟。这些方法可以增强HEMT的特性。

但是，为了在半导体层的形成有栅极凹部的区域中注入氟，需要在形成栅极凹部之后增加通过离子注入或者其他这样的方法来注入氟的步骤，因而增加了步骤的数量，从而导致更高的成本。此外，在栅极凹部结构中，在栅极凹部中的栅极绝缘膜与半导体层之间容易形成陷阱能级，并且电子被陷阱能级陷获，使得栅极电压的阈值产生波动而变得不稳定。结果，降低了待制造的半导体器件的均匀性，并且产量变低。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种包括由GaN基半导体材料制成的HEMT的半导体器件，所述HEMT在栅极电压的阈值和常断特性方面具有小的波动。

根据实施方案的一个方面，提供一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：在衬底上形成半导体层；通过用包含氟组分的气体进行干法蚀刻而在半导体层中形成作为凹部的开口部；通过加热半导体层并且由此使附着至凹部的侧表面和底表面的氟组分扩散到半导体层中来形成含氟区域；在凹部的内表面上以及半导体层上形成绝缘膜；以及在绝缘膜上的形成凹部的区域中形成电极。

根据实施方案的另一方面，提供一种半导体器件，所述半导体器件包括：形成在衬底上的半导体层；通过移除半导体层的一部分形成的作为凹部的开口部；形成在半导体层的与凹部的底表面对应的部分中的含氟区域；形成在凹部的底表面上和半导体层上的绝缘膜；和在绝缘膜上的形成有凹部的区域中形成的电极。所述含氟区域包括：形成为与凹部的底表面接触的第一含氟区域；和在半导体层中在第一含氟区域周围形成的第二含氟区域。第一含氟区域具有比第二含氟区域的氟浓度高的氟浓度。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施方案的半导体器件的结构图；

图2A、2B和2C是分别示出根据第一实施方案的制造半导体器件的方法的过程视图(1)；

图3A、3B和3C是分别示出根据第一实施方案的制造半导体器件的方法的过程视图(2)；

图4是示出根据第一实施方案的制造半导体器件的方法的过程视图(3)；

图5是示出根据第一实施方案的制造半导体器件的方法中的热处理的示意图；

图6是示出根据第一实施方案的半导体器件的示意性视图；

图7是示出根据第一实施方案的另外的半导体器件的结构图(1)；

图8是示出根据第一实施方案的又一另外的半导体器件的结构图(2)；

图9A、9B和9C是分别示出根据本发明第二实施方案的制造半导体器件的方法的过程视图(1)；

图10A、10B和10C是分别示出根据第二实施方案的制造半导体器件的方法的过程视图(2)；

图11是示出根据第二实施方案的制造半导体器件的方法的过程视图(3)；

图12A、12B和12C是分别示出根据本发明第三实施方案的制造半导体器件的方法的过程视图(1)；