[发明专利]半导体器件

说明书

相关申请的交叉引用

2010年2月28日提交的日本专利申请No.2011-41277的公开，包括说明书、附图和摘要，通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及：一种半导体器件；具体地涉及一种配备在包含III族氮化物半导体作为主要材料的场效应晶体管(在下文中简称为“FET”)中的半导体器件。

背景技术

<相关技术1>

图14是示意性示出根据相关技术1的FET的截面结构的图。图14中示出的FET，例如，参考了UMESH K.MISHRA等人的“AlGaN/GaNHEMTs-An Overview of Device Operation and Applications”，PROCEEDINGS OF THE IEEE，VOL.90，NO.6，JUNE 2002，pp.1022-1031的描述。如图14所示，缓冲层81、沟道层82和电子供应层83以此顺序形成在衬底80上。在图14的示例中，缓冲层81包含未掺杂的氮化镓(GaN)，沟道层82包含未掺杂的GaN，并且电子供应层83包含未掺杂的氮化镓铝Al_aGa_1-aN。这里，通过与[0001]晶轴平行的Ga平面生长来形成III族氮化物半导体分层结构。

电子供应层(Al_aGa_1-aN)83的Al组成比率a设定为在晶格常数方面充分降低与GaN的差这样的值(例如，0.3或更小)。

栅电极85形成在电子供应层83上，并且与栅电极85相对地形成源电极841和漏电极842。

充当电子传输层的二维电子气(在下文中简称为“2DEG”)层86形成在沟道层82中与电子供应层83的界面附近，并且形成在电子供应层83上的源电极841和漏电极842与2DEG层86欧姆接触。

<相关技术2>

图17是示意性示出根据相关技术2的FET的截面结构的图。图17中示出的FET，例如，参考了F.Medjdoub等人的“Characteristics ofAl2O3/AlInN/GaN MOSHEMT”，ELECTRONICS LETTERS，7th June2007Vol.43，No.12的描述。如图17所示，包含未掺杂的GaN的缓冲层91、包含未掺杂的GaN的沟道层92和包含未掺杂的氮化铝铟In_bAl_1-bN的电子供应层93以此顺序形成在衬底90上。这里，通过与六方晶[0001]晶轴平行的Ga平面生长来形成III族氮化物半导体分层结构。

电子供应层(In_bAl_1-bN)93的In组成比率b设定为呈现与GaN相匹配的晶格这样的值(例如，0.17至0.18)。

栅电极95形成在电子供应层93上，并且与栅电极95相对地形成源电极941和漏电极942。

2DEG层96形成在沟道层92中与电子供应层93的界面附近，并且形成在电子供应层93上的源电极941和漏电极942与2DEG层96欧姆接触。

这里，虽然在F.Medjdoub等人的“Characteristics ofAl2O3/AlInN/GaN MOSHEMT”，ELECTRONICS LETTERS，7th June2007Vol.43，No.12中，包含氮化铝(AlN)的间隔层(AlN间隔物)形成在包含InAlN的电子供应层93和GaN沟道层92之间的界面上，但是在图17中没有示出。

日本未审查专利公布No.2001-274375公开了一种FET，作为异质结FET，具有包含In_xGa_1-xN(0≤x≤1)的沟道层、包含Al_yGa_1-yN(0＜y≤1)的电子供应层、中间层和包含GaN的n-型盖帽层，它们按顺序形成在衬底上，其中栅电极形成在栅极绝缘膜上，并且源电极和漏电极分别形成在n-型盖帽层上；中间层至少包括单层的n-型杂质层；并且由此在电子供应层和n-型盖帽层之间产生的极化负电荷可以被中间层的电离正电荷所抵消，因此降低了阻挡电子的势垒，并且可以降低源电阻和漏电阻。

发明内容

下面分析相关技术。