[发明专利]化合物半导体器件和用于制造化合物半导体器件的方法

说明书

技术领域

本实施例涉及包括化合物半导体层的化合物半导体器件和用于制造化合物半导体器件的方法。

背景技术

作为利用诸如高饱和电子速度和宽带隙的特性的高耐压、大功率半导体器件，正在积极发展氮化物半导体器件。在氮化物半导体器件中，对氮化物半导体场效应晶体管，尤其是高电子迁移率晶体管（HEMT）进行了很多报道。特别地，正集中关注具有GaN的电子传输层和AlGaN的电子供给层的AlGaN/GaN HEMT。在AlGaN/GaN HEMT中，在AlGaN中出现由于GaN和AlGaN之间晶格常数的不同而导致的畸变。这导致AlGaN的压电极化和自发极化，以提供高浓度的二维电子气（2DEG）。因此，可以实现高耐压和大功率。

非专利文献1：Panasonic Technical Journal Vol.55,No.2,2009。

在诸如电源设备的设备中使用的开关元件中，根据故障保护期望所谓的常关（normally-off）操作，在该常关操作中，在没有电压时没有电流流动。然而，在使用高浓度2DEG的GaN HEMT中，因为在晶体管的沟道中存在很多电子，即使在没有栅极电压时，电流也流动。为了关断电流，需要将负电压施加到栅电极，因此器件运行在常开（normally-on）模式中。

一个提出的实现常关GaN HEMT的方法是在电子供给层上形成p型GaN层或者p型AlGaN层，以通过能带调制效应控制2DEG的浓度。

用受主杂质，典型地为Mg，来掺杂p型（Al）GaN层。因为Mg具有低至近似1%的激活率，所以难以制造具有高空穴浓度的p型GaN晶体。因此，在p型（Al）GaN层形成在电子供给层上的情况下，需要加厚p型（Al）GaN层，以便将在AlGaN/GaN异质界面处的导带能级提高到高于费米（Fermi）能级的能级。

然而，加厚p型GaN层增加了从栅电极到充当沟道的AlGaN/GaN异质界面的距离。因此，响应速度降低并且从栅电极开始的沟道中的电场将不足，从而导致器件特性的劣化，例如差的沟道夹断（pinch-off）。

发明内容

考虑到上述问题做出了本实施例，并且本实施例的目的是提供高可靠性、高耐压的化合物半导体器件以及用于制造化合物半导体器件的方法，该化合物半导体器件具有薄的覆盖层，并且还具有高的响应速度，以及防止器件特性的劣化，例如差的沟道夹断，从而实现稳定的常关操作。

一个模式的化合物半导体器件包括电子传输层、形成在电子传输层上方的电子供给层、以及形成在电子供给层上方的覆盖层。覆盖层包含在与电子传输层和电子供给层相同的方向上极化的第一晶体和在与电子传输层和电子供给层的极化方向相反的方向上极化的第二晶体。

一个模式的用于制造化合物半导体器件的方法涉及形成电子传输层、在电子传输层上方形成电子供给层、在电子供给层上方形成覆盖层。覆盖层包含在与电子传输层和电子供给层相同的方向上极化的第一晶体和在与电子传输层和电子供给层的极化方向相反的方向上极化的第二晶体。

附图说明

图1是逐步图示用于制造根据第一实施例的肖特基（Schottky）类型的AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性剖面图；

图2是从逐步图示用于制造根据第一实施例的肖特基类型的AlGaN/GaN HEMT的方法的图1继续的示意性剖面图；

图3是根据用于与第一实施例比较的对比例的AlGaN/GaN HEMT的化合物半导体多层结构的示意性局部剖面图；

图4是根据第一实施例的AlGaN/GaN HEMT的化合物半导体多层结构的示意性局部剖面图；

图5是图示用于制造根据第一实施例变型的AlGaN/GaN HEMT的方法的主要步骤的示意性剖面图；

图6是图示用于制造根据第二实施例的MIS类型的AlGaN/GaNHEMT的方法的主要步骤的示意性剖面图；

图7是示意性图示根据第三实施例的电源设备的配置的连接图；以及

图8是示意性图示根据第四实施例的高频放大器的配置的连接图。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述化合物半导体器件的具体实施例。应当注意，为了容易理解，某些附图中的某些部件的厚度和尺寸没有定标。

（第一实施例）

在第一实施例中，将公开肖特基类型的AlGaN/GaN HEMT作为化合物半导体器件。