[发明专利]化合物半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本文中讨论的实施方案涉及化合物半导体器件及其制造方法。

背景技术

已经开发出了在衬底上形成有GaN层和AlGaN层并且GaN层被用作电子传输层的化合物半导体器件。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具有优越的电特性。例如，由于GaN具有高饱和电子速率和宽带隙，所以它具有高击穿电压特性。GaN也具有纤锌矿型结晶结构以及沿与c轴平行的<0001>方向的极性。此外，在GaN层和AlGaN层的异质结构中，由于两个层的晶格畸变，所以在AlGaN层中引起压电极化，从而在GaN层与AlGaN层之间的界面处产生高浓度的二维电子气(twodimensional gas，2DEG)。由于上述原因，作为高频器件和电力用器件的一种材料，GaN受到了关注。

然而，非常难以制造具有良好结晶性的GaN衬底。主要的常规解决方案为：例如，通过异质外延生长在Si衬底、蓝宝石衬底和SiC衬底等上形成GaN层、AlGaN层等。特别是对于Si衬底，容易以低成本获得具有大直径、高品质的衬底。因此，对在Si衬底上形成有GaN层和AlGaN层的结构的研究一直很多。

然而，难以抑制具有Si衬底的GaN基HEMT中的漏电流。尽管对将Fe掺杂在电子传输层的下部中以降低漏电流进行了研究，但是掺杂的Fe降低了电子传输层的结晶性并且影响其他特性。

[专利文献1]日本公开特许公报第2011-23642号

[专利文献2]日本公开特许公报第2010-225710号

[专利文献3]日本公开特许公报第2011-187654号

[专利文献4]日本公开特许公报第2011-228442号

发明内容

本发明的一个目的是提供一种通过获得良好的结晶性而能够抑制漏电流的化合物半导体器件及其制造方法。

根据实施方案的一个方面，一种制造化合物半导体器件的方法包括：在衬底之上形成初始层；在初始层之上形成缓冲层；在缓冲层之上形成电子传输层和电子供给层；以及在电子供给层之上形成栅电极、源电极和漏电极。形成初始层包括：在流量比为第一值的情况下形成第一化合物半导体膜，该流量比为第V族元素源气体的流量与第III族元素源气体的流量之比；以及在流量比为不同于第一值的第二值的情况下，在第一化合物半导体膜之上形成第二化合物半导体膜。该方法还包括在缓冲层和电子传输层之间形成掺杂有Fe的Fe掺杂区域。

根据实施方案的另一方面，一种化合物半导体器件包括：衬底；形成在衬底之上的初始层；形成在初始层之上的缓冲层；形成在缓冲层之上的电子传输层和电子供给层；以及形成在电子供给层之上的栅电极、源电极和漏电极。初始层包括：第一化合物半导体膜；以及形成在第一化合物半导体膜之上的第二化合物半导体膜，第二化合物半导体膜的位错密度小于第一化合物半导体膜的位错密度。在缓冲层和电子传输层之间形成有掺杂有Fe的Fe掺杂区域。

附图说明

图1A至图1D是依次示出根据第一实施方案制造化合物半导体器件的方法的截面图；

图2A至图2E是依次示出根据第二实施方案制造化合物半导体器件的方法的截面图；

图3是示出第二实施方案的一个修改实施例的截面图；

图4是示出Fe密度的SIMS分析结果的图；

图5是示出基于非对称反射的X射线摇摆曲线衍射法的分析结果的图；

图6是示出发射强度的测量结果的图；

图7是示出根据第三实施方案的分立封装件的图；

图8是示出根据第四实施方案的功率因子校正(PFC)电路的接线图；

图9是示出根据第五实施方案的电源装置的接线图；以及

图10是示出根据第六实施方案的高频放大器的接线图。

具体实施方式

为了甚至在掺杂有Fe的情况下也获得良好的电子传输层的结晶性，本发明人进行了详尽的研究。然后发现：在适当的条件下形成初始层以控制衬底的翘曲是重要的。

下面将参考附图详述实施方案。

(第一实施方案)

首先，将描述第一实施方案。图1A至图1D是依次示出根据第一实施方案制造GaN基HEMT(化合物半导体器件)的方法的截面图。