[发明专利]氮化物系化合物半导体元件

说明书

技术领域

本发明涉及氮化物系化合物半导体元件。

背景技术

氮化物系化合物半导体、例如氮化镓(GaN)系半导体与硅系材料相比，因为带隙能量大，击穿耐压大，所以，使用该氮化镓(GaN)系半导体，可以制作即使在高温环境下也进行工作的电阻低的半导体元件。因此，期待GaN系半导体代替硅系材料而作为变换器或换流器等功率装置的材料。尤其是期待采用AlGaN/GaN异型构造的电场效应晶体管即AlGaN/GaN-HFET(Heterojunction Field Effect Transistor)作为高频装置。

就功率装置而言，高的阻断耐压例如是决定晶体管的最大输出的重要的参数。要获得高的阻断耐压，需要实现高的缓冲耐压、即减小漏电流(漏电电流)。

氮化物系化合物半导体表面上的肖特基漏电用所谓表面施主模型来说明(参照非专利文献1)。根据表面施主模型，在外延生长的氮化物系化合物半导体表面，形成有氮消失形成的氮空穴(V_N)存在于表面10～30nm的区域且浅的施主能级，氮化物系化合物半导体表面的施主浓度增高。因此，减少肖特基漏电比较困难。

作为减少肖特基漏电的实施对策，已提出例如在AlGaN/GaN-HFET构造中，在作为阻挡(电子供给)层的AlGaN层中掺杂碳，补偿AlGaN层中的残留载流子的方法(参照专利文献1)。需要说明的是，作为氮化物系化合物半导体层的外延生长时的碳掺杂法法，有自动掺杂法(参照专利文献2)、使用烃的掺杂法(参照专利文献3)等。

[以往技术文献]

[专利文献]

[专利文献1](日本)特开2010-171416号公报

[专利文献2](日本)特开2007-251144号公报

[专利文献3](日本)特开2010-239034号公报

[专利文献4](日本)特开2012-104722号公报

[非专利文献]

[非专利文献1]J.Kotani，H.Hasegawa，and T.Hashizume，Applied Surface Science2004年、第237卷、第213页

[非专利文献2]T.Roy，Y.S.Puzyrev，B.R.Tuttle，D.M.Fleetwood，R.D.Schrimpf，D.F.Brown，U.K.Mishra，and S.T.Pantelides，Applied Physics Letter.2010年、第96卷、第133503页

但是，专利文献1中，碳被均匀地掺杂在AlGaN层中。因此，碳成为电子传输层(GaN层)中存在的二维电子气(2DEG)浓度降低或杂质纷乱造成的迁移率降低的原因，存在例如通态电阻增大之类的问题。另外，因为碳形成的深的能级的密度增大，所以还存在电流崩塌现象恶化的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而设立的，目的在于，提供一种漏电流低、减少了电流崩塌现象的氮化物系化合物半导体元件。

为了解决上述课题、实现目的，本发明的氮化物系化合物半导体元件的特征为，具备：基板；在所述基板上隔着缓冲层形成的第1氮化物系化合物半导体层；形成于所述第1氮化物系化合物半导体层上的、具有比该第1氮化物系化合物半导体层的带隙大的带隙的第2氮化物系化合物半导体层；以及，形成于所述第2氮化物系化合物半导体层上的电极，所述第2氮化物系化合物半导体层在表面附近具有掺杂了碳的区域。

另外，本发明的氮化物系化合物半导体元件，在上述发明的基础上，其特征为，所述掺杂了碳的区域距所述第2氮化物系化合物半导体层的表面为10nm以内的深度。

另外，本发明的氮化物系化合物半导体元件，在上述发明的基础上，其特征为，所述碳是利用氢共振核反应被掺杂的。

另外，本发明的氮化物系化合物半导体元件，在上述发明的基础上，其特征为，所述碳是利用离子注入被掺杂的。

另外，本发明的氮化物系化合物半导体元件，在上述发明的基础上，其特征为，在距所述第2氮化物系化合物半导体层的表面3～4μm的区域形成有照射缺陷。

另外，本发明的氮化物系化合物半导体元件，在上述发明的基础上，其特征为，所述缓冲层或所述第2氮化物系化合物半导体层，含有由镓空穴和氢构成的复合缺陷分解而形成的镓空穴。