[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

考虑利用特性如高饱和电子速度和宽带隙将氮化物半导体应用于具有高击穿电压和高输出功率的半导体器件。例如，作为氮化物半导体的GaN的带隙为3.4eV，大于Si的带隙(1.1ev)和GaAs的带隙(1.4eV)，因此GaN具有高的击穿电场强度。相应地，GaN非常有望用作用于获得高电压操作和高输出功率的电源的半导体器件的材料。

作为使用氮化物半导体的器件，已经对场效应晶体管，尤其是高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor，HEMT)做了许多报道。例如，在GaN基HEMT(GaN-HEMT)中，使用GaN作为电子渡越层并且使用AlGaN作为电子供给层的AlGaN／GaN HEMT正在引起关注。在AlGaN／GaN HEMT中，由于GaN与AlGaN之间的晶格常数差，所以导致在AlGaN中出现应变。由该应变引起的压电极化和AlGaN的自发极化获得了高浓度的二维电子气(two-dimensional electron gas，2DEG)。因此，AlGaN／GaN HEMT预期用作用于电动车辆等的高效率开关元件和高耐压功率器件。

专利文献1：日本公开特许公报第2007-294598号

专利文献2：日本公开特许公报第2009-71270号

专利文献3：日本公开特许公报第2010-199409号

对于氮化物半导体器件，需要局部控制2DEG的生成量的技术。例如，在HEMT的情况下，从所谓的故障安全角度，期望获得电压断开时没有电流流动的所谓常断操作。为此目的，需要进行设计来抑制电压关断时在栅电极下方的2DEG的生成量。

作为实现进行常断操作的GaN HEMT的技术之一，提出了一种如下技术，其中：在电子供给层上形成p型GaN层以消除位于对应于p型GaN层下方位置的位置处的2DEG以实现常断操作。在该技术中，在例如将作为电子供给层的AlGaN的整个表面上生长p型GaN，以将p型GaN保留在栅电极的预定形成位置上的方式对p型GaN进行干法蚀刻，以形成p型GaN层并且在其上形成栅电极。

如上所述，干法蚀刻用于p型GaN的图案化。该干法蚀刻损伤电子供给层的布置在p型GaN下方的表面层，并且该蚀刻损伤被引入到GaNHEMT的接入区中。这导致由于薄层电阻(R_sh)和接触电阻(p_t)的增加而引起导通电阻增加的问题。损伤还产生缺陷和陷阱，造成操作的不稳定。

发明内容

考虑到上述问题，做出了本发明的实施方案，并且实施方案的一个目的是提供一种减小电阻以稳定操作且提高器件性能从而确保实现常断操作的高可靠性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。

化合物半导体器件的一个方面包括：电子渡越层；形成在电子渡越层上方的电子供给层；以及形成在电子供给层上方的电极，其中仅在电子渡越层的包含在电极下方的区域中的位置处形成p型半导体区域。

制造化合物半导体器件的方法的一个方面包括：形成电子渡越层；仅在电子渡越层的电极预定形成位置处形成p型半导体区域；在电子渡越层上方形成电子供给层；以及在电子供给层的包含p型半导体区域的上方的位置处形成电极。

附图说明

图1A至图1C是按照步骤顺序示出根据第一实施方案制造AlGaN／GaN HEMT的方法的示意性截面图；

图2A至图2C是在图1A至图1C之后按照步骤顺序示出根据第一实施方案制造AlGaN／GaN HEMT的方法的示意性截面图；

图3A至图3C是按照步骤顺序示出根据第二实施方案制造AlGaN／GaN HEMT的方法的示意性截面图；

图4A至图4C是在图3A至图3C之后按照步骤顺序示出根据第二实施方案制造AlGaN／GaN HEMT的方法的示意性截面图；

图5A至图5C是示出根据第三实施方案制造AlGaN／GaN HEMT的方法的示意性截面图；

图6A和图6B是在图5A至图5C之后按照步骤顺序示出根据第三实施方案制造AlGaN／GaN HEMT的方法的示意性截面图；

图7A和图7B是在图6A和图6B之后按照步骤顺序示出根据第三实施方案制造AlGaN／GaN HEMT的方法的示意性截面图；

图8A至图8C是示出根据第四实施方案制造AlGaN／GaN HEMT的方法的主要步骤的示意性截面图；