[发明专利]半导体装置及其制造方法、电源装置和高频放大器

说明书

技术领域

本文中所讨论的实施例涉及半导体装置、用于制造半导体装置的方法、电源装置和高频放大器。

背景技术

具有GaN的高电子迁移率晶体管(HEMT)(GaN-HEMT)为具有包括化合物半导体(例如氮化物半导体)的化合物半导体堆结构的半导体装置的示例。例如，具有GaN-HEMT的高输出装置可以用在电源装置中，并且具有GaN-HEMT的高频装置可以用在高频放大器中。

这些装置的高电压操作导致电流崩塌的发生，电流崩塌是导通电阻增加以使漏电流(源极-漏极电流)降低的现象。该电流崩塌的发生降低了装置的输出特性，例如输出和效率。

一种减小电流崩塌的技术是提供覆盖化合物半导体堆结构的表面的绝缘膜。

然而，已经发现，当根据以上技术所教导的那样提供绝缘膜以覆盖化合物半导体堆结构的表面时，在高电压操作期间电子被存在于绝缘膜的表面上的陷阱俘获，因而引起漏电流的下降。

也就是说，已经发现，为了增强装置的输出特性而向以上装置施加高漏电压会产生施加到栅电极附近的强电场，并且穿过沟道的电子中的一些电子被该强电场加速并且传输到化合物半导体堆结构的表面，导致已经传输的电子中的一些电子被存在于覆盖化合物半导体堆结构的表面的绝缘膜的表面上的陷阱俘获，因而引起漏电流的下降。

因而，已经发现，虽然根据以上技术所教导的那样形成覆盖化合物半导体堆结构的表面的绝缘膜与没有这样的绝缘膜时相比可以减小电流崩塌，但是充分减小电流崩塌是不可行的，这是因为存在于绝缘膜的表面上的陷阱俘获电子并且这引起漏电流的下降。

以下为参考文献：

[文献1]日本特开专利公布第2010-287605号。

发明内容

根据本发明的一个方面，半导体装置包括：化合物半导体堆结构，包括堆叠在半导体衬底之上的多个化合物半导体层；以及覆盖所述化合物半导体堆结构的表面的第一绝缘膜，所述第一绝缘膜为氮化硅膜，所述氮化硅膜在顶侧上包括含有超出化学计量比的氮元素的第一区域。

应该理解，前述一般描述和以下详细描述均为示例性和说明性的，并非限制要求保护的本发明。

附图说明

图1为示出根据第一实施例的半导体装置的配置的示意性截面视图；

图2为示出在氮化硅膜中的N-H基团浓度与自旋浓度(spin concentration)之间的关系的图；

图3A至图3L为示出用于制造根据第一实施例的半导体装置的方法的示意性截面视图；

图4A为示出根据第一实施例的半导体装置的IV特性的图，并且图4B为示出在绝缘膜的顶侧上没有含有超出化学计量比(stoichiometric ratio)的氮元素的第一区域的、半导体装置的IV特性的图；

图5为示出根据第一实施例的第一修改的半导体装置的配置的示意性截面视图；

图6为示出根据第一实施例的第二修改的半导体装置的配置的示意性截面视图；

图7为示出用于制造根据第一实施例的第二修改的半导体装置的方法的示意性截面视图；

图8为示出根据第一实施例的第三修改的半导体装置的配置的示意性截面视图；

图9为示出根据第一实施例的第四修改的半导体装置的配置的示意性截面视图；

图10为示出根据第一实施例的第五修改的半导体装置的配置的示意性截面视图；

图11为示出根据第一实施例的第五修改的半导体装置的IV特性的图；

图12为示出根据第一实施例的第六修改的半导体装置的配置的示意性截面视图；

图13为示出根据第一实施例的第七修改的半导体装置的配置的示意性截面视图；

图14为示出根据第二实施例的电源装置的配置的示意图；以及

图15为示出根据第三实施例的高频放大器的配置的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述根据实施例的半导体装置、用于制造该半导体装置的方法、电源装置以及高频放大器。

[第一实施例]

首先，将参照图1至图4B来描述根据第一实施例的半导体装置以及用于制造该半导体装置的方法。