[发明专利]半导体器件以及用于制造半导体器件的方法

说明书

相关申请交叉引用

本申请基于在2010年12月10日提交的申请号为2010-276379的在先日本专利申请并要求该申请的优先权，其全部内容通过引用的方式并入此处。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件以及用于制造半导体器件的方法。

背景技术

由氮化物半导体GaN、AlN或InN、或其混晶等形成的材料具有宽带隙，并且已被用作高输出电子器件、短波长发光器件等。在这些器件当中，就高输出电子器件而言，与场效应晶体管(FET)相关的技术，尤其是与高电子迁移率晶体管(HEMT)相关的技术得到了发展。通过使用氮化物半导体的上述HEMT被用于高输出高效率放大器、高功率开关器件等。

用于这种用途的HEMT需要为常关型且具有高介电强度等。从安全操作的角度来看，常关尤为重要。因此，已经研究了用于确保常关的各种方法。就用于确保常关的方法之一而言，提及这样一种方法，其中通过去除紧临栅极下方的部分半导体层形成栅极凹陷(gate recess)。通过这种方法形成的栅极凹陷结构具有许多优点，例如可以使阈值电压为正而不用增加电极之间的电阻组件。同时，用于电力应用的常关型半导体器件需要具有高漏极击穿电压和高栅极击穿电压。因此，关于水平结构的FET和HEMT，使用了金属绝缘体半导体(MIS)结构，在该结构中形成有用作栅绝缘膜的绝缘膜。如上所述，关于使用GaN基半导体材料的HEMT，可以通过采用将栅极凹陷结构和MIS结构结合的结构来制造适合于电力应用的半导体器件。

日本专利特许公开No.2002-359256在此处为相关文献。

发明内容

根据本发明实施例的方案，一种半导体器件包括：第一半导体层，置于衬底的上方；第二半导体层，置于第一半导体层的上方；栅极凹陷，通过去除部分或全部第二半导体层而被置于第一半导体层上方的预定区域中；绝缘膜，置于栅极凹陷和第二半导体层的上方；栅极，置于栅极凹陷的上方，在其与栅极凹陷之间具有绝缘膜；以及源极和漏极，置于第一半导体层或第二半导体层的上方，其中，栅极凹陷的中心部分高于该栅极凹陷的周边部分。

本发明的目的和优点将通过权利要求中特别指出的元件和组合来实现和获得。

应当理解，前述的大致描述和随后的详细描述都是示例性和说明性的，并非限制如权利要求所要求保护的本发明。

附图说明

图1为由GaN等形成的HEMT的说明图；

图2为根据第一实施例的半导体器件的结构图；

图3为根据第一实施例的半导体器件的说明图；

图4为根据第一实施例的另一个半导体器件的说明图；

图5为根据第一实施例的另一个半导体器件的结构图；

图6A至图6J为用于制造根据第一实施例的半导体器件的方法的图示；

图7为半导体器件中的击穿电压的说明图；

图8为根据第二实施例的半导体器件的结构图；

图9A至图9J为用于制造根据第二实施例的半导体器件的方法的图示；

图10为根据第三实施例的半导体器件的结构图；

图11A至图11I为用于制造根据第三实施例的半导体器件的方法的图示；

图12为根据第四实施例的离散封装的半导体器件的说明图；以及

图13为根据第四实施例的PFC电路的电路图。

具体实施方式

参照附图将阐述各种实施例。

如相关技术中的图1所示，以栅极凹陷的底部呈平面形状的方式形成具有上述栅极凹陷结构的HEMT。

即，在由这种具有栅极凹陷结构的HEMT形成的半导体器件410中，i-GaN电子渡越层412、i-AlGaN间隔层413、n-AlGaN电子供应层414以及n-GaN覆盖层(cap layer)415置于由半绝缘SiC等形成的衬底411上。从而，在i-GaN电子渡越层412与i-AlGaN间隔层413之间的界面附近的i-GaN电子渡越层412中形成二维电子气体(2DEG)412a。栅极凹陷422置于n-GaN覆盖层415和n-AlGaN电子供应层414中。用作栅绝缘膜的绝缘膜431置于栅极凹陷422的底部和侧面以及n-GaN覆盖层415上。此外，栅极432置于设置有栅极凹陷422的区域上，栅极432与栅极凹陷422之间具有绝缘膜431。源极433和漏极434置于n-AlGaN电子供应层414上。