[发明专利]场效应晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由氮化物类Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体制造的场效应晶体管，特别涉及常闭型场效应晶体管及其制造方法。

背景技术

目前，作为使用氮化物类Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的AlGaN-GaN异质结构(ヘテロ構造)的场效应晶体管(HFET)，将采用纤锌矿结构(ウルツ鉱構造)的氮化物类Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的C面(与表示晶体纵向的C轴垂直的平坦的面)设计成与基板表面平行。因此，在AlGaN-GaN界面通过压电效应、自发极化诱导电子而形成二维电子气(2DEG)。其结果，在上述晶体管中，即使栅极电压为零，当在源极-漏极之间施加电压时，也会使漏极电流流通，因此，将该晶体管称为常开型晶体管。

但是，考虑到在一般电路中的应用时，更希望使用栅极电压为零的情况下不会流通漏极电流的常闭型晶体管，因此，尝试了用于实现常闭化的几种方法。

即，在专利文献1(日本特开2000-277724号公报)中，公开了通过采用干式蚀刻减薄栅极电极下方的AlGaN层的厚度来调整2DEG量以谋求实现常闭化的技术。

另外，在非专利文献1(电子情报通信学会技术研究报告ED2005-205、MW2005-159、pp.35～39(2006-1))中，公开了通过利用不产生压电效应、自发极化的纤锌矿结构的无极性面来谋求实现常闭化的技术。

另外，在非专利文献2(phys.stat，sol.(a)Vol.204、No.6、pp.2064～2067(2007))中，公开了通过使用与Si的MOS晶体管相同的、未采用AlGaN-GaN异质结构的MIS(Metal Insulator Semiconductor：金属绝缘体半导体)结构晶体管来谋求实现常闭化的技术。

但是，在实现常闭化时成为问题的是如何解决以下(1)和(2)两点。

(1)避免导通电阻的增大；

(2)维持高沟道迁移率。

对此，在专利文献1的技术中，由于在源极-漏极区域存在2DEG，因此能够避免在接触区域中导通电阻增大，但是，由于在沟道区域中2DEG减少，并且通过干式蚀刻进行薄层化造成的损伤导致使沟道迁移率下降，因此产生导通电阻的增大。

另外，如非专利文献1的技术那样，当采用纤锌矿结构的无极性面(例如a面或m面)时，与利用AlGaAs-GaAs结构时同样，为了生成载流子，必须对AlGaN层进行掺杂。此时，为了降低源极、漏极的接触电阻，不得不增加AlGaN层的掺杂浓度，但是，如果过度增加掺杂浓度，则导致栅极漏电流增大。

另外，在非专利文献2的技术中，与形成2DEG的情况相比，由于沟道迁移率低，因此，存在无论怎样都不能降低导通电阻的问题。

由此可知，在具有低接触电阻且维持高沟道迁移率的状态下实现常闭型晶体管是多么困难。

发明内容

本发明的课题在于提供一种具有低接触电阻且能够避免导通电阻的增大、维持高沟道迁移率的实现常闭动作的场效应晶体管及其制造方法。

为了解决上述课题，本发明的场效应晶体管，其特征在于，具有：

基板，其具有在表面的预先规定的部位形成的表面加工部；

缓冲层，其形成在所述基板上；

第一氮化物类Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体层，其形成在所述缓冲层上，并且具有在对应于所述表面加工部的部位生成的位错，但不具有以所述位错为核的V形的非生长区域即V缺陷；

第二氮化物类Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体层，其形成在所述第一氮化物类Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体层上，并且具有以所述位错为核的V形的非生长区域即V缺陷；

第三氮化物类Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体层，其以不填埋所述V缺陷的方式形成在所述第二氮化物类Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体层上，并且具有与所述V缺陷相连接的非生长区域，但不具有与所述V缺陷不同的新的V缺陷；

第四氮化物类Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体层，其形成在所述第三氮化物类Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体层上，具有薄层部和平坦部，该薄层部沿着所述V缺陷及与所述V缺陷相连接的非生长区域形成，该平坦部与所述薄层部相连接并在所述V缺陷之外形成，厚度比所述薄层部厚；

由所述第一至第三氮化物类Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体层构成沟道层，由所述第四氮化物类Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体层构成势垒层，由所述第三氮化物类Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体层和所述第四氮化物类Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体层构成异质结。