[发明专利]化合物半导体器件及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用 

本申请基于在2010年12月10日提交的申请号为2010-276317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

本发明涉及一种化合物半导体器件及其制造方法。 

背景技术

氮化物半导体器件利用了诸如高饱和电子速率及宽带隙等特性并已作为高压和高输出半导体器件得到了积极的发展。有关该氮化物半导体器件，已有多篇关于电场效应晶体管，尤其是关于高电子迁移率晶体管(HEMTs)的报告发表。特别是，具有GaN的电子渡越层和AlGaN的电子供应层的AlGaN/GaN·HEMT已引起关注。在该AlGaN/GaN·HEMT中，由于GaN与AlGaN的晶格常数之间的差异导致在AlGaN中出现应变，并且由该应变造成的压电极化以及AlGaN的自发极化产生了高密度的二维电子气(2DEG)。因此，能够实现高压及高输出。 

日本专利特许公开2009-76845和2005-244072公开了与上文相关的技术。 

发明内容

根据实施例的多个方面，提供了一种化合物半导体器件，包括：化合物半导体层，布置在该化合物半导体层上方的栅电极，以及栅极绝缘膜。该栅极绝缘膜插入在该化合物半导体层与该栅电极之间。该栅极绝缘膜至少在与该化合物半导体层交界的界面附近包含氟化合物。 

还提供了一种化合物半导体器件的制造方法，包括以下步骤： 

在化合物半导体层上形成栅极绝缘膜；以及 

在所述化合物半导体层和所述栅极绝缘膜上方形成栅电极，所述栅极绝缘膜至少在与所述化合物半导体层交界的界面附近包含氟化合物。 

还提供了一种电源电路，包括： 

变压器；以及 

高压电路和低压电路，所述变压器位于所述高压电路和低压电路之间， 

所述高压电路包括多个晶体管， 

每个所述晶体管包括： 

化合物半导体层；和 

栅电极，布置在所述化合物半导体层上方；以及 

栅极绝缘膜，插入在所述化合物半导体层与所述栅电极之间，所述栅极绝缘膜至少在与所述化合物半导体层交界的界面附近包含氟化合物。 

还提供了一种高频放大器，用于放大输入的高频电压并输出经过放大的高频电压，该高频放大器包括： 

晶体管，其包括： 

化合物半导体层； 

栅电极，布置在所述化合物半导体层上方；以及 

栅极绝缘膜，插入在所述化合物半导体层与所述栅电极之间， 

所述栅极绝缘膜至少在与所述化合物半导体层交界的界面附近包含氟化合物。 

根据本发明的实施例，通过减少栅极绝缘膜中的悬空键，使阈值电压的变化得到抑制，并且因而实现了具有高晶体管特性的高度可靠的化合物半导体器件。 

本发明的目的和优点将通过权利要求中特别指出的元件以及组合来实现和获得。 

应当理解，前述的大致描述和下文的详细描述都是示例性和说明性的，并非对如权利要求所要求保护的本发明的限制。 

附图说明

图1A至图1J为示出根据第一实施例的MIS型AlGaN/GaN·HEMT的制 造方法的截面示意图； 

图2A和图2B为示出根据第一实施例的另一示例的截面示意图； 

图3为示出根据第二实施例的MIS型AlGaN/GaN·HEMT的制造方法的主要步骤的截面示意图； 

图4为示出根据第二实施例的另一示例的截面示意图； 

图5为示出根据第三实施例的MIS型AlGaN/GaN·HEMT的制造方法的步骤的截面示意图； 

图6为示出根据第三实施例的另一示例的截面示意图； 

图7为示出根据第四实施例的电源的结构的耦合示意图； 

图8为示出根据第五实施例的高频放大器的结构的耦合示意图。 

具体实施方式

将参照附图对多个优选实施例加以说明。 

所谓的MIS型AlGaN/GaN·HEMT是AlGaN/GaN·HEMT的一个类型，其中栅电极被布置在GaN层和栅极绝缘膜上方。在这种HEMT中，栅极绝缘膜的缺陷位置和端面处存在所谓的悬空键(dangling bonds)。悬空键的存在是用于操作晶体管的阈值电压变化3V或3V以上的一个首要原因，并因而导致无法获得高晶体管特性的问题。