[发明专利]半导体器件和制造半导体器件的方法

说明书

技术领域

本文所述实施方案涉及半导体器件和制造所述半导体器件的方法。

背景技术

在氮化物半导体中所包括的包括GaN、AlN、InN的材料和这些材料的混合晶体具有宽的带隙并用于高输出电子器件、短波长发光器件等。场效应晶体管(FET)，例如高电子迁移率晶体管(HEMT)用于高输出高效率的放大器或高功率的开关器件等。在包括具有AlGaN的电子供给层和具有GaN的电子传输层的HEMT中，由于AlGaN和GaN之间晶格常数的差异，所以在AlGaN中可产生应变并且可产生压电极化。由于通过压电极化产生高浓度二维电子气，所以可提供高输出器件。

在用于高输出高效率的放大器、高功率开关器件等中的HEMT中，可对其施加常闭，HEMT可具有高的击穿电压。为了实现常闭运行，将位于栅电极下的半导体层的一部分移除以形成栅极凹陷。在栅极凹陷结构中，阈值电压变为正的而没有增加电极之间的电阻。为了获得高的漏极击穿电压和高的栅极击穿电压，在具有横向结构的FET或HEMT中，使用包括栅极绝缘膜的金属绝缘体半导体(MIS)结构。栅极凹陷结构和MIS结构可应用于包括GaN基半导体材料的HEMT中。

例如，日本专利公开号2002-359256、2007-19309和2009-76845公开了相关内容。

在具有栅极凹陷结构和MIS结构的半导体器件中，通过例如蚀刻移除通过外延生长等形成的半导体层的一部分，并且在该经蚀刻的部分上可形成绝缘膜。因此，蚀刻可使半导体器件受损。此外，制造工艺可变得复杂，所以制造的半导体的成本可增加。

发明内容

根据实施方案的一个方面，一种半导体器件包括：在衬底上设置的半导体层；通过氧化半导体层的一部分形成的绝缘膜；和在绝缘膜上设置的电极，其中所述绝缘膜包括氧化镓、或氧化镓和氧化铟。

上述半导体器件的制造工艺得到简化，使得以低的成本提供半导体器件。

本发明的附加优势和新的特征将在后续的描述中得到部分地阐述，并且本领域技术人员在研究了下述内容或在通过实施本发明来获悉时将部分地变得更加明了。

附图说明

图1示出一个示例性的半导体器件；

图2A至2I示出一种制造半导体器件的示例性的方法；

图3示出示例性的超临界水的特性；

图4示出一个示例性的半导体器件；

图5示出示例性的分立封装的半导体器件；

图6示出一个示例性的电源装置；和

图7示出一个示例性的高频放大器。

具体实施方式

在实施方案中，利用相同的附图标记指定基本相同的构件等，并且可省略或减少对那些构件的描述。

图1示出一个示例性的半导体器件。图1示出的半导体器件可包括称作HEMT的晶体管。该半导体器件包括：包括电子传输层21、间隔物层22、电子供给层23和盖层24的半导体层，所述半导体层设置在缓冲层20上，缓冲层20形成在与半导体等对应的衬底10上。所述半导体层通过外延生长例如金属有机气相外延(MOVPE)形成。提供与电子供给层23相连的源电极42和漏电极43。在电子传输层21的其中形成栅电极41的区域上提供相当于栅极绝缘膜的绝缘膜30。在绝缘膜30上提供栅电极41。源电极42和漏电极43可与电子传输层21相连。可提供包括绝缘体的保护膜以覆盖盖层24。

衬底10可为Si衬底、SiC衬底、蓝宝石(Al₂O₃)衬底等中的任一种。例如，当Si衬底用作衬底10时，可提供缓冲层20。当使用除了硅之外的材料作为衬底10时，可不提供缓冲层20。电子传输层21可由i-GaN构成。间隔物层22可为i-AlGaN。电子供给层23可由n-AlGaN构成。盖层24可为n-GaN。在电子传输层21的电子供给层23侧上产生二维电子气(2DEG)21a。

栅电极41、源电极42和漏电极43可包括金属材料。相当于栅极绝缘膜的绝缘膜30通过氧化间隔物层22、电子供给层23和盖层24形成。例如，通过氧化对应于间隔物层22的i-AlGaN、对应于电子供给层23的n-AlGaN和对应于盖层24的n-GaN，形成Ga₂O₃和Al₂O₃。Ga₂O₃和Al₂O₃可对应于绝缘膜30。或者，可氧化电子供给层23和盖层24。或者，可仅仅氧化盖层24。