[发明专利]化合物半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本文讨论的实施方案涉及化合物半导体器件及其制造方法。

背景技术

近年来，使用氮化物基化合物半导体的包括高饱和电子迁移率和宽带隙的优势，高击穿电压、高输出化合物半导体器件获得强劲发展。该发展涉及例如场效应晶体管，如高电子迁移率晶体管(HEMT)。其中，具有AlGaN层作为电子供给层的GaN基HEMT吸引了很多关注。在GaN基HEMT中，由于AlGaN和GaN之间的晶格常数的差异，在AlGaN层中发生晶格畸变，该畸变导致沿着AlGaN层的压电极化，并因此在置于AlGaN层下的GaN层的上部中生成高密度的二维电子气。该构造确保了高输出。

然而，由于高密度的二维电子气，难以获得常闭晶体管。因此针对于解决该问题而研究了各种技术。常规的提议包括：通过将电子供给层的仅在栅电极之下的一部分蚀刻掉以使二维电子气截断的技术、以及通过在栅电极和电子供给层之间形成包含作为受主杂质的Mg的p型GaN层以使二维电子气消失的技术。

然而，对电子供给层的仅在栅电极之下的部分进行蚀刻将损坏电子沟道层，从而导致片电阻增加和泄漏电流增加的问题。另一方面，形成包含Mg的p型GaN层将提高电阻率。这样，为了获得常闭晶体管所做出的常规努力使晶体管的其它特性劣化。

[专利文献1]日本公开特许公报2009-076845

[专利文献2]日本公开特许公报2007-019309

发明内容

本发明的一个目的在于提供能够实现常闭操作同时抑制特性劣化的化合物半导体器件及其制造方法。

根据实施方案的一个方面，一种化合物半导体器件包括：衬底；形成于衬底之上的电子沟道层和电子供给层；形成于电子供给层上或者上方的栅电极、源电极和漏电极；以及形成于电子供给层和栅电极之间的p型半导体层。该p型半导体层包含与包含在电子沟道层和电子供给层中的至少任一层中的元素相同的元素作为p型杂质。

根据实施方案的另一方面，一种制造化合物半导体器件的方法包括：在衬底之上形成电子沟道层和电子供给层；在电子供给层上方形成p型半导体层；在电子供给层上或者上方的在俯视图中在夹持着p型半导体层的位置处形成源电极和漏电极；以及在p型半导体层上形成栅电极。该p型半导体层包含与包含在电子沟道层和电子供给层中的至少任一层中的元素相同的元素作为p型杂质。

附图说明

图1是示出根据第一实施方案的化合物半导体器件的结构的横截面图；

图2A至图2I是依次示出制造根据第一实施方案的化合物半导体器件的方法的横截面图；

图3是示出根据第二实施方案的化合物半导体器件的结构的横截面图；

图4是示出根据第三实施方案的化合物半导体器件的结构的横截面图；

图5是示出根据第四实施方案的化合物半导体器件的结构的横截面图；

图6A至图6H是依次示出制造根据第四实施方案的化合物半导体器件的方法的横截面图；

图7是示出根据第五实施方案的分立封装件的图；

图8是示出根据第六实施方案的功率因子校正(PFC)电路的布线图；

图9是示出根据第七实施方案的电源装置的布线图；以及

图10是根据第八实施方案的高频放大器的布线图。

具体实施方式

本发明人深入地研究现有技术中在形成包含有作为受主杂质的Mg的p型GaN层时电阻率提高的原因。然后发现在p型GaN层的生长过程中，所添加的作为受主杂质的Mg超过电子供给层过度地扩散进电子沟道层中，从而不仅使正好在栅电极之下的部分中的二维电子气(2DEG)消失，还使需要保持2DEG的部分中的2DEG消失。简而言之，与包含在p型GaN层中的Mg的扩散相关联，现有技术在降低2DEG浓度方面是不利的。

下面将参照附图详述实施方案。

(第一实施方案)

将描述第一实施方案，图1是示出根据第一实施方案的GaN基HEMT(化合物半导体器件)的结构的横截面图。