[发明专利]半导体器件和制造半导体器件的方法

说明书

相关申请的交叉引用

这里通过引用整体引入2012年1月4日提交的日本专利申请No.2012-000164的全部公开内容，包括说明书、附图和摘要。

技术领域

本发明涉及半导体器件和制造半导体器件的方法，并且其具体地涉及具有在含Ga的氮化物半导体层上方叠置氧化铝膜的结构的半导体器件和制造该半导体器件的方法。

背景技术

当通过使用含Ga氮化物半导体层形成晶体管时，用于栅极绝缘膜的材料的候选包括各种物质。

例如，日本未审专利申请公开No.2005-183597描述了对于使用含氮的氧化铝层作为栅极绝缘膜的研究。

日本未审专利申请公开No.2010-45308描述了使用在组分中含Al且具有尖晶石结构的材料作为栅极绝缘膜。作为该材料，示出MgAl₂O₄、MnAl₂O、CoAl₂O₄和NiAl₂O₄作为示例。

日本未审专利申请公开No.2004-273630描述了使用AlGaN层作为栅极绝缘膜。

日本未审专利申请公开No.2007-235000描述了使用氮化硅膜、氧化硅膜或氮氧化硅膜作为栅极绝缘膜。

发明内容

当在含Ga的氮化物半导体层上方形成氧化铝层时，在氧化铝层和氮化物半导体层之间的界面处生成许多界面态。在这种情况下，使用叠置结构的半导体器件的特性恶化。

根据本发明的一个实施例，在含Ga的第一氮化物半导体层上方形成氧化铝层。该氧化铝膜在界面区域中具有作为Al原子的四配位Al原子和六配位Al原子，该四配位Al原子中的每个均由四个O原子包围，该六配位Al原子中的每个均由六个O原子包围，该界面区域位于离相对于第一氮化物半导体层的界面小于等于1.5nm的区域中。然后在该界面区域中，四配位Al原子基于全部Al原子以大于等于30原子％且小于50原子％存在。

根据本发明的一个实施例，在含Ga的氮化物半导体层上形成包括氧化铝的界面层。在不含氧化剂的气氛中对该界面层进行热处理。然后，在该界面层上形成氧化铝层。

根据上述实施例，在含Ga的氮化物半导体与氧化铝层之间的界面处的界面态的生成得以抑制。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的半导体器件中使用的层结构的视图；

图2A是示出形成图1所示半导体器件的结构的方法的视图；

图2B是示出形成图1所示半导体器件的结构的方法的视图；

图3A是示出通过本发明第一实施例中示出的方法形成的界面层的TEM-EELS谱(0K-边缘)的视图；

图3B是示出比较实施例的当在氮化物半导体层上方直接形成主体层时在界面处的TEM-EELS谱的视图；

图4是示出α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃的TEM-EELS谱的视图；

图5示出了表明当改变α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃的比率时TEM-EELS谱的变化的仿真结果；

图6A是示出针对根据优选实施例的样本和根据比较实施例的样本来测量在氮化物半导体层和氧化铝层之间的界面处的界面态密度的结果的视图；

图6B是示出根据优选实施例的样本和根据比较实施例的样本的BTI特性的测量结果的视图；

图7是示出根据第二实施例的半导体器件所用的层结构的横截面图；

图8是示出根据第三实施例的半导体器件的配置的视图；

图9A是示出制造图8所示半导体器件的方法的横截面图；

图9B是示出在图9A所示步骤之后的制造图8所示半导体器件的方法的横截面图；

图10是示出根据第四实施例的半导体器件的配置的横截面图；

图11A是示出制造图10所示半导体器件的方法的横截面图；以及

图11B是示出在图11所示步骤之后的制造图10所示半导体器件的方法的横截面图。

具体实施方式

将参照附图描述本发明的优选实施例。贯穿整个附图，相同配置的元件带有相同的参考标记，对于这些参考标记的描述将视情况省略。

第一实施例