[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

本文讨论的实施例涉及一种化合物半导体器件及其制造方法。

背景技术

近些年来，利用包括高饱和电子迁移率和宽带隙的氮化物基化合物半导体的优点，高击穿电压、高输出的化合物半导体器件得到了强有力的发展。例如，场效应晶体管（例如，高电子迁移率晶体管（HEMT））得到了发展。它们之中，GaN层作为电子沟道层以及AlGaN层作为电子供应层的GaN基HEMT引起了广泛的关注。在GaN基HEMT中，晶格变形（distortion）由于AlGaN与GaN之间的晶格常数不同而发生在AlGaN层中，该变形引起压电极化，从而在放置在AlGaN层下方的GaN层的上部产生高密度二维电子气。该配置确保高输出。

然而，由于二维电子气的高密度，所以难以获得常关晶体管。因此，对各种技术的研究旨在解决该问题。常规提议包括通过在栅极电极和电子供应层之间形成p型GaN层来消散二维电子气的技术。

给出了以下示例：具有p型GaN层的GaN基HEMT，其中p型GaN层与栅极电极连接；以及另一种具有p型GaN层的GaN基HEMT，具有其中绝缘膜位于p型GaN层与栅极电极之间的MIS（金属绝缘体半导体）结构。

然而，难以在其中p型GaN层与栅极电极连接的GaN基HEMT中获得高阈值电压。而且，难以在具有MIS结构的GaN基HEMT中适当地实现常关操作。

[专利文件1]日本特开专利公开第2008-277598号

[专利文件2]日本特开专利公开第2011-29506号

[专利文件3]日本特开专利公开第2008-103617号

发明内容

本发明的目的是提供一种能够实现具有高阈值电压的常关操作的化合物半导体器件及其制造方法。

根据实施例的一个方案，一种化合物半导体器件包括：电子渡越层（electron transit layer）；电子供应层，形成在电子渡越层的上方；二维电子气抑制层，形成在电子供应层的上方；绝缘膜，形成在二维电子气抑制层和电子渡越层的上方；以及栅极电极，形成在绝缘膜的上方。栅极电极与二维电子气抑制层电连接。

根据实施例的另一个方案，一种化合物半导体器件的制造方法包括：在电子渡越层的上方形成电子供应层；在电子供应层的上方形成二维电子气抑制层；在二维电子气抑制层和电子渡越层的上方形成绝缘膜；以及在绝缘膜的上方形成栅极电极。栅极电极与二维电子气抑制层电连接。

附图说明

图1为示出根据第一实施例的化合物半导体器件的结构的剖视图；

图2A为示出根据第一参考示例的GaN基HEMT的结构的视图；

图2B为示出第一参考示例的特性的视图；

图3为示出第一实施例的特性的视图；

图4为示出关断期间的能量状态的能带图；

图5A为示出根据第二参考示例的GaN基HEMT的结构的视图；

图5B为示出第二参考示例的特性的视图；

图6为示出导通期间的能量状态的能带图；

图7为示出第一实施例中的电子移动的视图；

图8A至图8M为按顺序示出根据第一实施例的化合物半导体器件的制造方法的剖视图；

图9为示出根据第二实施例的化合物半导体器件的结构的剖视图；

图10为示出第二实施例的特性的视图；

图11为示出根据第三参考示例的GaN基HEMT的结构的视图；

图12A为示出第三参考示例的特性之一的视图；

图12B为示出第三参考示例的另一个特性的视图；

图13为示出根据第三实施例的化合物半导体器件的结构的剖视图；

图14A至图14O为按顺序示出根据第三实施例的化合物半导体器件的制造方法的剖视图；

图15为示出根据第四实施例的化合物半导体器件的结构的剖视图；

图16为示出根据第五实施例的分立封装的图；

图17为示出根据第六实施例的功率因数校正（PFC）电路的布线图；

图18为示出根据第七实施例的电源装置的布线图；以及

图19为示出根据第八实施例的高频放大器的布线图。

具体实施方式

参照附图，下面将具体描述实施例。

（第一实施例）

首先，将描述第一实施例。图1为示出根据第一实施例的化合物半导体器件的结构的剖视图。