[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

本文中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，在衬底之上依次形成有GaN层和AlGaN层(其中GaN层用作电子传输层)的电子器件(化合物半导体器件)已经得到强劲发展。已知的化合物半导体器件之一为GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)。GaN基HEMT合理地使用在AlGaN和GaN之间的异质结界面处生成的高密度二维电子气(2DEG)。

GaN的带隙为3.4eV，其大于Si的带隙(1.1eV)和GaAs的带隙(1.4eV)。换言之，GaN具有高的击穿场强。GaN还具有高的饱和电子速率。因此，GaN对于在高压下可操作并能够产生大的输出的化合物半导体器件而言是非常有前景的材料。因此，GaN基HEMT有望作为高效开关器件，以及作为用于电动车辆的高击穿电压功率器件等。

使用高密度二维电子气的GaN基HEMT中的多数GaN基HEMT执行常通操作。简言之，甚至在栅极电压关断的情况下，电流也可以流动。其原因在于沟道中存在大量电子。另一方面，考虑到故障安全，对于用于高击穿电压功率器件的GaN基HEMT而言常断操作是重要的。

因此，针对于实现能够进行常断操作的GaN基HEMT已经研究了各种技术。例如，存在如下结构：在该结构中，在栅电极与活化区域之间形成包含p型杂质(如Mg)的p型GaN层。

然而，在设置有p型半导体层的现有GaN基HEMT中可能会有漏电流流动。

[专利文献1]日本公开特许公报No.2004-273486

[非专利文献1]松下技术期刊(Panasonic Technical Journal)第55卷，第2期(2009)

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种能够实现常断操作同时能够抑制漏电流的化合物半导体器件，以及制造该化合物半导体器件的方法。

根据实施方案的一个方面，化合物半导体器件包括：衬底；形成在衬底之上的电子传输层和电子供给层；形成在电子供给层之上的栅电极、源电极和漏电极；形成在电子供给层和栅电极之间的p型半导体层；以及形成在电子供给层和p型半导体层之间的空穴消除层，空穴消除层包含施主或复合中心并且消除空穴。

根据实施方案的另一方面，制造化合物半导体器件的方法包括：在衬底之上形成电子传输层和电子供给层；在电子供给层之上形成栅电极、源电极和漏电极；在形成栅电极之前，形成位于电子供给层和栅电极之间的p型半导体层；以及在形成p型半导体层之前，形成位于电子供给层和p型半导体层之间的空穴消除层，空穴消除层包含施主或复合中心并且消除空穴。

附图说明

图1A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1B是示出根据第一实施方案的化合物半导体器件的能带结构的图；

图2A是示出参考例的结构的横截面图；

图2B是示出参考例的能带结构的图；

图3A是示出根据第一实施方案的化合物半导体器件的栅极电压与漏极电流之间的关系的图；

图3B是示出参考例的栅极电压与漏极电流之间的关系的图；

图4A是示出根据第一实施方案的化合物半导体器件的漏极电压与漏电流之间的关系的图；

图4B是示出参考例的漏极电压与漏电流之间的关系的图；

图5A至图5H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6A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6B是示出根据第二实施方案的化合物半导体器件的能带结构的图；

图7A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7B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8A至图8F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9A是示出根据第五实施方案的化合物半导体器件的结构的横截面图；

图9B是示出根据第六实施方案的化合物半导体器件的结构的横截面图；

图10是示出根据第七实施方案的分立封装件的图；

图11是示出根据第八实施方案的功率因子校正(PFC)电路的布线图；

图12是示出根据第九实施方案的电源装置的布线图；以及

图13是示出根据第十实施方案的高频放大器的布线图。

具体实施方式