[发明专利]氮化物基半导体器件及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年7月23日在韩国知识产权局提交的名称为“NITRIDE-BASED SEMICONDUCTOR DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF（氮化物基半导体器件及其制造方法）”的韩国专利申请No.10-2012-0079798的优先权，其内容通过引用方式整体并入本文。

技术领域

本发明的示例实施例涉及氮化物基半导体器件及其制造方法，具体而言涉及用于防止泄漏电流的氮化物基半导体器件及其制造方法。

背景技术

信息通信技术已经被开发用于超高速和大容量的信号传输。随着在无线通信领域中不断增加的个人移动设备、卫星通信、军用雷达、广播通信和通信中继的应用数量，对用于在微波频段和毫米波频段操作的超高速信息通信系统的高速、高功率的电子设备的需求一直在增加。过渡地，已经做出了减小高速高功率电子器件的能量损耗的尝试。

例如，已经开展了对使用氮化镓（GaN）基半导体来开发高度、高功率电子器件的研究，氮化镓基半导体器件具有优异特性，例如，高能隙、高热稳定性和化学稳定性以及大约3×10⁷厘米每秒（cm/sec）的高电子饱和速度。已经知道GaN基半导体器件具有大约3×10⁶伏特每厘米（V/cm）的高击穿电场、较大的最大电流密度、在高温下的稳定性以及高导热率。而且，使用氮化铝镓（AlGaN）/GaN异质结结构的异质结场效应晶体管（HFET）在界面上具有较大的带不连续性，从而导致很高的电子迁移率，释放了大量的电子。

发明内容

示例实施例的一个方面提供了一种在氮化物基半导体层内具有至少一个离子注入层的氮化物基半导体器件，由此来防止泄漏电流，并提供了制造该半导体器件的方法。

根据示例实施例的一个方面，提供了一种氮化物基半导体器件，该半导体器件包括在衬底上形成的缓冲层、在缓冲层上形成的氮化物基半导体层、在氮化物基半导体层内形成的至少一个离子注入层以及在氮化物基半导体层上形成的沟道层。

根据示例实施例的另一方面，提供了一种氮化物基半导体器件，其包括：缓冲层，其在衬底上；氮化物基半导体层，其在缓冲层上，该氮化物基半导体层包括在离其上表面预定距离处的杂质离子；以及沟道层，其在氮化物基半导体层的上表面上。

至少一个离子注入层可以包括杂质离子。

杂质离子可以是以下材料中的至少一种：氩（Ar）、碳（C）、氢（H）、氮（N）、硼（B），铁（Fe）、镁（Mg）、锌（Zn）、氦（He）、氖（Ne）、铍（Be）、锂（Li）、硅（Si），氟（F）、硫（S）、磷（P）、砷（As）、锶（Sr）、碲（Te）及其组合。

至少一个离子注入层中的每一个可以包括相同的杂质离子或者各自不同的杂质离子。

可以在与氮化物基半导体层的表面相距50纳米（nm）与30微米（μm）之间的范围内的深度处形成所述至少一个离子注入层。

所述至少一个离子注入层可以包括2至10层。

可以以在10keV与5MeV之间的范围内的注入能量形成所述至少一个离子注入层。

可以以在1E17ions/cm³至5E21ions/cm³的范围内的剂量形成所述至少一个离子注入层。

氮化物基半导体层可以是以下材料中的至少一种：氮化镓（GaN）、氮化铟镓（InGaN）、氮化铝镓（AlGaN）、氮化铝铟镓（AlInGaN）、氮化铝（AlN）、氮化铟（InN）、氮化锌铟（ZnInN）、氮化锌镓（ZnGaN）、氮化镁镓（MgGaN）及其组合。

氮化物基半导体层可以是耗尽型（normally-on）或增强型（normally-off）。

根据示例性实施例的又一方面，提供了一种制造氮化物基半导体器件的方法，该方法包括步骤：在衬底上形成缓冲层，在缓冲层上形成氮化物基半导体层，通过将杂质离子注入氮化物基半导体层来形成至少一个离子注入层，以及在氮化物基半导体层上形成沟道层。

可以使用离子注入技术或等离子体浸没离子注入技术来将杂质离子注入氮化物基半导体层内。

杂质离子可以是以下材料中的至少一种：Ar、C、H、N、B、Fe、Mg、Zn、He、Ne、Be、Li、Si、F、S、P、As、Sr、Te及其组合。

至少一个离子注入层中的每一个可以包括相同的杂质离子或者各自不同的杂质离子。

至少一个离子注入层可以包括2至10层。