[发明专利]半导体装置

说明书

公开了一种半导体装置。所述半导体装置包括：第一导电型半导体层，包括第一下导电型半导体层和第一上导电型半导体层；V‑坑，穿过第一上导电型半导体层的至少一部分；第二导电型半导体层，位于第一导电型半导体层上并填充V‑坑；活性层，置于第一导电型半导体层与第二导电型半导体层之间，V‑坑穿过活性层；高电阻填充层，置于活性层与第二导电型半导体层之间并填充V‑坑，其中，第一上导电型半导体层具有比第一下导电型半导体层的缺陷密度高的缺陷密度，并且第一上导电型半导体层包括包含V‑坑的起点的V‑坑产生层。

本申请是申请日为2014年10月28日、申请号为201410589701.3、发明名称为“半导体装置及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种半导体装置和一种制造该半导体装置的方法，更具体地讲，涉及一种可以改善静电放电特性的半导体装置和一种制造该半导体装置的方法。

背景技术

氮化物半导体用作显示装置、信号灯、照明装置和光学通讯装置的光源，并且可以用在蓝色或绿色发光二极管和激光二极管中。此外，氮化物半导体也可以用在异质结双极晶体管(HBT)、高电子迁移率晶体管(HEMT)等中。

由于不容易得到晶格匹配的基底，因此可以在发生晶格失配的如蓝宝石基底、碳化硅基底或硅基底的这样的基底上生长氮化物半导体。因此，生长在这样的基底上的氮化物半导体具有大约1E9/cm²或更大的相当高的穿透位错密度(threading dislocationdensity,TDD)。

这样的穿透位错通过提供电子陷阱位引起非辐射复合或者提供电流泄露路径。当在这样状态下将诸如静电的过电压施加至半导体装置时，电流通过穿透位错而集中，从而因静电放电(ESD)而损坏半导体装置。

提出若干种方法来补偿氮化物半导体装置的不佳的静电特性。齐纳二极管通常与氮化物半导体装置一起使用。通过将齐纳二极管并联连接到氮化物半导体装置并将不期望的静电放电转移到齐纳二极管来保护氮化物半导体装置。然而，由于齐纳二极管的高价格和额外的工艺，成本和加工时间增加。

另一种方法是使用与氮化物半导体晶格匹配的诸如GaN基底的基底。然而，GaN基底因其相当高的制造成本而难于应用到除诸如激光器的特定装置之外的装置。

又一种方法是通过调整生长温度在活性层中生长具有V-坑的氮化物半导体层，然后通过在高温下生长p型半导体层来填充V-坑，以提高氮化物半导体装置的静电放电特性(KR专利号：10-1026031)。在该方法中，形成在活性层中的V-坑形成抵抗载流子的注入的电势阻挡，从而提高静电放电特性。然而，电流泄露可能因用于填充V-坑的p型半导体层的生长工艺的不足而根据掺杂条件增大。

发明内容

本发明的实施例提供了一种具有改善的静电放电特性的半导体装置及其制造方法。

根据本发明的一方面，一种半导体装置包括：第一导电型半导体层，包括第一下导电型半导体层和第一上导电型半导体层；V-坑，穿过第一上导电型半导体层的至少一部分；第二导电型半导体层，位于第一导电型半导体层上并填充V-坑；以及活性层，插入在第一导电型半导体层和第二导电型半导体层之间，V-坑穿过活性层，其中，第一上导电型半导体层具有比第一下导电型半导体层的缺陷密度高的缺陷密度，并且第一上导电型半导体层包括包含V-坑的起点的V-坑产生层。

第一上导电型半导体层还可以包括位于V-坑产生层上的超晶格层，V-坑的宽度可以由于超晶格层的晶格常数大于低温生长层的晶格常数导致的压缩应变而增加。在这种情况下，V-坑产生层和超晶格层可以包含铟(In)，V-坑产生层的In含量可以低于超晶格层的In含量。另外，第一上导电型半导体层还可以包括插入在V-坑产生层和超晶格层之间的低温生长掺杂层和/或位于超晶格层上的低浓度掺杂层。

V-坑的上部宽度可以与V-坑产生层的厚度成比例，V-坑产生层可以是未掺杂的GaN层。