專利名稱：化合物半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此所述的實(shí)施例涉及化合物半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
氮化物半導(dǎo)體的特征在于它們的高飽和電子速率和寬帶隙。因此，已經(jīng)廣泛地調(diào)查了氮化物半導(dǎo)體，旨在利用這些特性將它們應(yīng)用到高擊穿電壓、高輸出的半導(dǎo)體裝置。例如，作為氮化物半導(dǎo)體的GaN具有3. 4eV的帶隙，該帶隙大于Si的帶隙(1.1eV)和GaAs的帶隙(1.4eV)。因此，GaN具有大的擊穿場(chǎng)強(qiáng)。GaN因此作為用于構(gòu)成電源設(shè)備的化合物半導(dǎo)體裝置的材料很有希望，該電源設(shè)備能夠在高壓下運(yùn)行并且能夠產(chǎn)生大的輸出。已經(jīng)作出了關(guān)于利用氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置的多個(gè)報(bào)告，該半導(dǎo)體裝置以場(chǎng)效應(yīng)晶體管為典型，并且特別以高電子遷移率晶體管(HEMT)為典型。在基于GaN的HEMT中，使用用于電子溝道層的GaN和使用用于電子供給層的AlGaN的基于AlGaN/GaN的HEMT吸引了大量關(guān)注。在基于AlGaN/GaN的HEMT中，因?yàn)樵贕aN和AlGaN之間在晶格常數(shù)上的差導(dǎo)致在AlGaN層中出現(xiàn)晶格畸變。該畸變引發(fā)了 AlGaN的壓電極化和自發(fā)極化，并且由此產(chǎn)生高密度的、二維電子氣(2DEG)。因此，基于AlGaN/GaN的HEMT預(yù)期作為高效率開(kāi)關(guān)裝置和用于電動(dòng)汽車的高擊穿電壓電力裝置等。然而，因?yàn)槎S電子氣的高密度導(dǎo)致難以獲得通常關(guān)斷的晶體管。對(duì)于各種技術(shù)的調(diào)查因此已經(jīng)被引導(dǎo)來(lái)解決問(wèn)題。傳統(tǒng)的建議包括下述技術(shù)通過(guò)在柵極電極和電子供給層之間形成InAlN層來(lái)使得二維電子氣消失。然而，如果InAlN層被形成使得在柵極電極和源極電極之間的平面視圖上的區(qū)域并且在柵極電極和漏極電極之間的區(qū)域中延伸，則InAlN層也可以將這些區(qū)域(訪問(wèn)區(qū)域)中的2DEG消失，并且可以由此提高導(dǎo)通電阻。已經(jīng)將傳統(tǒng)的調(diào)查引導(dǎo)來(lái)通過(guò)干蝕刻去除在訪問(wèn)區(qū)域中的InAlN層。然而，在訪問(wèn)區(qū)域中的InAlN層的干蝕刻引發(fā)了電流崩塌，并且由此使得難以獲得足夠電平的漏極電流。[專利文獻(xiàn)I]日本公開(kāi)專利公布No.2009-76845[專利文獻(xiàn)2]日本公開(kāi)專利公布No.2007-19309

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種化合物半導(dǎo)體裝置及其制造方法，所述化合物半導(dǎo)體裝置能夠在抑制電路崩塌的同時(shí)實(shí)現(xiàn)通常關(guān)斷操作。根據(jù)實(shí)施例的一個(gè)方面，一種化合物半導(dǎo)體裝置包括襯底；在所述襯底上方形成的化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)；以及在所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)上或上方形成的柵極電極、源極電極和漏極電極。所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)包括電子溝道層；以及氮化物半導(dǎo)體層，所述氮化物半導(dǎo)體層包括在所述電子溝道層上方形成的電子供給層。在所述柵極電極和所述源極電極之間的區(qū)域以及在所述柵極電極和所述漏極電極之間的區(qū)域的每一個(gè)中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面處的銦(In)含有率低于在所述柵極電極下方的區(qū)域中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面處的銦(In)含有率。根據(jù)實(shí)施例的另一個(gè)方面，一種制造化合物半導(dǎo)體裝置的方法包括在襯底上方形成化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)；以及在所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)上或上方形成柵極電極、源極電極和漏極電極。所述形成所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括形成電子溝道層；以及形成氮化物半導(dǎo)體層，所述氮化物半導(dǎo)體層包括在所述電子溝道層上方的電子供給層。在所述柵極電極和所述源極電極之間的區(qū)域以及在所述柵極電極和所述漏極電極之間的區(qū)域的每一個(gè)中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面處的銦(In)含有率低于在所述柵極電極下方的區(qū)域中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面處的銦(In)含有率。


圖1A是圖示根據(jù)第一實(shí)施例的化合物半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖1B是圖示在含銦層中的銦(In)含有率的分布的圖；圖2A和2B是圖示含銦層的作用的示例的圖；圖3A至3L是依序圖示根據(jù)第一實(shí)施例的化合物半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖；圖4是圖示根據(jù)第二實(shí)施例的化合物半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖5是圖示根據(jù)第三實(shí)施例的化合物半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖； 圖6A至6E是依序圖示第四實(shí)施例的化合物半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖；圖7是圖示根據(jù)第五實(shí)施例的化合物半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖8A至8L是依序圖示根據(jù)第五實(shí)施例的化合物半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖；圖9是圖示根據(jù)第六實(shí)施例的化合物半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖10是圖示根據(jù)第七實(shí)施例的化合物半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖1lA至IlE是依序圖示根據(jù)第八實(shí)施例的化合物半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖；圖12是圖示根據(jù)第九實(shí)施例的分立封裝的圖；圖13是圖示根據(jù)第十實(shí)施例的功率因數(shù)校正(PFC)電路的布線圖；圖14是圖示根據(jù)第十一實(shí)施例的電源設(shè)備的布線圖；圖15是圖示根據(jù)第十二實(shí)施例的高頻放大器的布線圖；圖16是圖示第一試驗(yàn)的結(jié)果的圖；圖17是圖示第二試驗(yàn)的結(jié)果的圖；圖18A和18B是圖示參考示例的化合物半導(dǎo)體裝置的截面圖；以及圖19A和19B是圖示第三試驗(yàn)和第四試驗(yàn)的結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式下面參考附圖詳細(xì)描述實(shí)施例。(第一實(shí)施例)將描述第一實(shí)施例。圖1A是圖不根據(jù)第一實(shí)施例的基于GaN的HEMT (化合物半導(dǎo)體裝置)的結(jié)構(gòu)的截面圖。
在第一實(shí)施例中，如圖1A中所示，在諸如Si襯底的襯底I上方形成化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)7。化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)7包括初始層2a、緩沖層2b、電子溝道層3、分隔層4、電子供給層5和含銦層6。初始層2a可以是例如大約160nm厚的AlN層。緩沖層2b可以是多個(gè)AlxGahN (0. 2<x<0. 8)層的堆疊，其具有例如從初始層2a側(cè)向電子溝道層3側(cè)逐漸減少的Al含有率。緩沖層2b可以是例如500nm厚或左右。電子溝道層3可以例如是大約I微米厚的1-GaN層，其未被有意地?fù)诫s有雜質(zhì)。分隔層4可以例如是大約5nm的1-Ala2Gaa8N層，其未被有意地?fù)诫s有雜質(zhì)。電子供給層5可以是例如大約20nm厚的n型Ala2Gaa8N層。電子供給層5可以被摻雜有大約5X IO1Vcm3的作為n型雜質(zhì)的Si。含銦層6可以是例如大約IOnm厚的InAlN層。分隔層4、電子供給層5和含銦層6是氮化物半導(dǎo)體層的示例。 在化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)7中形成限定元件區(qū)域的元件隔離區(qū)域20。在元件區(qū)域中，在含銦層6上形成源極電極Ils和漏極電極lid。絕緣膜12被形成使得覆蓋在含銦層6上方的源極電極Ils和漏極電極lid。在源極電極Ils和漏極電極Ild之間的平面視圖中的位置處在絕緣膜12中形成開(kāi)口 13g，并且在開(kāi)口 13g中形成柵極電極llg。絕緣膜14被形成使得覆蓋在絕緣膜12上方的柵極電極llg。在未具體地限制用于絕緣膜12和14的材料的同時(shí)，可以例如使用氮化硅膜。絕緣膜12和絕緣膜14是終止膜的示例。含銦層6包括銦消除區(qū)域6a。銦消除區(qū)域6a位于含銦層6的除了在平面視圖中與柵極電極Hg交迭的區(qū)域之外的表面部分中。在含銦層6的除了銦消除區(qū)域6a之外的區(qū)域中的銦含有率實(shí)質(zhì)上不變，如下所述，而在銦消除區(qū)域6a中的銦含有率(銦組分)朝向表面(朝向銦消除區(qū)域6a的較淺部分)減少，如圖1B中所示。在此，將描述含銦層6和銦消除區(qū)域6a的組分。在該實(shí)施例中，如果沒(méi)有含銦層6，則因?yàn)樵陔娮訙系缹?的GaN和電子供給層5的AlGaN之間在晶格常數(shù)上的差別導(dǎo)致在電子溝道層3的表面部分中出現(xiàn)2DEG。另一方面，如果在電子供給層5上有含銦層6，則2DEG根據(jù)組分而消失。該實(shí)施例采用了能夠使得在柵極電極Ilg下方的區(qū)域中的大多數(shù)2DEG消失(銦含有率例如，0. 35 MO. 40)的組分。因此，在實(shí)施例中，2DEG難以在柵極電極Ilg下方存在，這允許通常關(guān)斷的操作。另一方面，具有足夠的濃度水平的2DEG存在于位于在銦消除區(qū)域6a下方的平面視圖中的區(qū)域中或訪問(wèn)區(qū)域中，因?yàn)殂熛齾^(qū)域6a的銦含有率未高得足以使得2DEG的大多數(shù)消失。因此可以將導(dǎo)通電阻抑制為低水平。另外，可以通過(guò)例如如下所述不需要干蝕刻的退火來(lái)形成銦消除區(qū)域6a。能夠避免電流崩塌，該電流崩塌否則可能被在干蝕刻的處理中的損害引發(fā)。另外，因?yàn)殂熛齾^(qū)域6a的組分比含銦層6的剩余區(qū)域的組分更接近A1N，使得銦消除區(qū)域6a具有在圖2A中所示的大帶隙。因此，如在圖2B中所示，與沒(méi)有銦消除區(qū)域6a的情況作比較，形成對(duì)于柵極電極Ilg的較高肖特基勢(shì)壘，并且由此可以抑制電子向表面部分內(nèi)的橫向注入(泄漏電流)。向表面部分的電子注入可以改變阱的充電狀態(tài)，并且可以使得以電流崩塌為典型的操作不穩(wěn)定，該實(shí)施例可以抑制這一點(diǎn)。如上所述，通過(guò)該實(shí)施例可以獲得良好的特性。接下來(lái)，將描述根據(jù)第一實(shí)施例的基于GaN的HEMT (化合物半導(dǎo)體裝置)的制造方法。圖3A至圖3L是依序圖示根據(jù)第一實(shí)施例的基于GaN的HEMT (化合物半導(dǎo)體裝置)的制造方法的截面圖。首先，如圖3A中所示，在襯底I上方形成化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)7。在形成化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)7的處理中，可以通過(guò)諸如金屬有機(jī)氣相外延(MOVPE)和分子束外延(MBE)的晶體生長(zhǎng)處理來(lái)形成初始層2a、緩沖層2b、電子溝道層3、分隔層4、電子供給層5和含銦層6。在通過(guò)MOVPE形成AlN層、AlGaN層和GaN層的處理中，可以使用作為Al源的三甲基鋁(TMA)氣體、作為Ga源的三甲基鎵(TMG)氣體和作為N源的氨(NH3)氣體的混和氣體。在該處理中，根據(jù)要生長(zhǎng)的化合物半導(dǎo)體層的組分來(lái)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置三甲基鋁氣體和三甲基鎵氣體的供應(yīng)的通/斷和流速。例如，對(duì)于所有化合物半導(dǎo)體層公共的氨氣的流速可以被設(shè)置為大約IOOccm至10LM?？梢詫⑸L(zhǎng)壓力調(diào)整為大約50Torr至300Torr，并且，可以將生長(zhǎng)溫度調(diào)整為大約1000° C至1200° C。在生長(zhǎng)n型化合物半導(dǎo)體層的處理中，可以通過(guò)例如以預(yù)定的流速向混和氣體增加包含Si的SiH4氣體將Si摻雜到化合物半導(dǎo)體層內(nèi)。將Si的劑量調(diào)整為大約 I X IO1Vcm3 至 lX102°/cm3Ji^n5X1018/cm3*&S。在形成 InAlN 層的處理中，可以使用作為Al源的三甲基鋁(TMA)氣體、作為銦源的三甲基銦(TMI)氣體和作為N源的氨(NH3)氣體的混和氣體。在該處理中，例如，可以將生長(zhǎng)壓力調(diào)整為大約50Torr至200Torr，并且可以將生長(zhǎng)溫度調(diào)整為大約650° C至800° C。接下來(lái)，如圖3B中所示，在化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)7上形成限定元件區(qū)域的元件隔離區(qū)域20。在形成元件隔離區(qū)域20的處理中，例如，在化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)7上方形成光刻膠圖案，以便選擇性地暴露其中要形成元件隔離區(qū)域20的區(qū)域，并且通過(guò)被用作掩模的光刻膠圖案來(lái)植入諸如Ar離子的離子。替代地，可以通過(guò)被用作蝕刻掩模的光刻膠圖案，通過(guò)使用含氯的氣體的干蝕刻來(lái)蝕刻化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)7。

其后，如圖3C中所示，在整個(gè)表面上方形成氮化硅膜21。氮化硅膜21例如通過(guò)等離子體輔助化學(xué)氣相沉積(CVD)處理被形成，并且大約IOOnm厚。替代地，可以在形成元件隔離區(qū)域20之前，作為從含銦層6的形成的繼續(xù)，形成氮化硅膜21。在該情況下，例如，可以將SiH4氣體用作源氣體，并且氮化硅膜21生長(zhǎng)是大約IOnm厚。接下來(lái)，如圖3D中所示，將光刻膠涂敷并且然后圖案化，由此形成光致抗蝕圖(resist pattern) 22，以便覆蓋其中要形成柵極電極的區(qū)域，并且以便暴露剩余區(qū)域。接下來(lái)，如圖3E中所示，通過(guò)使用光致抗蝕圖22作為蝕刻掩模并且使用基于HF的溶液的濕蝕刻來(lái)蝕刻氮化硅膜21。結(jié)果，含銦層6的表面在基于GaN的HEMT的訪問(wèn)區(qū)域中暴露。然后去除光致抗蝕圖22。其后，在非氧化氣氛中進(jìn)行退火，由此允許從含銦層6的表面部分去除銦(In)。因此，如圖3F中所示，在含銦層6的表面部分中形成銦含有率降低的銦消除區(qū)域6a (參見(jiàn)圖1B)?？捎糜跇?gòu)成非氧化氣氛的氣體沒(méi)有特殊限制地包括N2氣體、H2氣體或者N2氣體和H2氣體的混和氣體。優(yōu)選的是，將退火的溫度調(diào)整為700° C至800° C或左右，例如750° C或左右，雖然不特別限制。當(dāng)形成銦消除區(qū)域6a時(shí)，高濃度2DEG在銦消除區(qū)域6a下方的電子溝道層3的表面部分中出現(xiàn)。接下來(lái)，如圖3G中所示，在含銦層6上形成源極電極Ils和漏極電極lid?？梢酝ㄟ^(guò)例如剝離處理來(lái)形成源極電極Ils和漏極電極lid。更具體地，形成光刻膠圖案，以便暴露其中要形成源極電極Hs和漏極電極Ild的區(qū)域，在使用光刻膠圖案作為生長(zhǎng)掩模的同時(shí)通過(guò)蒸發(fā)處理來(lái)在整個(gè)表面上方形成金屬膜，然后將光刻膠圖案與其上沉積的金屬膜的部分一起去除。在形成金屬膜的處理中，例如可以形成大約IOOnm厚的Ti膜，并且，可以然后形成大約300nm厚的Al膜。然后在400° C至1000° C下(例如，在600° C下)在N2氣體氣氛中將金屬膜(通過(guò)例如快速熱退火(RTA))退火，以便建立歐姆特性。其后，如圖3H中所示，通過(guò)濕蝕刻來(lái)去除氮化硅膜21。接下來(lái)，如圖31中所示，在整個(gè)表面上形成絕緣膜12。例如，優(yōu)選的是，通過(guò)原子層沉積(ALD)、等離子體輔助的CVD和濺射來(lái)形成絕緣膜12。接下來(lái)，如圖3J中所示，在源極電極Ils和漏極電極Ild之間的平面視圖中的位置處在絕緣膜12中形成開(kāi)口 13g。在這個(gè)處理中，其中含銦層6的未形成銦消除區(qū)域6a的部分可以在平面視圖中與例如開(kāi)口 13g交迭。接下來(lái)，如圖3K中所示，在開(kāi)口 13g中形成柵極電極llg。例如，可以通過(guò)剝離處理來(lái)形成柵極電極Hg。更具體地，形成光刻膠圖案使得暴露其中要形成柵極電極Iig的區(qū)域，例如在使用光刻膠圖案作為生長(zhǎng)掩模的同時(shí)通過(guò)蒸發(fā)處理來(lái)在整個(gè)表面上方形成金屬膜，并且，然后將光刻膠圖案與其上沉積的金屬膜的部分一起去除。例如，在形成金屬膜的處理中，可以形成大約50nm厚的Ni膜，并且,可以然后形成大約300nm厚的Au膜。然后，如圖3L中所示，形成絕緣膜14以覆蓋在絕緣膜12上方的柵極電極Hg。因此可以制造根據(jù)第一實(shí)施例的基于GaN的HEMT。(第二實(shí)施例)接 下來(lái)，將描述第二實(shí)施例。圖4是圖示根據(jù)第二實(shí)施例的基于GaN的HEMT (化合物半導(dǎo)體裝置)的結(jié)構(gòu)的截面圖。與第一實(shí)施例相反，在使得柵極電極Ilg與化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)7形成肖特基接觸的情況下，第二實(shí)施例采用在柵極電極Ilg和化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)7之間的絕緣膜12，使得允許絕緣膜12作為柵極絕緣膜。簡(jiǎn)而言之，不在絕緣膜12中形成開(kāi)口 13g，并且采用MIS型結(jié)構(gòu)。如此配置的第二實(shí)施例也與第一實(shí)施例類似地在銦消除區(qū)域6a存在的情況下成功地實(shí)現(xiàn)抑制電流崩塌的效果，同時(shí)實(shí)現(xiàn)通常關(guān)斷操作。用于絕緣膜12的材料不被特別限制，其中，優(yōu)選的示例包括S1、Al、Hf、Zr、T1、Ta和W的氧化物、氮化物或氮氧化物。氧化鋁是特別優(yōu)選的。絕緣膜12的厚度可以是2nm至200nm，例如IOnm或左右。(第三實(shí)施例)接下來(lái)，將描述第三實(shí)施例。圖5是圖示根據(jù)第三實(shí)施例的基于GaN的HEMT (化合物半導(dǎo)體裝置)的結(jié)構(gòu)的截面圖。與第一實(shí)施例相反，在平坦的含銦層6上形成源極電極Ils和漏極電極Ild的情況下，在第三實(shí)施例中，在含銦層6中形成凹陷IOs和10d，并且，在凹陷IOs和IOd中分別形成源極電極Ils和漏極電極lid。如此配置的第三實(shí)施例也與第一實(shí)施例類似地在銦消除區(qū)域6a存在的情況下成功地實(shí)現(xiàn)抑制電流崩塌的效果，同時(shí)實(shí)現(xiàn)通常關(guān)斷操作?？梢酝ㄟ^(guò)下面的步驟來(lái)制造根據(jù)第三實(shí)施例的化合物半導(dǎo)體裝置。在形成銦消除區(qū)域6a (圖3F)后并且在形成源極電極Ils和漏極電極Ild (圖3G)前形成凹陷IOs和IOd0然后，分別在凹陷IOs和IOd中形成源極電極Ils和漏極電極lid。例如，在形成凹陷IOs和IOd的過(guò)程中，在化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)7上方形成光刻膠圖案，以便選擇性地暴露其中要形成凹陷IOs和IOd的區(qū)域，并且通過(guò)被用作蝕刻掩模的光刻膠圖案經(jīng)由使用含氯的氣體的干蝕刻來(lái)蝕刻含銦層6。替代地，也可以通過(guò)在下面描述的第四實(shí)施例的方法來(lái)獲得與第三實(shí)施例類似的結(jié)構(gòu)。(第四實(shí)施例)接下來(lái)，將描述第四實(shí)施例。圖6A至圖6E是依序圖示根據(jù)第四實(shí)施例的基于GaN的HEMT (化合物半導(dǎo)體裝置)的制造方法的截面圖。在這個(gè)實(shí)施例中，首先，與第一實(shí)施例(圖3E)類似地進(jìn)行直到氮化硅膜21的濕蝕亥IJ(圖案化)和光致抗蝕圖22的去除的處理。接下來(lái)，如圖6A中所示，在含銦層6中形成凹陷IOs和10d。然后，如圖6B中所示，分別在凹陷IOs和IOd中形成源極電極Ils和漏極電極 lid。接下來(lái)，例如，在400° C至1000° C下(例如，在600° C下)在N2氣體氣氛中進(jìn)行退火(例如，RTA)，以由此建立歐姆特性，并且允許從含銦層6的表面部分去除銦(In)。結(jié)果，如圖6C中所示，在含銦層6的表面部分中形成具有減少的銦含有率的銦消除區(qū)域6a。簡(jiǎn)而言之，在該實(shí)施例中，用于建立歐姆特性的退火也對(duì)于形成銦消除區(qū)域6a有效。接下來(lái)，如圖6D中所示，通過(guò)濕蝕刻去除氮化硅膜21。其后，與第一實(shí)施例類似地進(jìn)行涵蓋從絕緣膜12的形成直至絕緣膜14的形成的處理，如圖6E中所示。根據(jù)第四實(shí)施例，可以相對(duì)于在第一實(shí)施例中減少退火的次數(shù)。(第五實(shí)施例)接下來(lái)，將描述第五實(shí)施例。圖7是圖示根據(jù)第五實(shí)施例的基于GaN的HEMT (化合物半導(dǎo)體裝置)的結(jié)構(gòu)的截面圖。

在第五實(shí)施例中，如圖7中所示，在諸如Si襯底的襯底31上方形成化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)37。化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)37包括初始層32a、緩沖層32b、電子溝道層33和含銦層36。初始層32a可以是例如大約160nm厚的AlN層。緩沖層32b可以是多個(gè)AlxGapxN(0. 2<x<0. 8)層的堆疊，其具有例如從初始層32a側(cè)向電子溝道層33側(cè)逐漸減少的Al含有率。緩沖層32b可以是例如500nm厚或左右。電子溝道層33可以例如是大約I微米厚的1-GaN層或1-AlGaN層，其未被有意地?fù)诫s有雜質(zhì)。含銦層36可以是例如大約IOnm厚的InAlN層。含銦層36是氮化物半導(dǎo)體層的示例。在化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)37中形成限定元件區(qū)域的元件隔離區(qū)域20。在元件區(qū)域中，在含銦層36上形成源極電極Ils和漏極電極lid。絕緣膜12被形成使得覆蓋在含銦層36上方的源極電極Ils和漏極電極lid。在源極電極Ils和漏極電極Ild之間的平面視圖中的位置處在絕緣膜12中形成開(kāi)口 13g，并且在開(kāi)口 13g中形成柵極電極llg。絕緣膜14被形成使得覆蓋在絕緣膜12上方的柵極電極Hg。在未具體地限制用于絕緣膜12和14的材料的同時(shí)，可以例如使用氮化硅膜。絕緣膜12和絕緣膜14是終止膜的示例。含銦層36包括銦消除區(qū)域36a。銦消除區(qū)域36a位于含銦層36的除了在平面視圖中與柵極電極Ilg交迭的區(qū)域之外的表面部分中。在含銦層36的除了銦消除區(qū)域36a之外的區(qū)域中的銦含有率實(shí)質(zhì)上不變，如下所述，而在銦消除區(qū)域36a中的銦含有率(銦組分)朝向表面(朝向銦消除區(qū)域36a的較淺部分)減少，這類似于在第一實(shí)施例中的銦消除區(qū)域6a。
在此，將描述構(gòu)成含銦層36和銦消除區(qū)域36a的InAlN的組分?？梢源_定在實(shí)施例中的含銦層36的組分，以便基于在電子溝道層33的GaN和含銦層36的InAlN(銦含有率例如為0. 30)的晶格常數(shù)之間的關(guān)系，抑制在其中不存在銦消除區(qū)域36a的平面視圖中的區(qū)域中或者在柵極電極Ilg下方的區(qū)域中的電子溝道層33的表面部分中的2DEG的產(chǎn)生。因此，在實(shí)施例中，2DEG難以在柵極電極Ilg下方存在，并且這允許通常關(guān)斷操作。另一方面，具有足夠的濃度水平的2DEG存在于位于在銦消除區(qū)域36a下方的平面視圖中的區(qū)域中或訪問(wèn)區(qū)域中，因?yàn)殂熛齾^(qū)域36a的銦含有率未高得足以抑制2DEG產(chǎn)生。換句話說(shuō)，在實(shí)施例中，銦消除區(qū)域36a作為電子供給層。因此可以將導(dǎo)通電阻抑制為低水平。另外，可以通過(guò)例如如下所述不需要干蝕刻的退火來(lái)形成銦消除區(qū)域36a。能夠避免電流崩塌，該電流崩塌否則可能被在干蝕刻的處理中的損害引發(fā)。另外，可以與第一實(shí)施例類似地通過(guò)抑制電子注入來(lái)抑制因?yàn)殡娮幼⑷雽?dǎo)致的操作不穩(wěn)定。另外，在第五實(shí)施例中的氮化物半導(dǎo)體層的數(shù)量小于在第一實(shí)施例中的氮化物半導(dǎo)體層的數(shù)量。換句話說(shuō)，在不同的材料之間存在較少數(shù)量的界面。界面的數(shù)量越大，則自陷級(jí)的數(shù)量越大，這使得操作不穩(wěn)定。根據(jù)第五實(shí)施例，與第一實(shí)施例作比較可以保證更穩(wěn)定的操作。第五實(shí)施例也有益在可以減少在不同材料之間的每一個(gè)界面處執(zhí)行的微小控制下生長(zhǎng)條件大幅度改變的次數(shù)。如上所述，通過(guò)該實(shí)施例可以獲得良好的特性。接下來(lái)，將描述根據(jù)第五實(shí)施例的基于GaN的HEMT (化合物半導(dǎo)體裝置)的制造方法。圖8A至圖8L是依序圖示根據(jù)第五實(shí)施例的基于GaN的HEMT (化合物半導(dǎo)體裝置)的制造方法的截面圖。 首先，如圖8A中所示，在襯底31上方形成化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)37。在形成化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)37的處理中，可以通過(guò)諸如MOVPE和MBE的晶體生長(zhǎng)過(guò)程來(lái)形成初始層32a、緩沖層32b、電子溝道層33和含銦層36。生長(zhǎng)條件可以類似于用于在第一實(shí)施例中的初始層2a、緩沖層2b、電子溝道層3和含銦層6的那些生長(zhǎng)條件，除了用于形成含銦層36的混和氣體的組分之外。接下來(lái)，如圖SB至圖8D中所示，在化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)37中限定元件區(qū)域，在整個(gè)表面上方形成氮化硅膜21，并且，形成光致抗蝕圖22使得覆蓋其中要形成柵極電極的區(qū)域，并且使得暴露剩余的區(qū)域。其后，如圖8E中所示，與第一實(shí)施例類似，通過(guò)使用光致抗蝕圖22作為蝕刻掩模并且使用基于HF的溶液的濕蝕刻來(lái)蝕刻氮化硅膜21。結(jié)果，含銦層36的表面在與基于GaN的HEMT的訪問(wèn)區(qū)域?qū)?yīng)的其部分中暴露。然后去除光致抗蝕圖22。接下來(lái)，與第一實(shí)施例類似，在非氧化氣氛中進(jìn)行退火，由此允許從含銦層36的表面部分去除銦(In)。結(jié)果，如圖8F中所示，在含銦層36的表面部分中形成具有降低的銦含有率的銦消除區(qū)域36a。當(dāng)形成銦消除區(qū)域36a時(shí)，高濃度2DEG在銦消除區(qū)域36a下方的電子溝道層33的表面部分中出現(xiàn)。其后，如圖8G至圖81中所示，與第一實(shí)施例類似地，形成源極電極Ils和漏極電極lld，進(jìn)行退火以便建立歐姆特性，通過(guò)濕蝕刻來(lái)去除氮化硅膜21，并且，形成絕緣膜12。接下來(lái)，如圖8J至圖8L中所示，與第一實(shí)施例類似，形成開(kāi)口 13g，形成柵極電極Hg，然后形成絕緣膜14。
因此可以制造根據(jù)第五實(shí)施例的化合物半導(dǎo)體裝置。(第六實(shí)施例)接下來(lái)，將描述第六實(shí)施例。圖9是圖示根據(jù)第六實(shí)施例的基于GaN的HEMT (化合物半導(dǎo)體裝置)的結(jié)構(gòu)的截面圖。與第五實(shí)施例相反，在使得柵極電極Ilg與化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)37形成肖特基接觸的情況下，類似于第二實(shí)施例，第六實(shí)施例采用在柵極電極Ilg和化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)37之間的絕緣膜12，使得允許絕緣膜12作為柵極絕緣膜。簡(jiǎn)而言之，不在絕緣膜12中形成開(kāi)口 13g，并且采用MIS型結(jié)構(gòu)。如此配置的第六實(shí)施例也與第五實(shí)施例類似地在銦消除區(qū)域36a存在的情況下成功地實(shí)現(xiàn)抑制電流崩塌的效果，同時(shí)實(shí)現(xiàn)通常關(guān)斷操作。與第二實(shí)施例類似，用于絕緣膜12的材料不被特別限制，其中，優(yōu)選的示例包括S1、Al、Hf、Zr、T1、Ta和W的氧化物、氮化物或氮氧化物。氧化鋁是特別優(yōu)選的。絕緣膜12的厚度可以是2nm至200nm，例如IOnm或左右。(第七實(shí)施例)接下來(lái)，將描述第七實(shí)施例。圖10是圖示根據(jù)第七實(shí)施例的基于GaN的HEMT(化合物半導(dǎo)體裝置)的結(jié)構(gòu)的截面圖。與第五實(shí)施例相反，在平坦的含銦層36上形成源極電極Ils和漏極電極Ild的情況下，與第三實(shí)施例類似，在第七實(shí)施例中，在含銦層36中形成凹陷IOs和10d，并且，在凹陷IOs和IOd中分別形成源極電極Ils和漏極電極lid。
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如此配置的第七實(shí)施例也與第六實(shí)施例類似地在銦消除區(qū)域36a存在的情況下成功地實(shí)現(xiàn)抑制電流崩塌的效果，同時(shí)實(shí)現(xiàn)通常關(guān)斷操作。與第三實(shí)施例類似，可以通過(guò)下面的步驟來(lái)制造根據(jù)第七實(shí)施例的化合物半導(dǎo)體裝置。在形成銦消除區(qū)域36a (圖8F)后并且在形成源極電極Ils和漏極電極Ild (圖SG)前形成凹陷IOs和10d。然后，分別在凹陷IOs和IOd中形成源極電極Ils和漏極電極lid。替代地，也可以通過(guò)在下面描述的第八實(shí)施例的方法來(lái)獲得與第七實(shí)施例類似的結(jié)構(gòu)。(第八實(shí)施例)接下來(lái)，將描述第八實(shí)施例。圖1lA至圖1lE是依序圖示根據(jù)第八實(shí)施例的基于GaN的HEMT (化合物半導(dǎo)體裝置)的制造方法的截面圖。在這個(gè)實(shí)施例中，首先，與第五實(shí)施例(圖8E)類似地進(jìn)行直到氮化硅膜21的濕蝕亥IJ(圖案化)和光致抗蝕圖22的去除的處理。接下來(lái)，如圖1lA中所示，在含銦層36中形成凹陷IOs和10d。然后，如圖1lB中所示，分別在凹陷IOs和IOd中形成源極電極Ils和漏極電極lid。接下來(lái)，例如，在400° C至1000° C下(例如，在600° C下)在N2氣體氣氛中進(jìn)行退火(例如，RTA)，以由此建立歐姆特性，并且允許從含銦層36的表面部分去除銦(In)。結(jié)果，如圖1lC中所示，在含銦層36的表面部分中形成具有減少的銦含有率的銦消除區(qū)域36a。簡(jiǎn)而言之，與第四實(shí)施例類似，在該實(shí)施例中，用于建立歐姆特性的退火也對(duì)于形成銦消除區(qū)域36a有效。接下來(lái)，如圖1lD中所示，通過(guò)濕蝕刻去除氮化硅膜21。其后，如圖1lE所示，與第五實(shí)施例類似地進(jìn)行涵蓋從絕緣膜12的形成直至絕緣膜14的形成的處理。
根據(jù)第八實(shí)施例，可以相對(duì)于在第五實(shí)施例中減少退火的次數(shù)。(第九實(shí)施例)第九實(shí)施例涉及包括基于GaN的HEMT的化合物半導(dǎo)體裝置的分立封裝。圖12是圖示根據(jù)第九實(shí)施例的分立封裝的圖。在第九實(shí)施例中，如圖12中所示，使用諸如焊料的裸片附著劑(die attachingagent) 234將根據(jù)第一至第八實(shí)施例的任何一個(gè)的化合物半導(dǎo)體裝置的HEMT芯片210的背表面固定在平臺(tái)(land)(裸片焊盤(die pad))233上。諸如Al導(dǎo)線的導(dǎo)線235d的一端接合(bond)到漏極電極Ild所連接到的漏極焊盤226d，并且，導(dǎo)線235d的另一端接合到與平臺(tái)233 —體的漏極引線232d。諸如Al導(dǎo)線的導(dǎo)線235s的一端接合到源極電極Ils所連接到的源極焊盤226s，并且，導(dǎo)線235s的另一端接合到與平臺(tái)233分離的源極引線232s。諸如Al導(dǎo)線的導(dǎo)線235g的一端接合到柵極電極Ilg所連接到的柵極焊盤226g，并且，導(dǎo)線235g的另一端接合到與平臺(tái)233分離的柵極引線232g。使用模塑樹(shù)脂231來(lái)封裝平臺(tái)233和HEMT芯片210等，以便柵極弓I線232g的一部分、漏極弓I線232d的一部分和源極弓I線232s的一部分向外突出。可以通過(guò)例如下面的過(guò)程來(lái)制造分離封裝。首先，HEMT芯片210使用諸如焊料的裸片附著劑234接合到引線框的平臺(tái)233。接下來(lái)，使用導(dǎo)線235g、235d和235s，分別地通過(guò)導(dǎo)線接合，柵極焊盤226g連接到引線框的柵極引線232g，漏極焊盤226d連接到引線框的漏極引線232d，并且，源極焊盤226s連接到引線框的源極引線232s。然后，通過(guò)傳送模塑處理來(lái)進(jìn)行將模塑樹(shù)脂231制模。然后，切掉引線框。(第十實(shí)施例)接下來(lái)，將描述第十實(shí)施例。第十實(shí)施例涉及配備了化合物半導(dǎo)體裝置的PFC(功率因數(shù)校正)電路，化合物半導(dǎo)體裝置包括基于GaN的HEMT。圖13是圖示根據(jù)第十實(shí)施例的PFC電路的布線圖。PFC電路250包括開(kāi)關(guān)元件(晶體管)251、二極管252、扼流圈253、電容器254和255、二極管電橋256和AC電源(AC)257。開(kāi)關(guān)元件251的漏極電極、二極管252的陽(yáng)極端子和扼流圈253的一個(gè)端子彼此連接。開(kāi)關(guān)元件251的源極電極、電容器254的一個(gè)端子和電容器255的一個(gè)端子彼此連接。電容器254的另一個(gè)端子和扼流圈253的另一個(gè)端子彼此連接。電容器255的另一個(gè)端子和二極管252的陰極端子彼此連接。柵極驅(qū)動(dòng)器連接到開(kāi)關(guān)元件251的柵極電極。AC 257經(jīng)由二極管電橋256連接在電容器254的兩個(gè)端子之間。DC電源(DC)連接在電容器255的兩個(gè)端子之間。在該實(shí)施例中，根據(jù)第一至第八實(shí)施例的任何一個(gè)的化合物半導(dǎo)體裝置被用作開(kāi)關(guān)元件251。在制造PFC電路250的處理中，開(kāi)關(guān)元件251使用例如焊料連接到二極管252和扼流圈253等。(第^^一實(shí)施例)接下來(lái)，將描述第i^一實(shí)施例。第i^一實(shí)施例涉及配備了包括基于GaN的HEMT的化合物半導(dǎo)體裝置的電源設(shè)備。圖14是圖示根據(jù)第十一實(shí)施例的電源設(shè)備的布線圖。電源設(shè)備包括高壓初級(jí)側(cè)電路261、低壓次級(jí)側(cè)電路262與在初級(jí)側(cè)電路261和次級(jí)側(cè)電路262之間布置的變壓器263。初級(jí)側(cè)電路261包括根據(jù)第十實(shí)施例的PFC電路250和在PFC電路250中的電容器255的兩個(gè)端子之間連接的逆變器電路，該逆變器電路可以是例如全電橋逆變器電路260。全電橋逆變器電路260包括多個(gè)(在該實(shí)施例中為四個(gè))開(kāi)關(guān)元件264a、264b、264c和264d。次級(jí)側(cè)電路262包括多個(gè)(在該實(shí)施例中為三個(gè))開(kāi)關(guān)元件265a、265b和265c。在該實(shí)施例中，根據(jù)第一至第八實(shí)施例的任何一個(gè)的化合物半導(dǎo)體裝置用于PFC電路250的開(kāi)關(guān)元件251內(nèi)，并且用于全電橋逆變器電路260的開(kāi)關(guān)元件264a、264b、264c和264d。PFC電路250和全電橋逆變器電路260是初級(jí)側(cè)電路261的部件。另一方面，基于硅的通用MIS-FET (場(chǎng)效應(yīng)晶體管)用于次級(jí)側(cè)電路262的開(kāi)關(guān)元件265a、265b和265c。(第十二實(shí)施例)接下來(lái)，將描述第十二實(shí)施例。第十二實(shí)施例涉及配備了包括基于GaN的HEMT的化合物半導(dǎo)體裝置的高頻放大器。圖15是圖示第十二實(shí)施例的高頻放大器的布線圖。高頻放大器包括數(shù)字預(yù)失真電路271、混頻器272a和272b與功率放大器273。數(shù)字預(yù)失真電路271在輸入信號(hào)中補(bǔ)償非線性?；祛l器272a將已經(jīng)補(bǔ)償了非線性失真的輸入信號(hào)與AC信號(hào)混和。功率放大器273包括根據(jù)第一至第八實(shí)施例的任何一項(xiàng)所述的化合物半導(dǎo)體裝置，并且發(fā)送與AC信號(hào)混頻的輸入信號(hào)。在該實(shí)施例的所圖示的示例中，在輸出側(cè)上的信號(hào)在開(kāi)關(guān)時(shí)被混頻器272b與AC信號(hào)混頻，并且可以被發(fā)回?cái)?shù)字預(yù)失真電路271。未具體限制用于化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體層的組分，并且可以使用GaN、AlN和InN等。也可以使用它們的混和晶體。具體地說(shuō)，用于構(gòu)成包含含銦層的氮化物半導(dǎo)體層的材料不限于InAlN,并且可以是InxAlyGa1TyN(0〈x彡1，0彡y〈l, x+y ( I)等。柵極電極、源極 電極和漏極電極的配置不限于在上述實(shí)施例中的那些。例如，可以通過(guò)單層來(lái)配置它們。形成這些電極的方法不限于剝離處理?？梢允÷栽谛纬稍礃O電極和漏極電極后的退火，只要可獲得歐姆特性。可以將柵極電極退火。襯底可以是碳化硅(SiC)襯底、藍(lán)寶石襯底、硅襯底、GaN襯底或GaAs襯底等。襯底可以是導(dǎo)電的、半絕緣的和絕緣的襯底的任何一個(gè)?？紤]到成本，優(yōu)選的是，使用Si襯底(例如，具有(111)平面的Si襯底)、SiC襯底或藍(lán)寶石襯底。而且，用于構(gòu)成單獨(dú)層的材料和厚度不限于在實(shí)施例中描述的那些。接下來(lái)，將描述由本發(fā)明人進(jìn)行的試驗(yàn)。(第一試驗(yàn))在第一試驗(yàn)中，形成，然后將Ina4Ala6N層在各種溫度下退火，并且，測(cè)量在退火后的銦含有率。在N2氣氛中進(jìn)行退火10分鐘。在圖16中圖示了結(jié)果。銦含有率較強(qiáng)地取決于退火溫度，并且在700° C至800° C下出現(xiàn)最有效的銦去除，如圖17中所示。(第二試驗(yàn))在第二試驗(yàn)中，在改變退火溫度的同時(shí)，與第五實(shí)施例類似地制造化合物半導(dǎo)體裝置，并且，獲得在退火溫度和最大漏極電流之間的關(guān)系。在圖17中示出了結(jié)果。當(dāng)退火溫度提高時(shí)，接入電阻降低，并且最大漏極電流增大，如圖17中所示。這是因?yàn)橄率霈F(xiàn)象退火溫度越高，則銦的消除越顯著，銦含有率越小，并且，銦含有率越低，則自發(fā)極化和壓電極化越強(qiáng)，更顯著地引發(fā)2DEG。
(第三試驗(yàn))在第三試驗(yàn)中，相對(duì)于第五實(shí)施例和在圖18A中所示的第一參考示例來(lái)獲得在柵極電壓和漏極電流之間的關(guān)系。在圖19A中圖示了結(jié)果。注意，第一參考示例包括不包含銦消除區(qū)域36a的含銦層136，以取代第五實(shí)施例的含銦層36。第五實(shí)施例在存在銦消除區(qū)域36a的情況下，在接入電阻上低，并且在最大漏極電流上高，如圖19A中所示。而且，當(dāng)接入電阻減小時(shí)，提高柵極電極的可控性(互導(dǎo)gm)。因此清楚的是，第五實(shí)施例成功地產(chǎn)生改善柵極可控性并且提高最大漏極電流的效果。(第四試驗(yàn))在第四試驗(yàn)中，在通過(guò)向漏極電極Ild施加高偏壓的應(yīng)力后，相對(duì)于第五實(shí)施例和在圖18B中所示的第二參考示例來(lái)獲得在漏極電壓Vds和漏極電流之間的關(guān)系。換句話說(shuō)，這個(gè)試驗(yàn)與關(guān)于電流崩塌程度的調(diào)查相關(guān)。在圖19B中圖示了結(jié)果。注意，第二參考示例包括含銦層106，含銦層106不包括銦消除區(qū)域6a，并且已經(jīng)對(duì)于含銦層106執(zhí)行了干蝕刻以產(chǎn)生2DEG，而不是使用第一實(shí)施例的含銦層6。與第二參考示例作比較，第五實(shí)施例大幅度減少電流崩塌，如圖19B中所示。這主要?dú)w因于下面三個(gè)因素。首先，在第二參考示例中，作為被進(jìn)行來(lái)去除含銦層106的干蝕刻的結(jié)果，訪問(wèn)區(qū)域在其中留有許多損壞。因此，存在引起電流崩塌的許多自陷級(jí)，并且由此，漏極電流在向漏極電極施加的大的偏置負(fù)載下相當(dāng)大地減小。相反，第五實(shí)施例沒(méi)有使得引發(fā)自陷級(jí)的蝕刻損壞，因?yàn)椴煌ㄟ^(guò)干蝕刻來(lái)去除含銦層36。這是為什么抑制了電流崩塌。其次，第二參考示例具有在InAlN和AlGaN之間的界面。在這些氮化物半導(dǎo)體層的生長(zhǎng)的處理中，可能出現(xiàn)許多自陷級(jí)，因?yàn)樯L(zhǎng)條件在界面中大改變。相反，第五實(shí)施例沒(méi)有在InAlN和AlGaN之間的界面，使得存在引起電流崩塌的較少自陷級(jí)，并且由此，成功地抑制電流崩塌。第三，含銦層6的包括銦消除區(qū)域6a的表面部分中的銦含有率小于在含銦層106中的銦含有率。因此，第五實(shí)施例具有被使得與柵極電極Hg接觸的半導(dǎo)體層的較大帶隙，并且其在相對(duì)于柵極電極Ilg的肖特基勢(shì)壘中升高。因此，泄漏電流不太可能從柵極電極Ilg朝向表面流動(dòng)，并且由此可以抑制可能引起電路崩塌的向表面部分內(nèi)的電子注入。這是抑制電流崩塌的原因。根據(jù)如上所述的化合物半導(dǎo)體裝置等， 可以在存在在電子溝道層上方形成的具有適當(dāng)調(diào)整的銦含有率的氮化物半導(dǎo)體層的情況下，在抑制電流崩塌的同時(shí)實(shí)現(xiàn)通常關(guān)斷操作。
權(quán)利要求
1.一種化合物半導(dǎo)體裝置，包括襯底；在所述襯底上方形成的化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)；以及在所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)上或上方形成的柵極電極、源極電極和漏極電極，其中所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)包括電子溝道層；以及氮化物半導(dǎo)體層，所述氮化物半導(dǎo)體層包括在所述電子溝道層上方形成的電子供給層，并且在所述柵極電極和所述源極電極之間的區(qū)域以及在所述柵極電極和所述漏極電極之間的區(qū)域的每一個(gè)中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面處的銦(In)含有率低于在所述柵極電極下方的區(qū)域中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面處的銦(In)含有率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體裝置，其中，所述氮化物半導(dǎo)體層包括在所述電子供給層上方形成的含銦層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體裝置，其中，所述電子供給層是含銦層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的化合物半導(dǎo)體裝置，其中，所述含銦層包括在所述柵極電極和所述源極電極之間的區(qū)域以及在所述柵極電極和所述漏極電極之間的區(qū)域的每一個(gè)中的銦消除區(qū)域，在所述銦消除區(qū)域中，銦(In)含有率朝向其較淺的部分減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一項(xiàng)所述的化合物半導(dǎo)體裝置，其中，通過(guò)InxAlyGa1^yN(0<x彡1,0彡y〈l, x+y ( I)來(lái)表示所述氮化物半導(dǎo)體層的組分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一項(xiàng)所述的化合物半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步包括在所述柵極電極和所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)之間形成的柵極絕緣膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一項(xiàng)所述的化合物半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步包括終止膜，所述終止膜覆蓋在所述柵極電極和所述源極電極之間的區(qū)域以及在所述柵極電極和所述漏極電極之間的區(qū)域的每一個(gè)中的所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)。
8.—種電源設(shè)備,包括化合物半導(dǎo)體裝置，所述化合物半導(dǎo)體裝置包括襯底；在所述襯底上方形成的化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)；以及在所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)上或上方形成的柵極電極、源極電極和漏極電極，其中所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)包括電子溝道層；以及氮化物半導(dǎo)體層，所述氮化物半導(dǎo)體層包括在所述電子溝道層上方形成的電子供給層，并且在所述柵極電極和所述源極電極之間的區(qū)域以及在所述柵極電極和所述漏極電極之間的區(qū)域的每一個(gè)中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面處的銦(In)含有率低于在所述柵極電極下方的區(qū)域中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面處的銦(In)含有率。
9.一種放大器，包括化合物半導(dǎo)體裝置，所述化合物半導(dǎo)體裝置包括襯底；在所述襯底上方形成的化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)；以及在所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)上或上方形成的柵極電極、源極電極和漏極電極，其中所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)包括電子溝道層；以及氮化物半導(dǎo)體層，所述氮化物半導(dǎo)體層包括在所述電子溝道層上方形成的電子供給層，并且在所述柵極電極和所述源極電極之間的區(qū)域以及在所述柵極電極和所述漏極電極之間的區(qū)域的每一個(gè)中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面處的銦(In)含有率低于在所述柵極電極下方的區(qū)域中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面處的銦(In)含有率。
10.一種制造化合物半導(dǎo)體裝置的方法，包括在襯底上方形成化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)；以及在所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)上或上方形成柵極電極、源極電極和漏極電極；其中所述形成所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括形成電子溝道層；以及形成氮化物半導(dǎo)體層，所述氮化物半導(dǎo)體層包括在所述電子溝道層上方的電子供給層，并且在所述柵極電極和所述源極電極之間的區(qū)域以及在所述柵極電極和所述漏極電極之間的區(qū)域的每一個(gè)中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面處的銦(In)含有率低于在所述柵極電極下方的區(qū)域中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面處的銦(In)含有率。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造化合物半導(dǎo)體裝置的方法，其中，所述形成所述氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)一步包括在所述電子供給層上方形成含銦層；以及在所述柵極電極和所述源極電極之間的區(qū)域以及在所述柵極電極和所述漏極電極之間的區(qū)域的每一個(gè)中，從所述含銦層消除銦(In)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造化合物半導(dǎo)體裝置的方法，其中，所述電子供給層是含銦層，以及所述形成所述氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)一步包括在所述柵極電極和所述源極電極之間的區(qū)域以及在所述柵極電極和所述漏極電極之間的區(qū)域的每一個(gè)中，從所述含銦層消除銦(In)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的制造化合物半導(dǎo)體裝置的方法，其中，所述消除銦(In)包括使用覆蓋其中要形成所述柵極電極的區(qū)域的掩模來(lái)在非氧化氣氛中退火。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造化合物半導(dǎo)體裝置的方法，其中，所述非氧化氣氛是N2氣體氣氛、H2氣體氣氛或N2氣體和H2氣體的混和氣體氣氛。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造化合物半導(dǎo)體裝置的方法，其中，在所述退火期間建立所述源極電極和所述漏極電極的歐姆特性。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至12的任何一項(xiàng)所述的制造化合物半導(dǎo)體裝置的方法，進(jìn)一步包括在形成所述柵極電極前，在所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)上或上方形成柵極絕緣膜。
17.根據(jù)權(quán)利要求10至12的任何一項(xiàng)所述的制造化合物半導(dǎo)體裝置的方法，進(jìn)一步包括形成終止膜，所述終止膜覆蓋在所述柵極電極和所述源極電極之間的區(qū)域和在所述柵極電極和所述漏極電極之間的區(qū)域的每一個(gè)中的所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了化合物半導(dǎo)體裝置及其制造方法。化合物半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)施例包括襯底；在所述襯底上方形成的化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)；以及在所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)上或上方形成的柵極電極、源極電極和漏極電極。所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)包括電子溝道層；以及氮化物半導(dǎo)體層，所述氮化物半導(dǎo)體層包括在所述電子溝道層上方形成的電子供給層。在所述柵極電極和所述源極電極之間的區(qū)域以及在所述柵極電極和所述漏極電極之間的區(qū)域的每一個(gè)中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面處的銦(In)含有率低于在所述柵極電極下方的區(qū)域中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面處的銦(In)含有率。
文檔編號(hào)H01L29/778GK103035699SQ20121026676
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者小谷淳二 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社