技術(shù)領(lǐng)域

本文所討論的實(shí)施方案涉及半導(dǎo)體器件以及半導(dǎo)體器件的制造方法。

背景技術(shù)

作為氮化物半導(dǎo)體的GaN、AlN和InN，或者由其混合晶體制成的材料，均具有寬帶隙并且被用作高輸出電子器件或短波長(zhǎng)發(fā)光器件。在這些材料中，對(duì)于高輸出器件，開發(fā)了與場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)、更具體地高電子遷移率晶體管(HETM)有關(guān)的技術(shù)。使用這樣的氮化物半導(dǎo)體的HEMT能夠?qū)崿F(xiàn)高電流、高電壓以及低導(dǎo)通電阻操作，并且因此被用于高輸出/高效放大器和高功率開關(guān)器件。

作為使用氮化物半導(dǎo)體的HEMT，公開了通過如下方式所形成的HEMT：在由例如藍(lán)寶石、SiC(碳化硅)、GaN(氮化鎵)或Si(硅)制成的襯底上依次形成GaN層和AlGaN層，并且使用GaN層作為電子傳輸層。形成該HETM的GaN的帶隙為3.4eV，其寬于GaAs的1.4V。因此，使用GaN層作為電子傳輸層的HEMT能夠在高擊穿電壓下工作。因此，考慮將該HEMT應(yīng)用于高擊穿電壓電源。然而，由GaN形成的HEMT通常變?yōu)槌Ｍㄐ停虼瞬贿m合被應(yīng)用于電源。因此，為了使HEMT變?yōu)槌嘈停_了例如其中在柵電極正下方形成p-GaN層的HEMT。

專利文獻(xiàn)1：日本公開特許公報(bào)第2002-359256號(hào)。

基于圖1，給出具有其中在柵電極正下方形成p-GaN層的結(jié)構(gòu)的HEMT的描述。在具有此結(jié)構(gòu)的HEMT中，在襯底910上層疊有緩沖層921、GaN電子傳輸層922以及AlGaN電子供給層923。在AlGaN電子供給層923上，形成有源電極932和漏電極933。根據(jù)所形成的GaN電子傳輸層922和AlGaN電子供給層923，在GaN電子傳輸層922中靠近GaN電子傳輸層922和AlGaN電子供給層923之間的界面處形成2DEG(二維電子氣)922a。此外，在AlGaN電子供給層923上的在柵電極931正下方的區(qū)域中，形成有p-GaN層924，并且柵電極931在p-GaN層924上形成。因此，由于p-GaN層924形成在柵電極931正下方，所以在p-GaN層924正下方，即在柵電極931正下方的2DEG922a消失，因此HEMT變?yōu)槌嘈汀?/p>

圖2示出通過實(shí)際制作具有圖1中所示的結(jié)構(gòu)的HEMT，并且測(cè)量柵極電壓和漏極電流之間的關(guān)系所獲得的結(jié)果。如圖2所示，在具有圖1中所示的結(jié)構(gòu)的HEMT中，當(dāng)施加?xùn)艠O電壓時(shí)，在流動(dòng)的漏極電流中出現(xiàn)變化并且生成凸峰(hump)，使得出現(xiàn)甚至當(dāng)未施加?xùn)艠O電壓時(shí)也有約1×10^-6A/mm至1×10^-7A/mm的漏極電流流動(dòng)的情況。如上所述，當(dāng)在每個(gè)元件中的漏極電流出現(xiàn)變化時(shí)，導(dǎo)通電阻也出現(xiàn)變化。因此，當(dāng)將具有此結(jié)構(gòu)的HEMT用作電源時(shí)，電源的性能變得不均勻。此外，當(dāng)生成如上所述的凸峰時(shí)，存在甚至在未施加?xùn)艠O電壓時(shí)也有漏極電流流動(dòng)的情況。因此，HEMT未完全變?yōu)槌嘈停⑶掖嬖谟捎跓岫笻EMT擊穿的情況。注意，圖2示出通過相同工藝所制作的三個(gè)HEMT的性能，并且所施加的漏極電壓Vd為1V。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的一個(gè)方面的一個(gè)目的為提供變?yōu)槌嘈偷摹⒂傻锇雽?dǎo)體形成的半導(dǎo)體器件以及制造該半導(dǎo)體器件的方法，其中低的漏極電流在未施加?xùn)艠O電壓的狀態(tài)下流動(dòng)，高的漏極電流在導(dǎo)通狀態(tài)下流動(dòng)，并且性能是一致的。

根據(jù)實(shí)施方案的一個(gè)方面，一種半導(dǎo)體器件包括：形成在襯底上的第一半導(dǎo)體層；形成在第一半導(dǎo)體層上的第二半導(dǎo)體層和第三半導(dǎo)體層；形成在第三半導(dǎo)體層上的第四半導(dǎo)體層；形成在第四半導(dǎo)體層上的柵電極；以及形成為與第二半導(dǎo)體層接觸的源電極和漏電極，其中第三半導(dǎo)體層和第四半導(dǎo)體層形成在柵電極正下方的區(qū)域中，第四半導(dǎo)體層由p型半導(dǎo)體材料形成，并且第二半導(dǎo)體層和第三半導(dǎo)體層由AlGaN形成，以及第三半導(dǎo)體層具有比第二半導(dǎo)體層的Al組成比低的Al組成比。

附圖說(shuō)明

圖1示出其中形成有p-GaN的常規(guī)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)；

圖2為常規(guī)半導(dǎo)體器件的漏極電流的特性圖；

圖3示出制造常規(guī)半導(dǎo)體器件的方法；

圖4A和圖4B示出實(shí)際制作的常規(guī)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)；

圖5為常規(guī)半導(dǎo)體器件的能帶圖；

圖6描述了常規(guī)半導(dǎo)體器件；

圖7示出根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)；

圖8A和圖8B示出制造根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的方法的過程(1)；

圖9A和圖9B示出制造根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的方法的過程(2)；