專利名稱：化合物半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文討論的實(shí)施方案涉及化合物半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，在襯底上依次形成有GaN層和AlGaN層(其中GaN層用作電子溝道層)的電子器件(化合物半導(dǎo)體器件)獲得了強(qiáng)勁發(fā)展。已知的化合物半導(dǎo)體器件之一為GaN基高電子遷移率晶體管(HEMT)。該GaN基HEMT合理地使用在GaN和AlGaN之間的異質(zhì)結(jié)界面處生成的高密度二維電子氣(2DEG)。GaN的帶隙是3. 4eV，其大于Si的帶隙(1.1eV)和GaAs的帶隙(1. 4eV)。換句話說，GaN具有大的擊穿場強(qiáng)。GaN還具有大的飽和電子速度。因此，GaN對(duì)于可在高壓下操 作并能夠產(chǎn)生大的輸出的化合物半導(dǎo)體器件而言是一種非常有前景的材料。GaN還非常有前景作為用于以省電為目標(biāo)的電源裝置的材料。然而，制造具有良好結(jié)晶度的GaN襯底是非常困難的。大部分常規(guī)解決方案例如通過異質(zhì)外延生長在Si襯底、藍(lán)寶石襯底、SiC襯底等之上形成GaN層、AlGaN層等。特別地，對(duì)于Si襯底，能夠以低成本容易地得到具有大直徑和高品質(zhì)的Si襯底。因此，已經(jīng)對(duì)具有在Si襯底上形成的GaN層和AlGaN層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了廣泛研究。這樣的研究的例子為提供緩沖層如AlN層，其目的是緩沖GaN層和AlGaN層相對(duì)于Si襯底的大晶格失配。然而，已認(rèn)識(shí)到通過常規(guī)技術(shù)來進(jìn)一步改善擊穿電壓將是困難的。[專利文獻(xiàn)I]日本公開特許公報(bào)號(hào)2007-258230[專利文獻(xiàn)2]日本公開特許公報(bào)號(hào)2010-24550
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種能夠進(jìn)一步改善擊穿電壓的化合物半導(dǎo)體器件及其制造方法。根據(jù)實(shí)施方案的一個(gè)方面，一種化合物半導(dǎo)體器件，包括襯底；形成于襯底之上的化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)；以及形成于襯底和化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)之間的非晶絕緣膜。根據(jù)實(shí)施方案的另一方面，一種制造化合物半導(dǎo)體器件的方法，包括在襯底之上形成非晶絕緣膜；以及在非晶絕緣膜之上形成化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)。


圖1是示出二次離子質(zhì)譜(SIMS)的結(jié)果的圖；圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施方案的化合物半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖3A至圖31是依次示出制造根據(jù)第一實(shí)施方案的化合物半導(dǎo)體器件的方法的橫截面圖；圖4是示出根據(jù)第二實(shí)施方案的化合物半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖5是示出根據(jù)第三實(shí)施方案的化合物半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的橫截面圖6是示出根據(jù)第四實(shí)施方案的分立封裝件的圖；圖7是示出根據(jù)第五實(shí)施方案的功率因子校正(PFC)電路的布線圖；圖8是示出根據(jù)第六實(shí)施方案的電源裝置的布線圖；圖9是示出根據(jù)第七實(shí)施方案的高頻放大器的布線圖；圖1OA和圖1OB是示出實(shí)驗(yàn)樣品的構(gòu)造的橫截面圖；以及圖11是示出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明人已經(jīng)廣泛地研究了在現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)改善擊穿電壓的難題的原因。研究之一為針對(duì)分析AlN緩沖層與Si襯底之間的界面的二次離子質(zhì)譜(SMS)。圖1中示出了 結(jié)果。從圖1中發(fā)現(xiàn)，包含在Si襯底中的Si與包含在緩沖層中的Al相互擴(kuò)散。由此擴(kuò)散的原子用作Si襯底和緩沖層兩者的摻雜物，并且對(duì)絕緣性能產(chǎn)生不利影響。據(jù)認(rèn)為此現(xiàn)象使得難以進(jìn)一步改善現(xiàn)有技術(shù)的擊穿電壓。絕緣性能的降低還使漏電流更可能流動(dòng)。出于此原因，認(rèn)為現(xiàn)有技術(shù)難以獲得令人滿意的可靠性水平。下面將參照附圖來詳述實(shí)施方案。(第一實(shí)施方案)將描述第一實(shí)施方案。圖2是不出根據(jù)第一實(shí)施方案的GaN基HEMT (化合物半導(dǎo)體器件)的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。在第一實(shí)施方案中，如圖2所示，在襯底I例如Si襯底上形成非晶絕緣膜2。非晶絕緣膜2可以為非晶C膜、非晶SiN膜或非晶SiC膜，其中優(yōu)選具有2. 5g/cm3或更大的密度的非晶碳膜。高密度的非晶碳膜具有優(yōu)異的絕緣性能。此外，即使碳從高密度的非晶碳膜擴(kuò)散到下文描述的緩沖層中，碳也可以用來補(bǔ)償在生長過程中可能發(fā)生的氮空位，使得可望恢復(fù)絕緣性能。在非晶絕緣膜2上形成化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)8。該化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)8包括緩沖層3、電子溝道層4、間隔層5、電子供給層6和蓋層7。緩沖層3可以為例如具有約IOOnm厚度的AlN層。電子溝道層4可以為例如非有意地?fù)诫s有雜質(zhì)的具有約3 μ m厚度的1-GaN層。間隔層5可以為例如非有意地?fù)诫s有雜質(zhì)的具有約5nm厚度的i_AlGaN層。電子供給層6可以為例如具有約30nm厚度的η型AlGaN層。蓋層7可以為例如具有約IOnm厚度的η型GaN層。電子供給層6和蓋層7可以例如摻雜有約5Χ 1018/cm3的作為η型雜質(zhì)的Si。在化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)8中形成限定元件區(qū)域的元件隔離區(qū)域20。在該元件區(qū)域中，在蓋層7中形成開口 IOs和開口 10d。在開口 IOs中形成源電極11s，在開口 IOd中形成漏電極lid。在蓋層7上形成絕緣膜12，以覆蓋源電極Ils和漏電極lid。在絕緣膜12中的在俯視圖中位于源電極Ils和漏電極Ild之間的位置處形成開口 13g，在開口 13g中形成柵電極Hg。在絕緣膜12上形成絕緣膜14以覆蓋柵電極Hg。用于絕緣膜12和絕緣膜14的材料不做具體限制，而是可以使用例如Si氮化物膜。在如此構(gòu)造的GaN基HEMT中，非晶絕緣膜2存在于襯底I與緩沖層3之間，因此抑制了包含在襯底I中的原子(例如，Si)與包含在緩沖層3中的原子(例如，Al)相互擴(kuò)散。相應(yīng)地，也抑制了襯底I與緩沖層3引起電荷載流子的外因性生成，并且抑制了絕緣性能的降低。通過抑制絕緣性能的降低，可以改善擊穿電壓并且可以抑制漏電流。此外，非晶絕緣膜2幾乎不具有晶界，而晶界被認(rèn)為是擊穿電壓降低的一個(gè)原因。此外，從此觀點(diǎn)來看，認(rèn)為改善了擊穿電壓。非晶絕緣膜2的厚度不做具體限制。然而，如果非晶絕緣膜2的厚度為Inm或更小，則在一些情形下可能不能獲得足夠的效果。因此，對(duì)非晶絕緣膜2而言優(yōu)選的是具有Inm或更大的厚度。非晶絕緣膜2越厚，則絕緣性能越好。然而，非晶絕緣膜2的厚度超過2nm可能使包含在化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)8中的化合物半導(dǎo)體層的結(jié)晶度降低。相應(yīng)地，非晶絕緣膜2的厚度優(yōu)選為2nm或更小。非晶絕緣膜2并不總是需要在其整個(gè)部分上均為非結(jié)晶的，而是可以包括微晶體等。晶體的比率越大，則用作泄漏路徑的晶界增加地越多。相應(yīng)地，非晶部分的比例優(yōu)選地為80體積％或更大。接下來，將說明制造根據(jù)第一實(shí)施方案的GaN基HEMT (化合物半導(dǎo)體器件)的方 法。圖3A至圖31是依次示出制造根據(jù)第一實(shí)施方案的GaN基HEMT (化合物半導(dǎo)體器件)的方法的橫截面圖。首先，如圖3A所示，在襯底I上形成非晶絕緣膜2。雖然形成非晶絕緣膜2的方法不做具體限制，但是可優(yōu)選過濾陰極弧(FCA)工藝。因?yàn)镕CA工藝容易形成具有2. 5g/cm3或更大的大密度的非晶碳膜。例如，可以容易地形成對(duì)密度具有影響的65%或更大的大碳-碳鍵比(sp3/sp2比)的非晶碳膜。與濺射工藝和化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝相比，根據(jù)FCA工藝可以實(shí)現(xiàn)與金剛石幾乎相當(dāng)?shù)母叩拿芏?。另外，膜生長不需要加熱，使得可以防止襯底I在膜生長的過程中被加熱損壞。接下來，如圖3B所示，在非晶絕緣膜2上形成化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)8。在形成化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)8的過程中，可以通過例如金屬有機(jī)氣相外延(MOVPE)來形成緩沖層3、電子溝道層4、間隔層5、電子供給層6和蓋層7。在形成化合物半導(dǎo)體層的過程中，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)氣體以及作為N源的氨(NH3)氣體的混合氣體。在此過程中，取決于待生長的化合物半導(dǎo)體層的組成，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置三甲基鋁氣體和三甲基鎵氣體的流量和供應(yīng)的開/閉。公用于所有化合物半導(dǎo)體層的氨氣體的流量可以設(shè)定為約IOOccm至10LM。生長壓力可以調(diào)節(jié)為例如約50托至300托，并且生長溫度可以調(diào)節(jié)為例如約1000°C至1200°C。在生長η型化合物半導(dǎo)體層的過程中，例如，可以通過以預(yù)定的流量將包含Si的SiH4氣體添加至混合氣體來將Si摻雜到化合物半導(dǎo)體層中。Si的劑量調(diào)節(jié)為約1\1018/0113至1\102°/0113，例如調(diào)節(jié)為5X IO1Vcm3或約5 X IO1Vcm30接下來，如圖3C所示，在化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)8中形成限定元件區(qū)域的元件隔離區(qū)域20。在形成元件隔離區(qū)域20的過程中，例如，在化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)8上形成光刻膠圖案，使得選擇性地暴露待形成元件隔離區(qū)域20的區(qū)域，并且通過用作掩模的光刻膠圖案來注入離子如Ar離子?；蛘撸ㄟ^用作蝕刻掩模的光刻膠圖案，可以通過使用含氯氣體的干法蝕刻來對(duì)化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)8進(jìn)行蝕刻。之后，如圖3D所示，在元件區(qū)域中的蓋層7中形成開口 IOs和開口 10d。在形成開口 IOs和開口 IOd的過程中，例如，在化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)8上形成光刻膠圖案，使得露出待形成開口 IOs和開口 IOd的區(qū)域，并且，通過用作蝕刻掩模的光刻膠圖案，通過使用含氯氣體的干法蝕刻對(duì)蓋層7進(jìn)行蝕刻。接下來，如圖3E所示，在開口 IOs中形成源電極11s，并在開口 IOd中形成漏電極lid。例如，可以通過剝離工藝來形成源電極Ils和漏電極lid。更具體地，形成光刻膠圖案以暴露待形成源電極Hs和漏電極Ild的區(qū)域，使用光刻膠圖案作為生長掩模的同時(shí)通過蒸發(fā)工藝在整個(gè)表面上形成金屬膜，并且隨后移除光刻膠圖案以及沉積在其上的金屬膜的部分。在形成金屬膜的過程中，例如可以形成約20nm厚的Ta膜，并且隨后可以形成約200nm厚的Al膜。然后，例如在400°C至1000°C (例如，550°C)的氮?dú)夥罩袑?duì)金屬膜進(jìn)行退火，從而確保歐姆特性。然而，如圖3F所示，在整個(gè)表面上形成絕緣膜12。優(yōu)選地，通過原子層沉積(ALD)、等離子輔助化學(xué)氣相沉積(CVD)或?yàn)R射形成絕緣膜12。接下來，如圖3G所示，在絕緣膜12中的在俯視圖中位于源電極Ils和漏電極Ild之間的位置處形成開口 13g。 接下來，如圖3H所示，在開口 13g中形成柵電極llg。可以通過例如剝離工藝形成柵電極Hg。更具體地，形成光刻膠圖案以暴露待形成柵電極Hg的區(qū)域，例如在使用光刻膠圖案作為生長掩模的同時(shí)通過蒸發(fā)工藝在整個(gè)表面上形成金屬膜，并且隨后移除光刻膠圖案以及沉積在其上的金屬膜的部分。在形成金屬膜的過程中，例如，可以形成約30nm厚的Ni膜,并且隨后可以形成約400nm厚的Au膜。之后，如圖31所示，在絕緣膜12上形成絕緣膜14，以覆蓋柵電極llg。由此，可以制造根據(jù)第一實(shí)施方案的GaN基HEMT。(第二實(shí)施方案)下面，將說明第二實(shí)施方案。圖4是示出根據(jù)第二實(shí)施方案的GaN基HEMT (化合物半導(dǎo)體器件)的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。與使柵電極Ilg與化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)8形成肖特基接觸的第一實(shí)施方案對(duì)比，第二實(shí)施方案在柵電極Ilg和化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)8之間采用了絕緣膜12，使得絕緣膜12能夠作為柵極絕緣膜。簡言之，在絕緣膜12中不形成開口 13g，并且采用金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)型結(jié)構(gòu)。類似于第一實(shí)施方案，由于非晶絕緣膜2的存在，如此構(gòu)造的第二實(shí)施方案也成功地實(shí)現(xiàn)了改善擊穿電壓和抑制漏電流的效果。用于絕緣膜12的材料不做具體限制，其中優(yōu)選的實(shí)例包括S1、Al、Hf、Zr、T1、Ta和W的氧化物、氮化物以及氧氮化物。氧化鋁是特別優(yōu)選的。絕緣膜12的厚度可以為2nm至200nm,例如IOnm或約10nm。(第三實(shí)施方案)接下來，將說明第三實(shí)施方案。圖5是示出第三實(shí)施方案的GaN基HEMT(化合物半導(dǎo)體器件)的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。與具有分別在開口 IOs和開口 IOd中形成的源電極Ils和漏電極Ild的第一實(shí)施方案對(duì)比，在第三實(shí)施方案中不形成開口 IOs和開口 10d。在蓋層7上形成源電極Ils和漏電極lid。類似于第一實(shí)施方案，由于非晶絕緣膜2的存在，如此構(gòu)造的第三實(shí)施方案也成功地實(shí)現(xiàn)了改善擊穿電壓和抑制漏電流的效果。
(第四實(shí)施方案)第四實(shí)施方案涉及包括GaN基HEMT的化合物半導(dǎo)體器件的分立封裝件。圖6是示出根據(jù)第四實(shí)施方案的分立封裝件的圖。在第四實(shí)施方案中，如圖6所示，使用管芯粘合劑234例如釬料，將根據(jù)第一實(shí)施方案至第三實(shí)施方案中的任一實(shí)施方案的化合物半導(dǎo)體器件的HEMT芯片210的背表面固定在焊盤(land)(管芯焊墊)233上。導(dǎo)線235d (例如Al導(dǎo)線)的一端接合到與漏電極Ild相連的漏極墊226d，并且導(dǎo)線235d的另一端接合到與焊盤233為一體的漏極引線232d。導(dǎo)線235s (例如Al導(dǎo)線)的一端接合到與源電極Ils相連的源極墊226s，并且導(dǎo)線235s的另一端接合到與焊盤233分開的源極引線232s。導(dǎo)線235g(例如Al導(dǎo)線)的一端接合到與柵電極Ilg相連的柵極墊226g，并且導(dǎo)線235g的另一端接合到與焊盤233分開的柵極引線232g。使用成型樹脂231來封裝焊盤233、HEMT芯片210等，以使柵極引線232g的一部分、漏極引線232d的一部分以及源極引線232s的一部分向外突出。例如，可以通過以下步驟制造分立封裝件。首先，使用管芯粘合劑234例如釬料將 HEMT芯片210接合到引線框的焊盤233。接下來，通過引線接合，利用導(dǎo)線235s、導(dǎo)線235d和導(dǎo)線235g，分別將柵極墊226g連接至引線框的柵極引線232g，將漏極墊226d連接至引線框的漏極引線232d，以及將源極墊226s連接至引線框的源極引線232s。然后，通過傳遞模制工藝來進(jìn)行使用模制樹脂231的成型。之后切掉引線框。(第五實(shí)施方案)下面，將說明第五實(shí)施方案。第五實(shí)施方案涉及配有包括GaN基HEMT的化合物半導(dǎo)體器件的功率因子校正(PFC)電路。圖7是示出根據(jù)第五實(shí)施方案的PFC電路的布線圖。PFC電路250包括開關(guān)元件(晶體管)251、二極管252、扼流線圈253、電容器254、電容器255、二極管電橋256以及交流電源(AC) 257。開關(guān)元件251的漏電極、二極管252的陽極端子以及扼流線圈253的一個(gè)端子彼此相連。開關(guān)元件251的源電極、電容器254的一個(gè)端子以及電容器255的一個(gè)端子彼此相連。電容器254的另一端子與扼流線圈253的另一端子彼此相連。電容器255的另一端子與二極管252的陰極端子彼此相連。柵極驅(qū)動(dòng)器連接至開關(guān)元件251的柵電極。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。直流電源(DC)連接在電容器255的兩個(gè)端子之間。在實(shí)施方案中，使用根據(jù)第一實(shí)施方案至第三實(shí)施方案中任一實(shí)施方案的化合物半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件251。在制造PFC電路250的過程中，例如，使用釬料將開關(guān)元件251連接至二極管252、扼流線圈253等。(第六實(shí)施方案)接下來，將說明第六實(shí)施方案。第六實(shí)施方案涉及配有包括GaN基HEMT的化合物半導(dǎo)體器件的電源裝置。圖8是示出根據(jù)第六實(shí)施方案的電源裝置的布線圖。該電源裝置包括高壓一次側(cè)電路261、低壓二次側(cè)電路262以及布置在一次側(cè)電路261與二次側(cè)電路262之間的變壓器263。一次側(cè)電路261包括根據(jù)第五實(shí)施方案的PFC電路250以及逆變電路，該逆變電路可以為例如連接在PFC電路中的電容器255的兩個(gè)端子之間的全橋逆變電路260。全橋逆變電路260包括多個(gè)(在本實(shí)施方案中為4個(gè))開關(guān)元件264a、264b、264c和264d。二次側(cè)電路262包括多個(gè)(在本實(shí)施方案中為3個(gè))開關(guān)元件265a、265b和265c。
在該實(shí)施方案中，使用根據(jù)第一實(shí)施方案至第三實(shí)施方案中任一實(shí)施方案的化合物半導(dǎo)體器件作為PFC電路250的開關(guān)元件251，并用于全橋逆變電路260的開關(guān)元件264a、264b、264c和264d。PFC電路250與全橋逆變電路260是一次側(cè)電路261的部件。另一方面，硅基普通MIS-FET(場效應(yīng)晶體管)用于二次側(cè)電路262的開關(guān)元件265a、265b和265c。(第七實(shí)施方案)接下來，將說明第七實(shí)施方案。第七實(shí)施方案涉及配有包括GaN基HEMT的化合物半導(dǎo)體器件的高頻放大器。圖9是示出根據(jù)第七實(shí)施方案的高頻放大器的布線圖。該高頻放大器包括數(shù)字預(yù)失真電路271、混頻器272a和272b以及功率放大器273。 數(shù)字預(yù)失真電路271補(bǔ)償輸入信號(hào)中的非線性失真。混頻器272a將非線性失真已經(jīng)被補(bǔ)償過的輸入信號(hào)與AC信號(hào)混合。功率放大器273包括根據(jù)第一實(shí)施方案至第三實(shí)施方案中任一實(shí)施方案的化合物半導(dǎo)體器件，并放大與AC信號(hào)混合后的輸入信號(hào)。在該實(shí)施方案的示出的示例中，可以在轉(zhuǎn)換時(shí)通過混頻器272b將輸出側(cè)上的信號(hào)與AC信號(hào)混合，并且可以將輸出側(cè)上的信號(hào)發(fā)送回?cái)?shù)字預(yù)失真電路271。用于化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體層的組成不做具體限制，可以使用GaN、AlN、InN等。還可以使用GaN、AIN、InN等的混合晶體。例如，緩沖層可以為AlGaN層或者AlN層與AlGaN層的堆疊體。在實(shí)施方案中，襯底可以為碳化硅(SiC)襯底、藍(lán)寶石襯底、硅襯底、GaN襯底以及GaAs襯底等。襯底可以是任意導(dǎo)電襯底、半絕緣襯底和絕緣襯底。柵電極、源電極和漏電極的構(gòu)造并不限于上述實(shí)施方案中的那些構(gòu)造。例如，可以通過單層來構(gòu)造柵電極、源電極和漏電極。形成這些電極的方法并不限于剝離工藝。源電極和漏電極形成之后的退火可以略去，只要能得到歐姆特性即可。可以對(duì)柵電極進(jìn)行退火。用于組成各個(gè)層的厚度和材料并不限于實(shí)施方案中所描述的那些。下面，將說明本發(fā)明人出于研究非晶絕緣膜的效果而實(shí)施的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)中，制備了圖1OA和圖1OB中示出的兩種類型的樣品31和樣品32。關(guān)于樣品31，如圖1OA所示，在硅襯底21之上形成200nm厚的的AlN層23。關(guān)于樣品32，如圖1OB所示，在硅襯底21之上形成作為非晶絕緣膜22的2nm厚的非晶碳膜，并且隨后在非晶絕緣膜22之上形成200nm厚的AlN層23。通過在1000°C的生長溫度以及20KPa的生長壓力下使用TMA以及NH3作為源氣體的MOVPE工藝來形成AlN層23。通過在70A的電弧電流和26V的電弧電壓下使用石墨靶作為源材料的過濾陰極弧(FCA)工藝來形成非晶絕緣膜22(非晶碳膜)。用于形成非晶絕緣膜22 (非晶碳膜)的裝置包括兩個(gè)過濾器部分。過濾器部分通過設(shè)置在它們之間的含氟高度絕緣樹脂而彼此絕緣?？勺兊腄C電壓源連接至過濾器部分。按照如上所述的方式制備樣品31和樣品32后，在樣品31和樣品32中的每個(gè)樣品的AlN層23上形成200nm厚的金電極。IV測量儀表隨后連接在Si襯底21的背面與金電極之間，并且在連續(xù)地掃描電壓的同時(shí)測量樣品31和樣品32的漏電流。圖11中示出了結(jié)果。發(fā)現(xiàn)在緊接著對(duì)表示現(xiàn)有技術(shù)的樣品31施加電壓之后，其漏電流急劇地增加，并導(dǎo)致在大約20V處發(fā)生介質(zhì)擊穿。相反地，發(fā)現(xiàn)表示實(shí)施方案的樣品32的漏電流增加非常緩和，在沒有介電擊穿的情況下，即使電壓達(dá)到40V，示出的漏電流也僅為低水平。
根據(jù)上述的化合物半導(dǎo)體等，在襯底和化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)之間存在有非晶絕緣膜的情況下，可以進(jìn)一步提高擊穿電壓。
權(quán)利要求
1.一種化合物半導(dǎo)體器件，包括襯底；形成在所述襯底上的化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)；和形成在所述襯底和所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)之間的非晶絕緣膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體器件，其中所述非晶絕緣膜為非晶碳膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的化合物半導(dǎo)體器件，其中所述非晶絕緣膜的碳-碳鍵比以 SPVSp2比計(jì)為65%或更大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的化合物半導(dǎo)體器件，其中所述非晶絕緣膜的厚度為Inm或更大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的化合物半導(dǎo)體器件，其中所述非晶絕緣膜的厚度為2nm或更小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的化合物半導(dǎo)體器件，其中所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)包括形成在所述非晶絕緣膜上的緩沖層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的化合物半導(dǎo)體器件，其中所述襯底包含Si，并且所述緩沖層包含Al。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的化合物半導(dǎo)體器件，其中所述緩沖層為AlN層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的化合物半導(dǎo)體器件，其中所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)包括 形成在所述緩沖層上的電子溝道層；和形成在所述電子溝道層上的電子供給層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的化合物半導(dǎo)體器件，還包括形成在所述電子供給層上或者上方的柵電極、源電極和漏電極。
11.一種電源裝置，包括化合物半導(dǎo)體器件，所述化合物半導(dǎo)體器件包括襯底；形成在所述襯底上的化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)；和形成在所述襯底和所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)之間的非晶絕緣膜。
12.—種放大器,包括化合物半導(dǎo)體器件，所述化合物半導(dǎo)體器件包括襯底；形成在所述襯底上的化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)；和形成在所述襯底和所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)之間的非晶絕緣膜。
13.—種制造化合物半導(dǎo)體器件的方法，包括在襯底上形成非晶絕緣膜；以及在所述非晶絕緣膜上形成化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造化合物半導(dǎo)體器件的方法，其中所述非晶絕緣膜為非晶碳月吳。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的制造化合物半導(dǎo)體器件的方法，其中通過過濾陰極弧 (FCA)工藝形成所述非晶絕緣膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的制造化合物半導(dǎo)體器件的方法，其中所述形成所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)包括在所述非晶絕緣膜上形成緩沖層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造化合物半導(dǎo)體器件的方法，其中所述襯底包含Si，并且所述緩沖層包含Al。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造化合物半導(dǎo)體器件的方法，其中所述緩沖層為AIN層。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造化合物半導(dǎo)體器件的方法，其中所述形成所述化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)包括在所述緩沖層上形成電子溝道層；以及在所述電子溝道層上形成電子供給層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造化合物半導(dǎo)體器件的方法，還包括在所述電子供給層上或者上方形成柵電極、源電極和漏電極。
全文摘要
本發(fā)明提供一種化合物半導(dǎo)體器件及其制造方法。一個(gè)化合物半導(dǎo)體器件的實(shí)施方案包括襯底；形成在襯底上的化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)；和形成在襯底和化合物半導(dǎo)體堆疊結(jié)構(gòu)之間的非晶絕緣膜。
文檔編號(hào)H01L29/778GK103022117SQ201210262950
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者中村哲一, 山田敦史, 尾崎史朗, 今西健治 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社