半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件的制造方法。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括：形成在基片上的電子傳輸層；形成在電子傳輸層上的電子供給層；形成在電子供給層上的摻雜層，該摻雜層由其中摻雜有待成為p型的雜質(zhì)元素和C的氮化物半導(dǎo)體形成；形成在摻雜層上的p型層，該p型層由其中摻雜有待成為p型的雜質(zhì)元素的氮化物半導(dǎo)體形成；形成在p型層上的柵電極；以及形成在摻雜層或電子供給層上的源電極和漏電極。該p型層在柵電極緊下方的區(qū)域中形成，并且摻雜層中所摻雜的C的濃度大于或等于1×1017cm-3且小于或等于1×1019cm-3。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文所討論的實(shí)施方案涉及半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]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，均具有高飽和電子速度和寬帶隙，并且針對(duì)將這些材料應(yīng)用于高擊穿電壓/高輸出電子器件進(jìn)行了研究。對(duì)于高擊穿電壓/高輸出電子器件，開(kāi)發(fā)了涉及場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)、更具體地涉及高電子遷移率晶體管(HEMT)的技術(shù)。
[0003]作為使用氮化物半導(dǎo)體的HEMT，存在電子傳輸層由GaN形成且電子供給層由AlGaN形成的實(shí)例。在具有該結(jié)構(gòu)的HEMT中，根據(jù)由GaN與AlGaN之間的晶格常數(shù)差所引起的畸變而產(chǎn)生高密度2DEG (二維電子氣)，即所謂的壓電極化。因此，得到高效率、高輸出的半導(dǎo)體器件。
[0004]在具有電子傳輸層由GaN制成且電子供給層由AlGaN制成的結(jié)構(gòu)的HEMT中，生成有高密度的2DEG，因此難以使HEMT成為常斷型。為了解決該問(wèn)題，公開(kāi)了如下方法:通過(guò)在待形成柵電極的區(qū)域中移除電子供給層的一部分來(lái)形成凹部，并且使2DEG在柵電極緊下方消失(參見(jiàn)例如專利文獻(xiàn)I)。此外，公開(kāi)了如下方法:在柵電極與電子供給層之間形成P-GaN層，并且減少2DEG在柵電極緊下方的生成，使得HEMT成為常斷型(參見(jiàn)例如專利文獻(xiàn)2)。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本公開(kāi)特許公報(bào)第2009-76845號(hào)
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本公開(kāi)特許公報(bào)第2007-19309號(hào)
[0007]然而，利用形成凹部的方法，會(huì)在電子傳輸層附近施加在形成凹部時(shí)由蝕刻引起的損傷，因此導(dǎo)通電阻增加且泄漏電流增加，從而導(dǎo)致HEMT的性能劣化。
[0008]此外，當(dāng)在電子供給層與柵電極之間形成ρ-GaN層時(shí)，通常通過(guò)如下方式形成P-GaN層:在電子供給層的整個(gè)表面上形成ρ-GaN膜，然后通過(guò)干法蝕刻從除了待形成柵電極的區(qū)域以外的區(qū)域中移除P-GaN膜。然而，GaN是非常難以進(jìn)行干法蝕刻的材料。此外，不可能通過(guò)AlGaN與GaN之間的高選擇比來(lái)進(jìn)行蝕刻，因此難以僅移除p-GaN層。因此，在待移除P-GaN層的區(qū)域中，存在留有P-GaN層的一部分的情況，或存在從待從中移除p_GaN層的區(qū)域中移除電子供給層的一部分的情況。在這些情況下，導(dǎo)通電阻變高，因此HEMT的性能劣化。此外，當(dāng)由于通過(guò)干法蝕刻進(jìn)行的蝕刻的變化引起電子供給層的厚度出現(xiàn)變化時(shí)，HEMT的性能出現(xiàn)變化，這導(dǎo)致產(chǎn)出率降低。
[0009]在HEMT中，當(dāng)甚至移除電子供給層的一部分時(shí)，性能也顯著劣化。因此，為了防止電子供給層受損，在保留P-GaN層的一部分的狀態(tài)下進(jìn)行蝕刻。然而，如果p-GaN層的一部分保留在待從中移除P-GaN層的區(qū)域中，還會(huì)出現(xiàn)除了上述以外的問(wèn)題。亦即，在電子供給層與P-GaN層之間的、能帶間的間隙不連續(xù)的部分中生成空穴，并且在源極與漏極之間生成泄漏電流。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，本發(fā)明的一個(gè)方面的目的是提供成為常斷型并且在其中減小泄漏電流的半導(dǎo)體器件，以及半導(dǎo)體器件的制造方法。
[0011]根據(jù)實(shí)施方案的一方面,半導(dǎo)體器件包括:形成在基片上的電子傳輸層；形成在電子傳輸層上的電子供給層；形成在電子供給層上的摻雜層，該摻雜層由其中摻雜有待成為P型的雜質(zhì)元素和C的氮化物半導(dǎo)體形成；形成在摻雜層上的P型層，該P(yáng)型層由其中摻雜有待成為P型的雜質(zhì)元素的氮化物半導(dǎo)體形成；形成在P型層上的柵電極；以及形成在摻雜層或電子供給層上的源電極和漏電極，其中該P(yáng)型層在柵電極緊下方的區(qū)域中形成，并且摻雜層中所摻雜的C的濃度大于或等于I X IO17CnT3且小于或等于lX1019cm_3。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)；
[0013]圖2A至圖2C示出了制造根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的方法的過(guò)程(I)；
[0014]圖3A和圖3B示出了制造根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的方法的過(guò)程(2)；
[0015]圖4示意性地示出了根據(jù)第二實(shí)施方案的分立封裝半導(dǎo)體器件；
[0016]圖5是根據(jù)第二實(shí)施方案的功率因子校正(PFC)電路的電路圖；
[0017]圖6是根據(jù)第二實(shí)施方案的電源單元的電路圖；以及
[0018]圖7示出了根據(jù)第二實(shí)施方案的高功率放大器的結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]將參考【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。在下文中，相同的部件用相同的附圖標(biāo)記表示，并且不再進(jìn)一步描述。
[0020]第一實(shí)施方案
[0021]半導(dǎo)體器件
[0022]給出根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的描述。根據(jù)本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件是具有圖1所示結(jié)構(gòu)的HEMT。
[0023]具體地，在由半導(dǎo)體制成的基片11上用氮化物半導(dǎo)體材料形成成核層12、緩沖層
13、電子傳輸層21、間隔層22、電子供給層23以及摻雜層24。此外，在摻雜層24上，在待形成柵電極31的區(qū)域中形成P型層25，并且在P型層25上形成柵電極31。此外，在摻雜層24上形成源電極32和漏電極33。源電極32和漏電極33可以通過(guò)如下方式形成:從待形成源電極32和漏電極33的區(qū)域中移除摻雜層24，并且與電子供給層23相接觸地形成源電極32和漏電極33。
[0024]在本實(shí)施方案中，將SiC基片用作基片11。然而，可以使用Si(娃)基片、藍(lán)寶石基片或GaN基片?？梢允褂脤?dǎo)電基片、半絕緣基片和絕緣基片中的任一種。成核層12由AlN形成，并且緩沖層13由AlGaN形成。電子傳輸層21由具有約3 μ m的厚度的i_GaN形成，并且間隔層22由具有約5nm的厚度的1-AlGaN形成。電子供給層23由具有約30nm的厚度的n-AlGaN形成，并且以約5X IO18CnT3的濃度摻雜Si來(lái)作為η型雜質(zhì)元素。因此，在電子傳輸層21與間隔層22之間的界面附近的電子傳輸層21中生成2DEG21a。
[0025]摻雜層24由具有約5nm的厚度的GaN形成，其中以約4X IO19CnT3的濃度摻雜Mg來(lái)作為P型雜質(zhì)元素并以約I X IO19CnT3的濃度摻雜C。通過(guò)在GaN中摻雜C來(lái)形成摻雜層24，抵消了在摻雜層24中所摻雜的Mg用作受主的功能，并且因此防止了生成空穴。通常，摻雜在GaN中的Mg的激活率為約1%至2%。因此，假設(shè)Mg的摻雜濃度為I X IO19CnT3至4X IO1W,那么被激活的Mg的濃度為約I X IO17CnT3至8 X 1017cnT3。因此，通過(guò)將C的摻雜濃度設(shè)置為與該濃度近似相等或大于該濃度，防止了生成空穴，因此C的摻雜濃度優(yōu)選為大于或等于I X IO17CnT3且小于或等于I X IO1W30 P型層25由具有約50nm的厚度的p_GaN形成，并且以約4X IO19CnT3的濃度摻雜Mg來(lái)作為P型雜質(zhì)元素。此外，為了使P型層25起到P型的作用，優(yōu)選地以大于或等于I X IO18CnT3的濃度在P型層25中摻雜待成為P型的雜質(zhì)元素如Mg。
[0026]注思，間隔層22和電子供給層23可以由InAlN形成。例如，間隔層22可以由1-1n0.17Al0.83N形成，并且電子供給層23可以由η-Ι% 17Α1α83Ν形成。此外，作為ρ型雜質(zhì)元素，除Mg以外，可以使用Be。
[0027]半導(dǎo)體器件的制造方法
[0028]接下來(lái)，參照?qǐng)D2Α至圖3Β，給出制造根據(jù)本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的方法的描述。
[0029]首先，如圖2Α所示，在基片11上，依次層壓氮化物半導(dǎo)體層如成核層12、緩沖層
13、電子傳輸層21、間隔層22、電子供給層23、摻雜層24以及ρ型膜25t。在本實(shí)施方案中，通過(guò)根據(jù)MOVPE (金屬有機(jī)氣相外延)的外延生長(zhǎng)來(lái)形成這些氮化物半導(dǎo)體層。
[0030]當(dāng)根據(jù)MOVPE使上述的氮化物半導(dǎo)體層外延生長(zhǎng)時(shí)，使用作為鎵(Ga)的原料氣體的三甲基鎵(TMG)、作為鋁(Al)的原料氣體的三甲基鋁(TMA)以及作為氮(N)的原料氣體的氨(NH3)。此外，將硅烷(SiH4)用作被摻雜為η型雜質(zhì)元素的Si的原料氣體，并且將環(huán)戊二烯基鎂(Cp2Mg)用作作為ρ型雜質(zhì)元素的Mg的原料氣體。通過(guò)調(diào)節(jié)在腔室中所供給的這些原料氣體的供給量，形成具有期望的組成比的氮化物半導(dǎo)體層。通過(guò)將氫氣(H2)用作載氣來(lái)在MOVPE裝置的腔室中供給這些原料氣體。注意，在形成這些氮化物半導(dǎo)體層時(shí)的基片溫度為約1000°C。此外，在本申請(qǐng)中，在腔室中供給的TMA和TMA的第III族的原料氣體的分子數(shù)與作為第V族的原料氣體的NH3的分子數(shù)的比率可以被描述為第V族/第III族的供給比。
[0031]具體地，通過(guò)供給TMA和NH3來(lái)形成用于形成成核層12的A1N。通過(guò)供給TMA、TMG和NH3來(lái)形成用于形成緩沖層13的AlGaN。在這種情況下，在腔室中供給的第V族/第III族的供給比大于或等于100，并且腔室內(nèi)部的壓力小于或等于lOkPa。
[0032]通過(guò)供給TMG和NH3來(lái)形成用于形成電子傳輸層21的具有約3μπι的厚度的1-GaN0在這種情況下，在腔室中供給的第V族/第III族的供給比大于或等于10000，并且腔室內(nèi)部的壓力大于或等于30kPa。
[0033]通過(guò)供給TMA、TMG和NH3來(lái)形成用于形成間隔層22的具有約5nm的厚度的1-Ala3Gaa7N。在這種情況下，在腔室中供給的第V族/第III族的供給比大于或等于100，并且腔室內(nèi)部的壓力小于或等于lOkPa。
[0034]通過(guò)供給TMG、TMA和NH3,并且通過(guò)供給預(yù)定量的SiH4作為Si的原料氣體，形成用于形成電子供給層23的具有約30nm的厚度的n_Ala 3Gaa 7N。相應(yīng)地，在電子供給層23中，以約5 X IO18CnT3的濃度摻雜Si來(lái)作為η型雜質(zhì)元素。在這種情況下，在腔室中供給的第V族/第III族的供給比大于或等于100，并且腔室內(nèi)部的壓力小于或等于lOkPa。
[0035]通過(guò)供給TMG和NH3并且通過(guò)供給預(yù)定量的Cp2Mg，形成用于形成摻雜層24的具有約5nm的厚度的GaN。相應(yīng)地，在摻雜層24中，以約4X IO19CnT3的濃度摻雜Mg來(lái)作為p型雜質(zhì)元素。在這種情況下，在腔室中供給的第V族/第III族的供給比小于或等于1000，更具體地為約1000，并且腔室內(nèi)部的壓力小于或等于lOkPa。當(dāng)在這些條件下形成摻雜層24時(shí)，包括在TMG中的C被并入摻雜層24中，因此在摻雜層24中，以約I X IO19CnT3的濃度摻雜有C。因此，在本實(shí)施方案中，在摻雜層24中，摻雜兩種類(lèi)型的雜質(zhì)元素，即，待成為P型的Mg和抵消P型的功能的C。
[0036]也就是說(shuō)，當(dāng)根據(jù)MOVPE通過(guò)供給TMG和NH3來(lái)形成GaN層時(shí)，如果腔室內(nèi)部的壓力減小，那么包括在TMG中的大量C被并入GaN層中。此外，當(dāng)形成GaN層并且第V族/第III族的供給比減小時(shí)，包括在TMG中的大量C被并入GaN層中。本實(shí)施方案基于該發(fā)現(xiàn)。在如下條件下形成摻雜層24:腔室內(nèi)部的壓力低于用1-GaN形成電子傳輸層21的情況下的腔室內(nèi)部壓力，并且第V族/第III族的供給比還低于用1-GaN形成電子傳輸層21的情況下的第V族/第III族的供給比。通過(guò)在上述條件下形成GaN層，C被摻雜在成為摻雜層24的GaN中。因此，當(dāng)形成摻雜層24時(shí)，在不供給用于摻雜C的雜質(zhì)原料氣體的情況下
在摻雜層24中摻雜C，因此以低成本有效地?fù)诫s了 C。注意，通過(guò)調(diào)節(jié)腔室中的壓力和第V
族/第III族的供給比，使摻雜層24中所摻雜的C的濃度達(dá)到期望濃度。
[0037]因此，較優(yōu)選地在如下條件下形成摻雜層24:腔室內(nèi)部的壓力低于形成電子傳輸層21的情況下的腔室內(nèi)部壓力，并且第V族/第III族的供給比低于形成電子傳輸層21的情況下的第V族/第III族的供給比。此外，從制造的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選地通過(guò)使用與形成電子供給層23時(shí)所用的壓力基本相同的壓力來(lái)形成摻雜層24。
[0038]通過(guò)供給TMG和NH3并且通過(guò)供給預(yù)定量的Cp2Mg，形成用于形成P型膜25t的具有約50nm的厚度的p-GaN。相應(yīng)地，在P型膜25t中，以約4 X IO19CnT3的濃度摻雜Mg來(lái)作為P型雜質(zhì)元素。在這種情況下，在腔室中供給的第V族/第III族的供給比大于或等于約10000，并且腔室內(nèi)部的壓力大于或等于30kPa。因此，包括在TMG中的C幾乎沒(méi)有被并入P型膜25t中。
[0039]隨后，在P型膜25t上施加光刻膠，并且用曝光裝置進(jìn)行曝光和顯影，以形成在待形成元件隔離區(qū)域的區(qū)域中具有開(kāi)口的抗蝕劑圖案(未示出)。隨后，在未形成抗蝕劑圖案的區(qū)域中的氮化物半導(dǎo)體層中，通過(guò)使用氯基氣體進(jìn)行干法蝕刻或通過(guò)離子注入來(lái)形成元件隔離區(qū)域(未示出)。隨后，用有機(jī)溶劑移除抗蝕劑圖案。
[0040]接下來(lái)，如圖2B所示，在P型膜25t上的待形成P型層25的區(qū)域中形成抗蝕劑圖案51。具體地，在P型膜25t的表面上施加光刻膠，并用曝光裝置進(jìn)行曝光和顯影，以在待形成P型層25 (即待形成柵電極31)的區(qū)域中形成抗蝕劑圖案51。
[0041]接下來(lái)，如圖2C所示，通過(guò)干法蝕刻從未形成抗蝕劑圖案51的區(qū)域中移除P型膜25t，使得在形成有抗蝕劑圖案51的區(qū)域中形成P型層25。
[0042]在這種情況下，進(jìn)行蝕刻直到從除了待形成柵電極31的區(qū)域以外的區(qū)域中完全移除P型膜25t為止。相應(yīng)地，通過(guò)干法蝕刻移除摻雜層24的一部分，但在未露出形成在摻雜層24下面的電子供給層23的狀態(tài)下停止干法蝕刻。為了在如上所述的未露出電子供給層23的狀態(tài)下停止干法蝕刻，摻雜層24優(yōu)選地形成為具有大于或等于5nm且小于或等于15nm的厚度。在本實(shí)施方案中，如上所述的干法刻蝕的實(shí)例是RIE (反應(yīng)性離子蝕刻)。
[0043]如上所述，在本實(shí)施方案中，可以使在形成有ρ型層25的區(qū)域緊下方的2DEG21a消失，而不會(huì)使在未形成P型層25的區(qū)域緊下方所存在的2DEG21a減小。因此，得到成為常斷型并且具有低導(dǎo)通電阻的HEMT。
[0044]如上所述，摻雜層24優(yōu)選地具有大于或等于5nm且小于或等于15nm的厚度。如果摻雜層24的厚度小于5nm，那么存在如下情況:由于蝕刻的不均勻性，所以在從未形成抗蝕劑圖案51的區(qū)域中完全移除ρ型膜25t之前，移除了摻雜層24并且移除了電子供給層23的一部分。此外，如果摻雜層24厚，那么形成ρ型層25的效果變?nèi)?，并且HEMT幾乎未成為常斷型，因此摻雜層24的厚度優(yōu)選地小于或等于15nm。此外，對(duì)于摻雜層24，可以根據(jù)需要進(jìn)行過(guò)蝕刻。此外，在未形成抗蝕劑圖案51的區(qū)域中，即使保留有摻雜層24的一部分，也不影響HEMT的性能。
[0045]隨后，用有機(jī)溶劑移除抗蝕劑圖案51，使得得到圖2C示出的結(jié)構(gòu)。
[0046]接下來(lái)，如圖3A所示，在摻雜層24上形成源電極32和漏電極33。具體地，在P型層25和摻雜層24上施加光刻膠，并用曝光裝置進(jìn)行曝光和顯影，以形成在待形成源電極32和漏電極33的區(qū)域中具有開(kāi)口的抗蝕劑圖案。隨后，通過(guò)真空氣相沉積形成由Ta/Al(厚度為T(mén)a:200nm,Al:200nm)形成的金屬層壓膜。隨后，通過(guò)將其浸沒(méi)在有機(jī)溶劑中，形成在抗蝕劑圖案上的金屬層壓膜與抗蝕劑圖案一起被剝離并移除。相應(yīng)地，利用剩余的金屬層壓膜，形成了源電極32和漏電極33。隨后，在氮?dú)夥罩?，?00°C至1000°C (例如，在550°C)的溫度下進(jìn)行熱處理，以使源電極32和漏電極33與摻雜層24處于歐姆接觸。當(dāng)可以在不進(jìn)行熱處理的情況下得到歐姆接觸時(shí)，不進(jìn)行熱處理。
[0047]表達(dá)式Ta/Al意味著金屬層壓膜具有兩層，其中Ta為底層且Al為頂層。此外，可以在從待形成源電極32和漏電極33的區(qū)域中移除摻雜層24和電子供給層23的一部分之后形成源電極32和漏電極33。
[0048]接下來(lái)，如圖3B所示，在ρ型層25上形成柵電極31。具體地，在P型層25和摻雜層24上施加光刻膠，并且用曝光裝置進(jìn)行曝光和顯影，以形成在待形成柵電極31的區(qū)域中具有開(kāi)口的抗蝕劑圖案。隨后，通過(guò)真空氣相沉積形成由Ni/Au (厚度為Ni:30nm, Au:400nm)形成的金屬層壓膜。隨后，通過(guò)將其浸沒(méi)在有機(jī)溶劑中，在抗蝕劑圖案上形成的金屬層壓膜與抗蝕劑圖案一起被剝離并移除。相應(yīng)地，利用剩余的金屬層壓膜，在P型層25上形成柵電極31。隨后，可以根據(jù)需要進(jìn)行熱處理。
[0049]柵電極31、源電極32和漏電極33可以通過(guò)組合除了上述那些材料以外的金屬材料形成，并且可以具有除了上述那些結(jié)構(gòu)以外的結(jié)構(gòu)，例如包括單層的金屬膜。此外，柵電極31、源電極32和漏電極33可以通過(guò)除了上述方法以外的方法形成。
[0050]通過(guò)上述方法，制造了根據(jù)本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件。
[0051]第二實(shí)施方案
[0052]接下來(lái)，給出第二實(shí)施方案的描述。本實(shí)施方案涉及半導(dǎo)體器件、電源單元和高功率放大器。
[0053]通過(guò)對(duì)根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件進(jìn)行分立封裝來(lái)形成根據(jù)本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件。參照?qǐng)D4給出該分立封裝半導(dǎo)體器件的描述。圖4示意性地示出分立封裝半導(dǎo)體器件的內(nèi)部，并且電極的位置與第一實(shí)施方案的那些不同。[0054]首先，通過(guò)切片來(lái)切割根據(jù)第一實(shí)施方案或第二實(shí)施方案所制造的半導(dǎo)體器件，并且形成作為由GaN系材料制成的HEMT的半導(dǎo)體芯片410。通過(guò)管芯粘合劑430(如焊料)將半導(dǎo)體芯片410固定在引線框420上。
[0055]接下來(lái)，柵電極441通過(guò)接合線431連接至柵極引線421，源電極442通過(guò)接合線432連接至源極引線422，并且漏電極443通過(guò)接合線433連接至漏極引線423。接合線431、432和433由金屬材料(如Al)形成。此外，在本實(shí)施方案中，柵電極441是連接至根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的柵電極31的柵電極焊墊。類(lèi)似地，源電極442是連接至源電極32的源電極焊墊。此外，漏電極443是連接至漏電極33的漏電極焊墊。
[0056]接下來(lái)，通過(guò)傳遞模制法使用模制樹(shù)脂440進(jìn)行樹(shù)脂密封。如上所述，制造了作為由GaN系材料制成的HEMT的分立封裝半導(dǎo)體芯片。
[0057]PFC電路、電源單元和高功率放大器
[0058]接下來(lái)，給出根據(jù)本實(shí)施方案的PFC (功率因子校正)電路、電源單元和高功率放大器的描述。根據(jù)本實(shí)施方案的PFC電路、電源單元和高功率放大器使用根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件。
[0059]PFC 電路
[0060]接下來(lái)，給出根據(jù)本實(shí)施方案的PFC電路的描述。根據(jù)本實(shí)施方案的PFC電路包括根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件。
[0061]參照?qǐng)D5，給出根據(jù)本實(shí)施方案的PFC電路的描述。根據(jù)本實(shí)施方案的PFC電路450包括:開(kāi)關(guān)兀件(晶體管)451 ;二極管452 ;扼流線圈453 ;電容器454、455 ;二極管電橋456 ;以及AC (交流)電源(未示出)。對(duì)于開(kāi)關(guān)元件451，使用作為根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的HEMT。
[0062]在PFC電路450中，開(kāi)關(guān)元件451的漏電極連接至二極管452的陽(yáng)極端子和扼流線圈453的一個(gè)端子。此外，開(kāi)關(guān)元件451的源電極連接至電容器454的一個(gè)端子和電容器455的一個(gè)端子。電容器454的另一端子連接至扼流線圈453的另一端子。電容器455的另一端子連接至二極管452的陰極端子，并且AC電源(未示出)經(jīng)由二極管電橋456連接在電容器454的兩個(gè)端子之間。在該P(yáng)FC電路450中，從電容器455的兩個(gè)端子之間輸出直流(DC)。
[0063]電源單元
[0064]參照?qǐng)D6，給出根據(jù)本實(shí)施方案的電源單元的描述。根據(jù)本實(shí)施方案的電源單元460包括高壓一次側(cè)電路461、低壓二次側(cè)電路462和設(shè)置在高壓一次側(cè)電路461與低壓二次側(cè)電路462之間的變壓器463。高壓一次側(cè)電路461包括AC (交流)電源464、所謂的橋式整流電路465、多個(gè)開(kāi)關(guān)元件466 (在圖6的實(shí)例中為四個(gè))和一個(gè)開(kāi)關(guān)元件467。低壓二次側(cè)電路462包括多個(gè)開(kāi)關(guān)元件468 (在圖6的實(shí)例中為三個(gè))。在圖6的實(shí)例中，根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件被用作高壓一次側(cè)電路461的開(kāi)關(guān)元件466和開(kāi)關(guān)元件467。一次側(cè)電路461的開(kāi)關(guān)元件466和467優(yōu)選地為常斷型半導(dǎo)體器件。此外，在低壓二次側(cè)電路462中使用的開(kāi)關(guān)元件468是由硅制成的典型MISFET (金屬絕緣半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。
[0065]高功率放大器
[0066]接下來(lái)，參照?qǐng)D7，給出根據(jù)本實(shí)施方案的高功率放大器的描述。根據(jù)本實(shí)施方案的高功率放大器470可以應(yīng)用于移動(dòng)電話的基站中的功率放大器。高功率放大器470包括數(shù)字預(yù)失真電路471、混頻器472、功率放大器473和定向耦合器474。數(shù)字預(yù)失真電路471補(bǔ)償輸入信號(hào)的非線性應(yīng)變?；祛l器472將已補(bǔ)償過(guò)非線性應(yīng)變的輸入信號(hào)與AC信號(hào)混合。功率放大器473將已經(jīng)與AC信號(hào)混合的輸入信號(hào)進(jìn)行放大。在圖7的實(shí)例中，功率放大器473包括根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件。定向I禹合器474對(duì)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視。在圖7的電路中，例如，開(kāi)關(guān)可以進(jìn)行切換，使得輸出信號(hào)由混頻器472與AC信號(hào)進(jìn)行混合，并且被發(fā)送至數(shù)字預(yù)失真電路471。
[0067]依照根據(jù)實(shí)施方案的方面的半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件的制造方法，半導(dǎo)體器件成為常斷型并且半導(dǎo)體器件中的泄漏電流減小。
[0068]本發(fā)明不限于本文所述的具體實(shí)施方案，并且可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下做出各種變型和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件，包括: 形成在基片上的電子傳輸層； 形成在所述電子傳輸層上的電子供給層； 形成在所述電子供給層上的摻雜層，所述摻雜層由其中摻雜有待成為P型的雜質(zhì)元素和c的氮化物半導(dǎo)體形成； 形成在所述摻雜層上的P型層，所述P型層由其中摻雜有所述待成為P型的雜質(zhì)元素的氮化物半導(dǎo)體形成； 形成在所述P型層上的柵電極；以及 形成在所述摻雜層或所述電子供給層上的源電極和漏電極，其中 所述P型層在所述柵電極緊下方的區(qū)域中形成，并且 在所述摻雜層中所摻雜的C的濃度大于或等于I X IO17Cm-3且小于或等于I X 1019cm_3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述待成為P型的雜質(zhì)元素為Mg或Be。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其中 在所述摻雜層和所述P型層中，所述待成為P型的雜質(zhì)元素在被摻雜之前的濃度大于或等于IXio1W3O
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述P型層由包括GaN的材料形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述摻雜層由包括GaN的材料形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述摻雜層具有大于或等于5nm且小于或等于15nm的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述電子傳輸層由包括GaN的材料形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述電子供給層由包括AlGaN或InAlN的材料形成。
9.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括: 通過(guò)在基片上依次層壓，使用氮化物半導(dǎo)體形成電子傳輸層、電子供給層、摻雜層和P型膜； 通過(guò)干法蝕刻從除了待形成柵電極的區(qū)域以外的區(qū)域中移除所述P型膜，并且在待形成所述柵電極的區(qū)域中形成P型層；以及在所述P型層上形成所述柵電極，其中在所述P型膜中，摻雜待成為P型的雜質(zhì)元素， 在所述摻雜層中，摻雜待成為P型的所述雜質(zhì)元素和C，并且 在所述摻雜層中所摻雜 的C的濃度大于或等于1 X 1017Cm-3且小于或等于1 X 1019cm_3。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中 所述電子傳輸層、所述電子供給層、所述摻雜層和所述P型膜根據(jù)MOVPE (金屬有機(jī)氣相外延)來(lái)形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中在形成所述摻雜層時(shí)所施加的壓力低于在形成所述電子傳輸層時(shí)所施加的壓力，并且在形成所述摻雜層時(shí)的第V族/第III族的供給比低于在形成所述電子傳輸層時(shí)的第V族/第III族的供給比。
12.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括: 通過(guò)在基片上根據(jù)MOVPE依次層壓，使用氮化物半導(dǎo)體形成電子傳輸層、電子供給層、摻雜層和P型膜； 通過(guò)干法蝕刻從除了待形成柵電極的區(qū)域以外的區(qū)域中移除所述P型膜，并且在待形成所述柵電極的區(qū)域中形成P型層；以及在所述P型層上形成所述柵電極，其中在所述P型膜中，摻雜待成為P型的雜質(zhì)元素，并且 在所述摻雜層中，摻雜待成為P型的所述雜質(zhì)元素，其中在形成所述摻雜層時(shí)所施加的壓力低于在形成所述電子傳輸層時(shí)所施加的壓力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中 在形成所述摻雜層時(shí)所施加的壓力與在形成所述電子供給層時(shí)所施加的壓力相同。
14.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括: 通過(guò)在基片上根據(jù)MOVPE依次層壓，使用氮化物半導(dǎo)體形成電子傳輸層、電子供給層、摻雜層和P型膜； 通過(guò)干法蝕刻從除了待形成柵電極的區(qū)域以外的區(qū)域中移除所述P型膜，并且在待形成所述柵電極的區(qū)域中形成P型層；以及在所述P型層上形成所述柵電極，其中在所述P型膜中，摻雜待成為P型的雜質(zhì)元素，并且 在所述摻雜層中，摻雜待成為P型的所述雜質(zhì)元素，其中在形成所述摻雜層時(shí)的第V族/第III族的供給比低于在形成所述電子傳輸層時(shí)的第V族/第III族的供給比。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中 在形成所述摻雜層時(shí)的第V族/第III族的供給比與在形成所述電子供給層時(shí)的第V族/第III族的供給比相同。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其中 在形成所述摻雜層時(shí)所施加的壓力低于在形成所述電子傳輸層時(shí)所施加的壓力。
17.根據(jù)權(quán)利要求9至15中任一項(xiàng)所述的方法，其中 所述P型層由包括GaN的材料形成，并且 所述摻雜層由包括GaN的材料形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求9至15中任一項(xiàng)所述的方法，還包括: 在所述摻雜層或所述電子供給層上形成源電極和漏電極。
19.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件的電源單元。
20.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件的放大器。
【文檔編號(hào)】H01L29/06GK103715241SQ201310314067
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】山田敦史 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社