化合物半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專利摘要】一種化合物半導(dǎo)體器件，包括：襯底；和形成在襯底之上的化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，該化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)包括含雜質(zhì)的緩沖層，和形成在緩沖層之上的有源層。
【專利說明】化合物半導(dǎo)體器件及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文中所討論的實(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)】
[0002]化合物半導(dǎo)體器件特別是氮化物半導(dǎo)體器件的開發(fā)一直在積極地進(jìn)行著，以實(shí)現(xiàn)利用如高飽和電子速度和寬帶隙的特征的具有高耐受電壓和高輸出的半導(dǎo)體器件。對于氮化物半導(dǎo)體器件，公開了許多關(guān)于場效應(yīng)晶體管，特別是關(guān)于高電子遷移率晶體管(HEMT)的報道。具體地，作為包含GaN的GaN半導(dǎo)體器件，其中GaN用作有源層(電子渡越層)并且AlGaN用作電子供給層的AlGaN/GaN HEMT引起了關(guān)注。在AlGaN/GaN HEMT中，通過GaN與AlGaN之間的晶格常數(shù)的差異在AlGaN中產(chǎn)生應(yīng)變。通過由該應(yīng)變所產(chǎn)生的壓電極化和AlGaN的自發(fā)極化，可以獲得高濃度二維電子氣(2DEG)。因此，可以實(shí)現(xiàn)具有高耐受電壓和高輸出的半導(dǎo)體器件。
[0003]在GaN半導(dǎo)體器件中，由于可以使用廉價并且大直徑的Si襯底作為用于晶體生長的襯底，所以可以有利地期望制造成本的顯著降低。
[0004]在GaN半導(dǎo)體器件中，已證實(shí)了，例如當(dāng)GaN被形成為用作有源層的氮化物層時，隨著該GaN的厚度增加，缺陷的數(shù)目減少，并因此提高了質(zhì)量。作為特定的實(shí)例，在圖1A和圖1B中描繪了通過X射線搖擺曲線法(XRC法)通過對厚度為200nm和600nm的GaN層的研究所獲得的結(jié)果。
[0005]然而，盡管可以降低制造成本，但是當(dāng)厚的GaN有源層形成在Si襯底上以獲得具有少量缺陷和高質(zhì)量的有源層時，可能出現(xiàn)以下問題。
[0006]例如，如圖2的部分(a)中所描繪的，厚的GaN層103形成在Si襯底101上并且AlN緩沖層102插入在GaN層103與襯底101之間。Si的晶格常數(shù)大于GaN的晶格常數(shù)，并且GaN的熱膨脹系數(shù)大于Si的熱膨脹系數(shù)。因此，如圖2的部分(b)中所描繪的，當(dāng)形成有源層103之后降低溫度時，通過熱收縮產(chǎn)生向下凸的翹曲。該翹曲隨著GaN層103的厚度的增加而增加，并且因此，容易發(fā)生裂紋。這個現(xiàn)象表明由最初具有寬帶隙和高絕緣性能的氮化物層的厚度的增加所期望的器件的介電擊穿耐受電壓的改進(jìn)以及由位錯密度的減少引起的質(zhì)量的提聞將受:到限制。
[0007]作為克服上述問題的一種方法，也就是說，作為一種用于增加氮化物層的厚度同時抑制翹曲和裂紋的產(chǎn)生的方法，例如，已知的有其中具有不同Al組成比的若干AlGaN層相互層疊的階梯式AlGaN緩沖區(qū)，以及其中通過將交替層疊GaN薄膜和AlN薄膜多次循環(huán)所形成的結(jié)構(gòu)插入到GaN電子渡越層下方的應(yīng)變層超晶格(SLS)緩沖區(qū)。在上面兩種結(jié)構(gòu)中，因?yàn)樵贕aN電子渡越層中產(chǎn)生大的內(nèi)部壓應(yīng)變，所以抵消了在薄膜形成后執(zhí)行的溫度降低步驟中產(chǎn)生的整個氮化物層的強(qiáng)烈的拉伸應(yīng)變，從而抑制翹曲和裂紋的產(chǎn)生。然而，由于每個如上所述的緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)不可避免地變得復(fù)雜，所以總的膜形成時間增加，這個時間的增加可以是阻礙生產(chǎn)能力提高的原因之一。另外，還增加了如昂貴的有機(jī)金屬材料的原材料的消耗量，因此，這種增加會變成大規(guī)模生產(chǎn)工藝的瓶頸。
[0008]以下是參考文獻(xiàn):
[0009][文獻(xiàn)I]日本公開特許公報N0.2012-23314，
[0010][文獻(xiàn)2]日本公開特許公報N0.2007-67077，
[0011][文獻(xiàn)3]日本公開特許公報N0.2005-317909，以及
[0012][文獻(xiàn) 4]A.Y.Polyako 等人的"Electrical and optical properties ofFe-doped sem1-1nsulating GaN templates", Applied Physics Letters,第 83 卷，第 16期(2003)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]根據(jù)本發(fā)明的一方面，化合物半導(dǎo)體器件包括:襯底；形成在襯底之上的化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，該化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)包括含有雜質(zhì)的緩沖層和形成在緩沖層之上的有源層。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1A和圖1B是示出了通過XRC法測量的與GaN半導(dǎo)體器件的質(zhì)量相關(guān)的有源層厚度的結(jié)果的特征圖；
[0015]圖2A和圖2B包括部分(a)和部分(b)，其是示出了當(dāng)用作有源層的厚的GaN形成在Si襯底上時所產(chǎn)生的問題的示意性橫截面圖；
[0016]圖3A是示出了用于制造根據(jù)第一實(shí)施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法的步驟的示意性橫截面圖；
[0017]圖3B是示出了在圖3A所描繪的步驟之后的步驟的示意性橫截面圖；
[0018]圖3C是示出了在圖3B所描繪的步驟之后的步驟的示意性橫截面圖；
[0019]圖4A是示出了在圖3C所描繪的步驟之后的步驟的示意性橫截面圖；
[0020]圖4B是示出了在圖4A所描繪的步驟之后的步驟的示意性橫截面圖；
[0021]圖5是示出了由化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的第二緩沖層所引起的產(chǎn)生在Si襯底上的翹曲的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的特征圖；
[0022]圖6A是示出了用于制造根據(jù)第二實(shí)施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法的主要步驟的示意性橫截面圖；
[0023]圖6B是示出了在圖6A所描繪的步驟之后的主要步驟的示意性橫截面圖；
[0024]圖7是示出了根據(jù)第二實(shí)施方案的AlGaN/GaN HEMT的第二緩沖層的雜質(zhì)濃度的調(diào)制的特定實(shí)例的特征圖；
[0025]圖8A是示出了用于制造根據(jù)第三實(shí)施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法的主要步驟的示意性橫截面圖；
[0026]圖SB是示出了在圖8A所描繪的步驟之后的主要步驟的示意性橫截面圖；
[0027]圖9A是示出了用于制造根據(jù)第四實(shí)施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法的主要步驟的示意性橫截面圖；
[0028]圖9B是示出了在圖9A所描繪的步驟之后的主要步驟的示意性橫截面圖；
[0029]圖10是示出了根據(jù)第五實(shí)施方案的電源裝置的示意性結(jié)構(gòu)的電路圖；以及
[0030]圖11是示出了根據(jù)第六實(shí)施方案的高頻放大器的示意性結(jié)構(gòu)的電路圖。具體實(shí)施方案
[0031]第一實(shí)施方案
[0032]在本實(shí)施方案中，將描述作為化合物半導(dǎo)體器件的氮化物半導(dǎo)體器件，即AlGaN/GaN HEMT。
[0033]圖3A、圖3B、圖3C、圖4A和圖4B是順序地示出了用于制造根據(jù)第一實(shí)施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法的步驟的示意性橫截面圖。
[0034]首先，如圖3A所示，例如，制備了 Si襯底I作為用于晶體生長的襯底。
[0035]例如，也可以使用SiC襯底替代使用Si襯底作為用于晶體生長的襯底?？梢允褂昧畠r并且大直徑的Si襯底或SiC襯底作為用于結(jié)晶生長的襯底，因此，可以由此期望制造成本顯著降低。
[0036]接下來，如圖3B所示，化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)2形成在Si襯底I上作為包含多個化合物半導(dǎo)體層的層疊體。
[0037]特別地，首先，在H2氣氛中在Si襯底I上執(zhí)行幾分鐘熱處理。隨后，例如，通過金屬有機(jī)氣相外延(MOVPE)法使形成化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)2的化合物半導(dǎo)體層順序地生長在Si襯底I上。例如還可以使用分子束外延(MBE)法來代替使用MOVPE法。
[0038]化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)2由緩沖層2a、用作有源層的電子渡越層2b、電子供給層2c和蓋層2d形成。例如，在電子渡越層2b與電子供給層2c之間還可以形成薄的AlGaN間隔層。
[0039]在化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)2中，在電子渡越層2b與電子供給層2c之間的界面附近產(chǎn)生二維電子氣(2DEG)。該2DEG是基于電子渡越層2b的化合物半導(dǎo)體(本實(shí)施方案中為GaN)與電子供給層2c的化合物半導(dǎo)體(本實(shí)施方案中為AlGaN)之間的晶格常數(shù)的差異而產(chǎn)生的。
[0040]在本實(shí)施方案中，緩沖層2a包括第一緩沖層2al和形成在第一緩沖層2al上的第二緩沖層2a2。
[0041]第一緩沖層2al由不含雜質(zhì)的化合物半導(dǎo)體形成。第二緩沖層2a2由含有如η型雜質(zhì)(Si等)的雜質(zhì)的化合物半導(dǎo)體形成。作為待被包含的雜質(zhì)，除了 η型雜質(zhì)以外，還可以使用如Fe、Mg或C的P型雜質(zhì)。為了盡可能地匹配相鄰層的晶格常數(shù)，使用晶格常數(shù)大于第一緩沖層2al的晶格常數(shù)并且小于電子渡越層2b的晶格常數(shù)的化合物半導(dǎo)體作為第二緩沖層2a2的化合物半導(dǎo)體。當(dāng)例如由AlN形成第一緩沖層2al，并且當(dāng)例如由GaN形成電子渡越層2b時，可以例如由包含上述雜質(zhì)的AlGaN形成第二緩沖層2a2。
[0042]AlN生長在Si襯底I上。使用含三甲基鋁(TMAl)氣體和氨(NH3)氣體的混合氣體作為原料氣體。將NH3氣體的流量設(shè)定為約10ccm至10Lm。生長壓力設(shè)定為約50托至300托，生長溫度設(shè)定為約1000°C至1200°C。將原料氣體與載氣(H2)供入反應(yīng)爐，通過質(zhì)量流量控制器(MFC)控制其流量。
[0043]因?yàn)樵诔跏忌L階段該AlN用來形成生長晶核，所以首先，生長厚度約為幾納米至幾十納米的第一 AlN層，其中V/III比率(第V族原料每小時的摩爾供給量與第III族原料每小時的摩爾供給量之比)設(shè)定為相對高。接下來，在這樣生長的第一 AlN層上生長厚度約為幾十納米至幾百納米的平坦的第二 AlN層，其中V/III比率設(shè)定為較低。更優(yōu)選地，第一 AlN層的V/III比率為約1000或更小，第二 AlN層的V/III比率為約10或更小。因此，第一緩沖層2al形成在Si襯底I上。
[0044]摻雜有Si的AlGaN生長在第一緩沖層2al上。使用包含TMAl氣體、三甲基鎵(TMGa)氣體和NH3氣體的混合氣體作為原料氣體。將NH3氣體的流量設(shè)定為約10ccm至10LM。生長壓力設(shè)定為約50托至300托，以及生長溫度設(shè)定為約1000°C至1200°C。例如，使用含Si的SiH4氣體作為η型雜質(zhì)，并且以預(yù)定流量將該氣體添加到上述原料氣體中，以給AlGaN摻雜Si。
[0045]為了控制在電子渡越層2b形成后產(chǎn)生的翹曲，該AlGaN的厚度和Al組成比是很重要的，并且與待形成在AlGaN上的電子渡越層2b的晶格常數(shù)相比,AlGaN最上表面層的晶格常數(shù)優(yōu)選地設(shè)定為較小。另外，該AlGaN的最上表面層優(yōu)選地被充分平坦化作為電子渡越層2b的下層。一般地，由于當(dāng)AlGaN具有小的Al組成比并且AlGaN的組成接近于GaN的組成時AlGaN可能被平坦化，所以該AlGaN的最上表面層的Al組成比設(shè)定為約20%至50%，并且在本實(shí)施方案中設(shè)定為約30%。
[0046]另外，當(dāng)厚度較大時,該AlGaN是更優(yōu)選的。在這種情況下，當(dāng)具有小的Al組成比的單層的厚度增加時，由該層的晶格常數(shù)與用作下層的第一緩沖層2al的晶格常數(shù)的差異產(chǎn)生裂紋；因此，形成包含約兩層到三層的層疊結(jié)構(gòu)，以使得Al組成比從下層到上層降低。在本實(shí)施方案中，盡管生長了三個AlGaN層，但是只要滿足上述條件，也可以形成其中相互層疊的至少四層的多層結(jié)構(gòu)。另外，為了抑制在由厚度的過度增加所引起的溫度降低步驟中裂紋的產(chǎn)生，該AlGaN的厚度(AlGaN層疊結(jié)構(gòu)的總厚度)設(shè)定為約500nm至lOOOnm。
[0047]在該AlGaN上執(zhí)行Si的摻雜使得Si濃度為約I X 116原子/cm3至I X 118原子/cm3，并且優(yōu)選的Si濃度為約I X 117原子/cm3。當(dāng)將Si濃度控制在上述范圍內(nèi)時，可以抑制通過Si過度摻雜所引起的電子渡越層2b的結(jié)晶度的劣化(位錯密度的增加)。
[0048]因此，第二緩沖層2a2形成在第一緩沖層2al上。緩沖層2a由第一緩沖層2al和第二緩沖層2a2形成。
[0049]有意未摻雜的(在一些情況下，下文簡稱為“i_”)GaN生長在第二緩沖層2a2上。
[0050]使用包含TMGa氣體和NH3氣體的混合氣體作為原料氣體。將NH3氣體的流量設(shè)定為約10ccm至10LM。生長壓力設(shè)定為約60kPa或更高的高壓，生長溫度設(shè)定為約1000°C至 1200。。。
[0051]為了避免由于從緩沖層2a傳送到1-GaN的表面層的位錯所引起的結(jié)晶度的劣化，該1-GaN優(yōu)選地生長成相對大的厚度,如約500nm至lOOOnm。當(dāng)該i_GaN的生長壓力設(shè)定為60kPa或更高的高壓，并且V/III比率設(shè)定為高，如10000或更大時，可以獲得具有明顯低雜質(zhì)濃度的高質(zhì)量的1-GaN。因此，電子渡越層2b形成在第二緩沖層2a2上。
[0052]AlGaN生長在電子渡越層2b上。AlGaN的厚度為約20nm，并且使用含TMAl氣體、TMGa氣體和見13氣體的混合氣體作為原料氣體。將NH3氣體的流量設(shè)定為約10ccm至10LM。生長壓力設(shè)定為約50托至300托，生長溫度設(shè)定為約1000°C至1200°C。該AlGaN的厚度設(shè)定為約20nm。為了避免由與電子渡越層2b的晶格失配而引起的結(jié)晶度的劣化，例如，Al組成比設(shè)定為約30%或更小。還可以使用通過給上述原料氣體添加如Si的η型雜質(zhì)制造的η-AlGaN作為該AlGaN。因此，電子供給層2c形成在電子渡越層2b上。
[0053]η型GaN (η-GaN)生長在電子供給層2c上。使用含TMGa氣體和NH3氣體的混合氣體作為原料氣體。將NH3氣體的流量設(shè)定為約10ccm至10LM。生長壓力設(shè)定為約50托至300托，生長溫度設(shè)定為約1000°C至1200°C。例如，使用包含Si的SiH4氣體作為η型雜質(zhì)并且以預(yù)定流量將SiH4氣體添加到上述原料氣體中以摻雜Si。Si的摻雜濃度設(shè)定為約I X 118原子/cm3至I X 120原子/cm3,如約5 X 118原子/W。該η-GaN的厚度設(shè)定為約幾納米。因此，蓋層2d形成在電子供給層2c上。
[0054]隨后，如圖3C所示，形成元件隔離區(qū)域3。另外，在圖4A和下面的圖中，省略了元件隔離區(qū)域3。
[0055]特別地，例如，氬(Ar)是在用作化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)2的無源區(qū)域的部分中的注入的離子。因此，沿著化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)2的周邊并且在Si襯底I的表面層部分中形成元件隔離區(qū)域3。通過該元件隔離區(qū)域3，AlGaN/GaN HEMT的元件區(qū)域(晶體管區(qū)域)限定在化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)2上。
[0056]另外，例如，可以通過淺溝道隔離(STI)法以替代使用上述的注入法來執(zhí)行元件隔離。在這種情況下，例如，可以使用氯基蝕刻氣體，用于化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)2的干法刻蝕。
[0057]隨后，如圖4A所示，形成源電極4和漏電極5。特別地，首先，形成用于形成源電極和漏電極的抗蝕劑掩膜。將抗蝕劑施用到化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)2上并且然后通過光刻技術(shù)處理。因此，在蓋層2d的表面上形成具有開口的抗蝕劑掩膜以露出其上待形成源電極和漏電極的部分。
[0058]例如，通過沉積法等將Ti/Al (Ti用于下層而Al用于上層)作為電極材料沉積在抗蝕劑掩模上，抗蝕劑掩膜包括露出在其上待形成源電極和漏電極的部分的內(nèi)部開口。Ti的厚度設(shè)定為約20nm，Al的厚度設(shè)定為約200nm。通過剝離法去除抗蝕劑掩模和沉積在其上的Ti/Al。隨后，在氮?dú)鈿夥盏戎?，在約400°C至1000°C的溫度下，如在約600°C的溫度下對Si襯底I進(jìn)行熱處理，以使得剩余的Ti/Al與蓋層2d歐姆接觸。當(dāng)獲得Ti/Al與蓋層2d之間的歐姆接觸時，在某些情況下可以不執(zhí)行熱處理。因此，形成了與蓋層2d歐姆接觸的源電極4和漏電極5。
[0059]接下來，如圖4B所示，形成柵電極6。特別地，首先，形成用于形成柵電極的抗蝕劑掩模。將抗蝕劑施用到元件隔離區(qū)域3的整個表面上。在這種情況下，例如，使用適用于沉積法和剝離法的具有檐式結(jié)構(gòu)的雙層抗蝕劑。通過光刻技術(shù)對這樣施加的抗蝕劑進(jìn)行處理。因此，在蓋層2d的表面上形成具有開口的抗蝕劑掩膜以露出其上待形成柵電極的部分。
[0060]接下來，例如，通過沉積法將例如Ni/Au (Ni用于下層而Au用于上層)作為電極材料沉積在包括內(nèi)部開口的抗蝕劑掩模上。Ni的厚度設(shè)定為約30nm,而Au的厚度設(shè)定為約400nm。通過剝離法去除抗蝕劑掩模以及沉積在其上的Ni/Au。
[0061]因此，在蓋層2d上形成與蓋層2d肖特基接觸的柵電極6。
[0062]另外，在蓋層2d與柵電極6之間，在一些情況下通過沉積可以形成Al2O3等的絕緣膜，以形成柵極絕緣膜。
[0063]隨后，通過如各種配線形成步驟的后端處理，形成本實(shí)施方案的AlGaN/GaN HEMT。在下文中，將描述如上所述形成的AlGaN/GaN HEMT的操作和效果。
[0064]在本實(shí)施方案中，通過實(shí)驗(yàn)研究由化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的第二緩沖層在Si襯底上產(chǎn)生的翹曲。在這種情況下，具體地，為了定量理解僅由第二緩沖層的形成而產(chǎn)生的翹曲，設(shè)定條件以使得當(dāng)?shù)诙彌_層沒有摻雜Si (在未摻雜狀態(tài)下)時不產(chǎn)生翹曲。圖5中描繪了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖5是在其中化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)形成在Si襯底上的狀態(tài)下的橫截面形狀的曲線圖。如圖中所描繪的那樣，當(dāng)將其中第二緩沖層未摻雜的狀態(tài)視為翹曲的基礎(chǔ)(其中沒有產(chǎn)生翹曲的狀態(tài))時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)诙彌_層摻雜有Si時，產(chǎn)生向上凸起的翹曲。在這種情況下，證實(shí)了隨著摻雜到第二緩沖層的Si濃度的增加，在向上凸起狀態(tài)下的翹曲變形增大。這個現(xiàn)象表明當(dāng)摻雜到第二緩沖層的Si濃度設(shè)定為高時，還可以增加用作有源層(電子渡越層)的GaN的厚度。
[0065]參照圖2的部分(a)和部分(b)所示，當(dāng)厚的GaN層形成在Si襯底上并且AlN的緩沖層置于GaN層與Si襯底之間時，產(chǎn)生向下凸起的翹曲。在本實(shí)施方案中，因?yàn)樾纬闪藫诫s有Si的第二緩沖層，所以產(chǎn)生向上凸起的翹曲。這個向上凸起的翹曲補(bǔ)償了向下凸起的翹曲，并且因此，獲得了其中沒有產(chǎn)生翹曲的Si襯底和化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)。造成這種情況的原因是通過Si的摻雜將缺陷引入到AlGaN中，從形成在AlGaN上的GaN到AlGaN的應(yīng)力部分地減小，并且因此，抑制了由熱收縮引起的向下凸起的翹曲。
[0066]在本實(shí)施方案中，由于廉價并且能夠具有較大直徑的Si襯底I (或SiC襯底等)用作用于晶體生長的襯底，所以降低了制造成本。另外，為了獲得具有少量缺陷的高質(zhì)量有源層，在不考慮在Si襯底I和化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)2中的翹曲和裂紋的產(chǎn)生的情況下，還可以通過增加用作電子渡越層2b的GaN的厚度來實(shí)現(xiàn)介質(zhì)擊穿耐受電壓的改進(jìn)，并且可以通過降低位錯密度來實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的提高。
[0067]如上所述，根據(jù)本實(shí)施方案，除了降低了制造成本以外，通過增加電子渡越層的厚度提高了質(zhì)量，并且可以實(shí)現(xiàn)通過簡單的結(jié)構(gòu)能夠優(yōu)選地抑制翹曲和裂紋的產(chǎn)生的高度可靠的 AlGaN/GaN HEMT。
[0068]第二實(shí)施方案
[0069]下文中，將描述根據(jù)第二實(shí)施方案的AlGaN/GaN HEMT。在本實(shí)施方案中，盡管如在第一實(shí)施方案中的那樣公開了 AlGaN/GaN HEMT，但是化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的第二緩沖層與第一實(shí)施方案中的稍有不同。
[0070]圖6A和圖6B是順序地說明用于制造根據(jù)第二實(shí)施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法的主要步驟的示意性橫截面圖。另外，采用與上述附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記來描述與第一實(shí)施方案中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)件等，并且省略其詳細(xì)說明。
[0071]在本實(shí)施方案中，如第一實(shí)施方案中的情況那樣，圖3A中所示的Si襯底I用作用于晶體生長的襯底，以及如圖6A所示，化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)11形成在Si襯底I上作為包含多個化合物半導(dǎo)體層的層疊片。
[0072]化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)11由緩沖層12、用作有源層的電子渡越層2b、電子供給層2c和蓋層2d形成。在電子渡越層2b與電子供給層2c之間例如還可以形成薄的AlGaN間隔層。
[0073]在本實(shí)施方案中，緩沖層12包括第一緩沖層2al和形成在其上的第二緩沖層13。
[0074]第一緩沖層2al由不包含雜質(zhì)的化合物半導(dǎo)體形成。第二緩沖層13由包含如η型雜質(zhì)(Si等)的雜質(zhì)的化合物半導(dǎo)體形成。作為待被包含的雜質(zhì)，除了 η型雜質(zhì)，還可以使用如Fe、Mg或C的P型雜質(zhì)。為了盡可能地匹配相鄰層的晶格常數(shù)，第二緩沖層13的化合物半導(dǎo)體的晶格常數(shù)被設(shè)計成大于第一緩沖層2al的晶格常數(shù)并且小于電子渡越層2b的晶格常數(shù)。當(dāng)例如由AlN形成第一緩沖層2al，以及例如當(dāng)由GaN形成電子渡越層2b時，可以例如由包含上述雜質(zhì)的AlGaN形成第二緩沖層13。
[0075]在第二緩沖層13中，調(diào)制雜質(zhì)濃度以使其從Si襯底I側(cè)到電子渡越層2b側(cè)逐漸減小。雜質(zhì)濃度的調(diào)制的特定實(shí)例如圖7所示。第二緩沖層13的Si濃度從Si襯底I側(cè)到電子渡越層2b側(cè)以階梯式的方式(圖7中的實(shí)線)或以連續(xù)的方式(圖7中的虛線)減小。
[0076]在用作第二緩沖層的AlGaN中，當(dāng)保留在其表面層中的Si濃度過高時，Si擴(kuò)散到位于第二緩沖層上的電子渡越層2b中，并且因此，在某些情況下，晶體管的特性可能劣化。在本實(shí)施方案中，由于形成第二緩沖層13同時如上所述調(diào)制待摻雜的Si濃度，所以盡可能地抑制摻雜到第二緩沖層13中的Si擴(kuò)散到電子渡越層2b，并且因此，可以減小晶體管特性的劣化。當(dāng)由Si摻雜的AlGaN中的載流子激活率被視為I時，為了將電子渡越層2b的GaN中殘余的載流子濃度控制在113原子/cm3的數(shù)量級上，調(diào)制Si濃度，以使得在第二緩沖層13的表面層中的Si的摻雜濃度設(shè)定為約IX 113原子/cm3。
[0077]為了形成第二緩沖層13，AlGaN生長在第一緩沖層2al上，同時通過濃度調(diào)制摻雜有Si。
[0078]使用包含TMAl氣體、TMGa氣體和NH3氣體的混合氣體作為原料氣體。將NH3氣體的流量設(shè)定為約10ccm至10LM。生長壓力設(shè)定為約50托至300托，以及生長溫度設(shè)定為約1000°C至1200°C。例如，包含Si的SiH4氣體作為η型雜質(zhì)加入到上述原料氣體中，同時SiH4氣體的流量以階梯式的方式或連續(xù)的方式逐漸減小，以使AlGaN摻雜Si。生長的AlGaN的Si濃度在最下層部分處設(shè)定為約I X 116原子/cm3至I X 118原子/cm3，并且優(yōu)選的為約I X 117原子/cm3，并且在最上層部分處設(shè)定為約I X 113原子/cm3。
[0079]在形成化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)11之后，順序地執(zhí)行類似于圖3C至圖4B所描繪的那些步驟。在圖6B中描繪了在那些步驟之后獲得的狀態(tài)。隨后，通過如各種配線形成步驟的后端處理，形成本實(shí)施方案的AlGaN/GaNHEMT。
[0080]如上所述，根據(jù)本實(shí)施方案，除了制造成本的降低以外，通過增加電子渡越層的厚度提高了質(zhì)量，并且可以實(shí)現(xiàn)通過簡單的結(jié)構(gòu)能夠優(yōu)選地抑制翹曲和裂紋的產(chǎn)生的高度可靠的 AlGaN/GaN HEMT。
[0081]第三實(shí)施方案
[0082]下文中，將描述根據(jù)第三實(shí)施方案的AlGaN/GaN HEMT。在本實(shí)施方案中，盡管如在第一實(shí)施方案中的那樣公開了 AlGaN/GaN HEMT，但是化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的第二緩沖層與第一實(shí)施方案中的稍有不同。
[0083]圖8A和圖8B是順序地說明用于制造根據(jù)第三實(shí)施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法的主要步驟的示意性橫截面圖。另外，采用與上述附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記來描述與第一實(shí)施方案中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)件等，并且省略其詳細(xì)說明。
[0084]在本實(shí)施方案中，如第一實(shí)施方案中的情況那樣，圖3A中所示的Si襯底I用作用于晶體生長的襯底，以及如圖8A所示，化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)21形成在Si襯底I上作為包含多個化合物半導(dǎo)體層的層疊體。
[0085]化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)21由緩沖層22、用作有源層的電子渡越層2b、電子供給層2c和蓋層2d形成。例如，在電子渡越層2b與電子供給層2c之間還可以形成薄的AlGaN間隔層。
[0086]在本實(shí)施方案中，緩沖層22包括第一緩沖層2al和形成在其上的第二緩沖層23。
[0087]第一緩沖層2al由不包含雜質(zhì)的化合物半導(dǎo)體形成。第二緩沖層23由包含除了如Si的η型(施主)雜質(zhì)外還包含如Fe的P型(受主)雜質(zhì)的化合物半導(dǎo)體形成。例如,作為待被包含的雜質(zhì)，除了使用Fe以外,還可以使用Mg或C，或者還可以使用Fe、Mg和C中的至少兩種類型或所有類型。為了盡可能地匹配相鄰層的晶格常數(shù)，第二緩沖層23的化合物半導(dǎo)體的晶格常數(shù)被設(shè)計成大于第一緩沖層2al的晶格常數(shù)并且小于電子渡越層2b的晶格常數(shù)。當(dāng)例如由AlN形成第一緩沖層2al，以及例如當(dāng)由GaN形成電子渡越層2b時，例如，可以由包含上述雜質(zhì)的AlGaN形成第二緩沖層23。
[0088]在用作第二緩沖層的AlGaN中，當(dāng)摻雜有用作η型雜質(zhì)的Si時，產(chǎn)生殘余的載流子，并且在某些情況下，通過電流泄露通過第二緩沖層，使得晶體管的特性會劣化。在本實(shí)施方案中，除了如Si的η型雜質(zhì)以外，由于摻雜有如Fe的P型雜質(zhì)，所以由此補(bǔ)償來源于Si的載流子，從而抑制電流泄漏的產(chǎn)生。另外，通過Fe形成在氮化物層(本實(shí)施方案中AlGaN)中的受主能級離價帶深，例如lev或更大，并且因此，可以忽略通過Fe本身產(chǎn)生的載流子。此外，在與Si的離子半徑相比Fe的離子半徑更接近于Ga的離子半徑的情況下，摻雜對產(chǎn)生的翹曲的影響很小。
[0089]Si的摻雜濃度為約I X 116原子/cm3至I X 118原子/cm3，并且優(yōu)選的為約I X 117原子/W。如Si的情況那樣，F(xiàn)e的摻雜濃度為約I X 116原子/cm3至I X 118原子/cm3,并且優(yōu)選的為約IX 117原子/cm3。如Si的情況那樣，當(dāng)將Fe濃度控制在上述范圍中時，可以抑制由Fe的過度摻雜所引起的電子渡越層2b的結(jié)晶度的劣化(位錯密度的增加)。
[0090]為了形成第二緩沖層23，AlGaN生長在第一緩沖層2al上，同時通過濃度調(diào)制以摻雜有Si。
[0091 ] 使用包含TMAl氣體、TMGa氣體和NH3氣體的混合氣體作為原料氣體。將NH3氣體的流量設(shè)定為約10ccm至10LM。生長壓力設(shè)定為約50托至300托，以及生長溫度設(shè)定為約1000°C至1200°C。例如，通過使用包含Si的SiH4氣體作為η型雜質(zhì)，以及例如包含F(xiàn)e的二茂鐵(Cp2Fe)作為P型雜質(zhì)，通過將上述兩種類型的氣體以預(yù)定流量加入到原料氣體中使得AlGaN摻雜有Si和Fe。
[0092]在形成化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)21之后，順序地執(zhí)行類似于圖3C至圖4Β所描繪的那些步驟。在圖8Β中描繪了在那些步驟之后獲得的狀態(tài)。
[0093]隨后，通過如各種配線形成步驟的后端處理，形成本實(shí)施方案的AlGaN/GaN HEMT。
[0094]如上所述，根據(jù)本實(shí)施方案，除了制造成本的降低以外，通過增加電子渡越層的厚度提高了質(zhì)量，并且可以實(shí)現(xiàn)通過簡單的結(jié)構(gòu)能夠優(yōu)選地抑制翹曲和裂紋的產(chǎn)生的高度可靠的 AlGaN/GaN HEMT。
[0095]另外，在本實(shí)施方案中，在其中通過實(shí)例的方式描述了將P型雜質(zhì)進(jìn)一步摻雜到第一實(shí)施方案的第二緩沖層的情況下，本申請不限于本實(shí)施方案。
[0096]例如，第二實(shí)施方案的第二緩沖層，即，調(diào)制以使得如Si的η型雜質(zhì)的濃度從Si襯底I側(cè)到電子渡越層2b逐漸減小的第二緩沖層還可以摻雜有P型雜質(zhì)。在這種情況下，如Si濃度那樣，調(diào)制第二緩沖層的Fe濃度以使得如Fe的p型雜質(zhì)從Si襯底I側(cè)到電子渡越層2b側(cè)逐漸減小。特別地，該P(yáng)型雜質(zhì)濃度從Si襯底I側(cè)到電子渡越層2b側(cè)以階梯式的方式或連續(xù)的方式減小。
[0097]如上所述，根據(jù)本實(shí)施方案，除了制造成本的降低以外，通過增加電子渡越層的厚度提高了質(zhì)量，并且可以實(shí)現(xiàn)通過簡單的結(jié)構(gòu)能夠優(yōu)選地抑制翹曲和裂紋的產(chǎn)生的高度可靠的 AlGaN/GaN HEMT。
[0098]第四實(shí)施方案
[0099]下文中，將描述根據(jù)第四實(shí)施方案的AlGaN/GaN HEMT。在本實(shí)施方案中，盡管如在第一實(shí)施方案中的那樣公開了 AlGaN/GaN HEMT，但是化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的第二緩沖層與第一實(shí)施方案中的稍有不同。
[0100]圖9A和圖9B是順序地說明用于制造根據(jù)第四實(shí)施方案的AlGaN/GaN HEMT的方法的主要步驟的示意性橫截面圖。另外，采用與上述附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記來描述與第一實(shí)施方案中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)件等，并且省略其詳細(xì)說明。
[0101]在本實(shí)施方案中，如第一實(shí)施方案中的情況那樣，圖3A中所示的Si襯底I用作用于晶體生長的襯底，以及如圖9A所示，化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)31形成在Si襯底I上作為包含多個化合物半導(dǎo)體層的層疊體。
[0102]化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)31由緩沖層32、用作有源層的電子渡越層2b、電子供給層2c和蓋層2d形成。例如，在電子渡越層2b與電子供給層2c之間還可以形成薄的AlGaN間隔層。
[0103]在本實(shí)施方案中，緩沖層32包括第一緩沖層2al、形成在其上的第二緩沖層2a2以及第三緩沖層33。
[0104]第一緩沖層2al由不包含雜質(zhì)的化合物半導(dǎo)體形成。第二緩沖層2a2由包含如η型雜質(zhì)(Si等)的雜質(zhì)的化合物半導(dǎo)體形成。作為待被包含的雜質(zhì)，可以使用如Fe、Mg或C的P型雜質(zhì)代替η型雜質(zhì)。為了盡可能地匹配相鄰層的晶格常數(shù)，第二緩沖層2a2的化合物半導(dǎo)體的晶格常數(shù)被設(shè)計成大于第一緩沖層2al的晶格常數(shù)并且小于電子渡越層2b的晶格常數(shù)。當(dāng)例如由AlN形成第一緩沖層2al，以及例如當(dāng)由GaN形成電子渡越層2b時，例如，可以由包含上述雜質(zhì)的AlGaN形成第二緩沖層2a2。
[0105]第三緩沖層33形成為緩沖層32的最上層，第三緩沖層33不包含雜質(zhì)，并且第三緩沖層33的組成與電子渡越層2b的組成相同，也就是說，在本實(shí)施方案中，第三緩沖層33由GaN形成，并且與電子渡越層2b的GaN相比，第三緩沖層33的橫向過生長率(rate oflateral overgrowth)高。
[0106]當(dāng)電子渡越層2b形成在摻雜有如Si的雜質(zhì)的用作第二緩沖層的AlGaN的正上方時，通過雜質(zhì)濃度將高密度的穿透錯位引入到用作電子渡越層2b的GaN中。因此，在某些情況下可能不利地發(fā)生晶體管特性的劣化。在本實(shí)施方案中，例如，在低壓條件和低V/III比率條件下，在第二緩沖層2a2上生長1-GaN，即，在第二緩沖層2a2與電子渡越層2b之間生長1-GaN，從而形成第三緩沖層33。在第三緩沖層33中，通過上述生長條件，與電子渡越層2b相比，GaN的橫向過生長增強(qiáng)，并且因此，可以抑制從第二緩沖層2a2傳送的一些位錯。
[0107]為了形成第三緩沖層33，例如，在低壓條件和低V/III比率條件下，1-GaN生長在第二緩沖層2a2上，以具有為約10nm至400nm的厚度。
[0108]使用包含TMGa氣體和NH3氣體的混合氣體作為原料氣體。將NH3氣體的流量設(shè)定為約10ccm至10ML。生長壓力設(shè)定為約5kPa至40kPa，V/III比率設(shè)定為約100至1000，以及生長溫度設(shè)定為約1000°C至1200°C。
[0109]在形成化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)31之后，順序地執(zhí)行類似于圖3C至圖4B所描繪的那些步驟。在圖9B中描繪了在那些步驟之后獲得的狀態(tài)。
[0110]隨后，通過如各種配線形成步驟的后端處理，形成本實(shí)施方案的AlGaN/GaN HEMT。
[0111]如上所述，根據(jù)本實(shí)施方案，除了制造成本的降低以外，通過增加電子渡越層的厚度提高了質(zhì)量，并且可以實(shí)現(xiàn)通過簡單的結(jié)構(gòu)能夠優(yōu)選地抑制翹曲和裂紋的產(chǎn)生的高度可靠的 AlGaN/GaN HEMT。
[0112]另外，在本實(shí)施方案中，盡管在其中除了根據(jù)第一實(shí)施方案的第一緩沖層和第二緩沖層以外，以實(shí)例的方式描述了第三緩沖層形成為最上層的情況，但是本申請不限于本實(shí)施方案。
[0113]例如，在根據(jù)第二實(shí)施方案的第二緩沖層上，S卩，在經(jīng)調(diào)制以使得如Si的η型雜質(zhì)從Si襯底I側(cè)到電子渡越層2b側(cè)逐漸減小的第二緩沖層上，還可以形成具有上述結(jié)構(gòu)的第二緩沖層。
[0114]另外，在根據(jù)第三實(shí)施方案的第二緩沖層上，S卩，在除了如Si的η型雜質(zhì)以外還摻雜有如Fe的P型雜質(zhì)的第二緩沖層上，還可以形成具有上述結(jié)構(gòu)的第三緩沖層。
[0115]另外，在根據(jù)第二實(shí)施方案和第三實(shí)施方案的第二緩沖層上，還可以形成具有上述結(jié)構(gòu)的第三緩沖層。在這種情況下，在第二緩沖層中，調(diào)制如Si的η型雜質(zhì)以使其從Si襯底I側(cè)到電子渡越層2b側(cè)逐漸減小，并且除了摻雜有如Si的η型雜質(zhì)以外，還摻雜有如Fe的P型雜質(zhì)。
[0116]第五實(shí)施方案
[0117]在本實(shí)施方案中，將描述使用選自第一實(shí)施方案至第四實(shí)施方案的一個AlGaN/GaN HEMT的電源裝置。
[0118]圖10示出了根據(jù)第五實(shí)施方案的電源裝置的示意性結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0119]根據(jù)本實(shí)施方案的電源裝置包括高壓初級電路41、低壓次級電路42、以及設(shè)置在高壓初級電路41與低壓次級電路42之間的變壓器43。
[0120]初級電路41包括交流電源44、所謂的橋式整流器電路45以及多個(在本實(shí)施方案中為四個)開關(guān)元件46a、開關(guān)元件46b、開關(guān)元件46c、和開關(guān)元件46d。另外，橋式整流器電路45包括開關(guān)元件46e。
[0121]次級電路42包括多個(在本實(shí)施方案中為三個)開關(guān)元件47a、開關(guān)元件47b和開關(guān)元件47c。
[0122]在本實(shí)施方案中，初級電路41的開關(guān)元件46a、開關(guān)元件46b、開關(guān)元件46c、開關(guān)元件46d和開關(guān)元件46e各自由選自第一實(shí)施方案至第四實(shí)施方案的一個AlGaN/GaN HEMT形成。另一方面，次級電路42的開關(guān)元件47a、開關(guān)元件47b和開關(guān)元件47c各自由使用硅的通用的MISFET形成。
[0123]在本實(shí)施方案中，其中除了降低制造成本以外，通過增加電子渡越層的厚度提高質(zhì)量，并且將通過簡單的結(jié)構(gòu)能夠優(yōu)選地抑制翹曲和裂紋的產(chǎn)生的高度可靠的AlGaN/GaNHEMT應(yīng)用到高壓電路上。因此，實(shí)現(xiàn)了高度可靠且高功率的電源電路。
[0124]第六實(shí)施方案
[0125]在本實(shí)施方案中，將描述使用選自第一實(shí)施方案至第四實(shí)施方案的一個AlGaN/GaN HEMT的高頻放大器。
[0126]圖11是示出了根據(jù)第六實(shí)施方案的高頻放大器的示意性結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0127]根據(jù)本實(shí)施方案的高頻放大器包括數(shù)字預(yù)失真電路51、混頻器52a和混頻器52b以及功率放大器53。
[0128]數(shù)字預(yù)失真電路51對輸入信號的非線性失真進(jìn)行補(bǔ)償?；祛l器52a對交流信號和經(jīng)補(bǔ)償了非線性失真的輸入信號進(jìn)行混頻。功率放大器53對與交流信號混頻的輸入信號進(jìn)行放大，并且包括選自第一實(shí)施方案至第四實(shí)施方案的一個AlGaN/GaN HEMT。另外，如圖11所示，例如，形成結(jié)構(gòu)以使得通過變換開關(guān)由混頻器52b將輸出端的信號與交流信號混頻并且然后發(fā)送到數(shù)字預(yù)失真電路51。
[0129]在本實(shí)施方案中，其中除了降低制造成本以外，通過增加電子渡越層的厚度提高質(zhì)量，并且將通過簡單的結(jié)構(gòu)能夠優(yōu)選地抑制翹曲和裂紋的產(chǎn)生的高度可靠的AlGaN/GaNHEMT應(yīng)用到高頻放大器上。因此，實(shí)現(xiàn)了具有高耐受電壓的高度可靠的高頻放大器。
[0130]其他實(shí)施方案
[0131]在第一實(shí)施方案至第六實(shí)施方案中，通過實(shí)例的方式描述了作為化合物半導(dǎo)體器件的AlGaN/GaN HEMT。還可以將本申請應(yīng)用于除了 AlGaN/GaN HEMT以外的下述HEMT中作為化合物半導(dǎo)體器件。
[0132]另一 HEMT實(shí)施例1
[0133]在本實(shí)施例中，描述了作為化合物半導(dǎo)體器件的InAlN/GaN HEMT。
[0134]InAlN和GaN是可以通過調(diào)節(jié)其組成以使得InAlN與GaN之間的晶格常數(shù)的差較小的化合物半導(dǎo)體。在這種情況下，在第一實(shí)施方案至第六實(shí)施方案中，第一緩沖層由AlN形成，第二緩沖層由摻雜有如Si的雜質(zhì)的AlGaN形成，第三緩沖層由1-GaN形成，電子渡越層由i_GaN形成，電子供給層由η_ΙηΑ1Ν形成，以及蓋層由n_GaN形成。另外，因?yàn)樵谶@種情況下幾乎不產(chǎn)生壓電極化，所以二維電子氣體主要是由InAlN的自發(fā)極化產(chǎn)生的。
[0135]根據(jù)本實(shí)施方案，如上述的AlGaN/GaN HEMT那樣，除了制造成本的降低以外，通過增加電子渡越層的厚度提高了質(zhì)量，并且可以實(shí)現(xiàn)通過簡單的結(jié)構(gòu)能夠優(yōu)選地抑制翹曲和裂紋的產(chǎn)生的高度可靠的InAlN/GaN HEMT。
[0136]另一 HEMT實(shí)施例2
[0137]在本實(shí)施例中，描述了作為化合物半導(dǎo)體器件的InAlGaN/GaN HEMT。
[0138]GaN和InAlGaN是化合物半導(dǎo)體，并且與前者相比，后者可以通過調(diào)節(jié)其組成來減小晶格常數(shù)。在這種情況下，在第一實(shí)施方案至第六實(shí)施方案中，第一緩沖層由AlN形成，第二緩沖層由摻雜有如Si的雜質(zhì)的AlGaN形成，第三緩沖層由1-GaN形成，電子渡越層由1-GaN形成，電子供給層由n-1nAlGaN形成，以及蓋層由η-GaN形成。
[0139]根據(jù)本實(shí)施方案，如上述的AlGaN/GaN HEMT那樣，除了制造成本的降低以外，通過增加電子渡越層的厚度提高了質(zhì)量，并且可以實(shí)現(xiàn)通過簡單的結(jié)構(gòu)能夠優(yōu)選地抑制翹曲和裂紋的產(chǎn)生的高度可靠的InAlGaN/GaN HEMT。
[0140]另一 HEMT實(shí)施例3
[0141]在本實(shí)施例中，描述了作為化合物半導(dǎo)體器件的AlxGa^NAlyGahN HEMT。
[0142]在本實(shí)施例的AlGaN/AlGaN HEMT中，電子渡越層由AlyG&1_yN形成，相比于電子供給層的AlxGa^N(y〈x)的Al組成比，電子渡越層的AlyGa1J的Al組成比低。特別地，盡管電子供給層的AlGaN的Al組成比為約30%或更小(x≤0.3)，但是電子渡越層的AlGaN的Al組成比設(shè)定為約20%或更小(y ( 0.2，并且y〈x)，低于電子供給層的Al組成比。在這種情況下，在第一實(shí)施方案至第六實(shí)施方案中，第一緩沖層由AlN形成,第二緩沖層由摻雜有如Si的雜質(zhì)的AlGaN形成，弟二緩沖層由i_AlGaN形成，以及蓋層由n_GaN形成。
[0143]根據(jù)本實(shí)施例，如上述的AlGaN/GaN HEMT那樣，除了制造成本的降低以外，通過增加電子渡越層的厚度提高了質(zhì)量，并且可以實(shí)現(xiàn)通過簡單的結(jié)構(gòu)能夠優(yōu)選地抑制翹曲和裂紋的產(chǎn)生的高度可靠的AlxGahNAlyGahN HEMT。
【權(quán)利要求】
1.一種化合物半導(dǎo)體器件，包括: 襯底；和 形成在所述襯底之上的化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，所述化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)包括: 包含雜質(zhì)的緩沖層，及 形成在所述緩沖層之上的有源層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體器件，其中所述緩沖層包括: 不包含所述雜質(zhì)的第一緩沖層，和 形成在所述第一緩沖層之上的并且包含所述雜質(zhì)的第二緩沖層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的化合物半導(dǎo)體器件，其中所述第二緩沖層的晶格常數(shù)大于所述第一緩沖層的晶格常數(shù)并且小于所述有源層的晶格常數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體器件，其中所述雜質(zhì)包括η型雜質(zhì)、P型雜質(zhì)或其任意組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體器件，其中在所述緩沖層中，所述雜質(zhì)的濃度從襯底側(cè)到有源層側(cè)逐漸減小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體器件，其中所述緩沖層包括在最上部的第三緩沖層，并且 所述第三緩沖層具有與所述有源層的組成相同的組成，所述第三緩沖層具有與所述有源層的橫向過生長率相比更高的橫向過生長率，并且所述第三緩沖層不包含所述雜質(zhì)。
7.一種用于制造化合物半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括: 在襯底之上形成化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，所述化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)包括: 含雜質(zhì)的緩沖層，及 形成在所述緩沖層之上的有源層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制造化合物半導(dǎo)體器件的方法，其中所述緩沖層包括: 不含所述雜質(zhì)的第一緩沖層，和 形成在所述第一緩沖層之上的并且含所述雜質(zhì)的第二緩沖層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于制造化合物半導(dǎo)體器件的方法，其中所述第二緩沖層的晶格常數(shù)大于所述第一緩沖層的晶格常數(shù)并且小于所述有源層的晶格常數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制造化合物半導(dǎo)體器件的方法，其中所述雜質(zhì)包括η型雜質(zhì)、P型雜質(zhì)或其任意組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制造化合物半導(dǎo)體器件的方法，其中在所述緩沖層中，所述雜質(zhì)的濃度從襯底側(cè)到有源層側(cè)逐漸減小。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制造化合物半導(dǎo)體器件的方法，其中所述緩沖層包括在最上部的第三緩沖層，并且 所述第三緩沖層具有與所述有源層的組成相同的組成，所述第三緩沖層具有與所述有源層的橫向過生長率相比更高的橫向過生長率，并且所述第三緩沖層不含所述雜質(zhì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于制造化合物半導(dǎo)體器件的方法，其中在與形成所述有源層的壓力和V/III比率相比更低的壓力和更低的V/III比率的條件下形成所述第三緩沖層。
14.一種電源裝置，包括:高壓電路，所述高壓電路包括:晶體管，所述晶體管包括:襯底，和形成在所述襯底之上的化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，所述化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)包括:含雜質(zhì)的緩沖層，和形成在所述緩沖層之上的有源層；低壓電路；和形成在所述高壓電路與所述低壓電路之間的變壓器。
15.一種對輸入的高頻電壓進(jìn)行放大并發(fā)送的高頻放大器，所述放大器包括:晶體管，所述晶體管包括:襯底，和形成在所述襯底之上的化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，所述化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)包括:含雜質(zhì)的緩沖層，及形成在所述緩沖層之上的有源層。
【文檔編號】H01L29/06GK104078500SQ201410098707
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】石黑哲郎, 中村哲一 申請人:富士通株式會社