專利名稱：半導體器件及其制造方法
半導體器件及其制造方法技術(shù)領域
本文討論的實施方案涉及半導體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
正在研究利用氮化物半導體的如高飽和電子速度、寬帶隙等特征來將其應用于高耐壓和高輸出功率半導體器件。例如，GaN是氮化物半導體中的一種，具有3. 4eV的帶隙， 其大于Si的帶隙(1.1eV)和GaAs的帶隙(1. 4eV)，并且還具有高的擊穿電場強度。因此， GaN是用于在高電壓下操作并產(chǎn)生高輸出功率的電源半導體器件的有前途的材料。
關(guān)于由氮化物半導體制成的器件，有大量關(guān)于場效應晶體管尤其是高電子遷移率晶體管(HEMT)的報道。例如，在GaN HEMT中，使用GaN作為電子溝道層和AlGaN作為電子供給層的AlGaN/GaN HEMT正在引起關(guān)注。在AlGaN/GaN HEMT中，由于GaN和AlGaN的晶格常數(shù)的差異，所以在AlGaN中產(chǎn)生畸變。
畸變導致壓電極化和AlGaN的自發(fā)極化，產(chǎn)生高濃度的二維電子氣(2DEG)。因此， 期望可以將使用氮化物半導體的器件用作電動車輛等的高耐壓功率器件和高效率開關(guān)元件。
[專利文獻]日本特開第2007-220895號公報
目前，GaN氮化物半導體沒有作為P型晶體管投入實際使用。這是因為只有η型晶體管可以在已經(jīng)投入實際使用的RF應用中操作，并且η型HEMT可以以顯著高于ρ型HEMT 的速度操作。
另一方面，在將GaN氮化物半導體用于電源器件時，期望在導通時具有較快的電流上升。
電流上 升變得越慢，則電流必須流過高電阻的時間越長，導致較高的耗電量。據(jù)認為P型GaN晶體管可以實現(xiàn)比η型GaN晶體管較快的電流上升。鑒于以上所述，盡管η型晶體管可以用作作為電源器件操作的晶體管，但是還是期望在其驅(qū)動器的高壓側(cè)使用ρ型晶體管。發(fā)明內(nèi)容
目的是提供一種半導體器件及其制造方法，該半導體器件在導通時實現(xiàn)了較快的電流上升并且使得逆變器與η型HEMT能夠單片集成而無需經(jīng)過復雜的處理。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，半導體器件包括第一元件結(jié)構(gòu)，該第一元件結(jié)構(gòu)包括第一極性的電荷供給層；第二極性的電荷溝道層，該電荷溝道層形成在電荷供給層上方并且包括凹陷部分；以及在電荷溝道層上方形成在凹陷部分中的第一電極。
本發(fā)明的目的和優(yōu)點將通過在權(quán)利要求中具體指出的元件和組合來實現(xiàn)和獲得。
應當理解，前面的概述和下面的詳述都是示例性的和解釋性的，而不是對權(quán)利要求所要求保護的本發(fā)明的限制。


圖1A至圖1C是以步驟次序示出根據(jù)第一實施方案的p型GaN晶體管的制造方法 的示意性橫截面圖；圖2A和圖2B是以步驟次序示出根據(jù)第一實施方案的p型GaN晶體管的制造方法 在圖1A至圖1C之后的示意性橫截面圖；圖3A和圖3B是以步驟次序示出根據(jù)第一實施方案的p型GaN晶體管的制造方法 在圖2A和圖2B之后的示意性橫截面圖；圖4是示出根據(jù)第一實施方案的p型GaN晶體管的結(jié)構(gòu)的示意性俯視圖；圖5是示出根據(jù)第二實施方案的電池充電器的連接布線圖；圖6A至圖6C是示出根據(jù)第三實施方案的包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaN HEMT 的制造方法的關(guān)鍵步驟的示意性橫截面圖；圖7A和圖7B是示出根據(jù)第三實施方案的包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaN HEMT 的制造方法在圖6A至圖6C之后的關(guān)鍵步驟的示意性橫截面圖；圖8A和圖8B是示出根據(jù)第三實施方案的包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaN HEMT 的制造方法在圖7A和圖7B之后的關(guān)鍵步驟的示意性橫截面圖；圖9是示出根據(jù)第三實施方案的包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaNHEMT的示意性俯 視圖；圖10是示出關(guān)于漏極-源極電壓Vds和漏極電流Id之間的關(guān)系的測量結(jié)果的特 性圖；圖11是示出關(guān)于漏極電壓Vd和時間t之間的關(guān)系的測量結(jié)果的特性圖；圖12是示出HEMT芯片結(jié)構(gòu)的示意性俯視圖；圖13是示出分立封裝件的示意性俯視圖；圖14是示出根據(jù)第四實施方案的PFC電路的連接布線圖；圖15是示出根據(jù)第五實施方案的電源裝置的示意性結(jié)構(gòu)的連接布線圖；以及圖16是示出根據(jù)第六實施方案的高頻放大器的示意性結(jié)構(gòu)的連接布線圖。
具體實施例方式下文將參考附圖詳細地描述實施方案。在以下實施方案中，描述化合物半導體器 件的結(jié)構(gòu)及其制造方法。注意，在以下附圖中，為說明起見，一些構(gòu)成部件的相對尺寸和厚 度未精確不出。第一實施方案本實施方案公開了作為化合物半導體器件的金屬絕緣體半導體(MIS)型的p型 GaN半導體。圖1A至圖1C、圖2A至圖2B和圖3A至圖3B是以步驟次序共同示出根據(jù)第一 實施方案的P型GaN晶體管的制造方法的示意性橫截面圖。首先，如圖1A所示，例如，在生長襯底如Si襯底1上形成化合物半導體多層結(jié)構(gòu) 2?；蛘?，可以使用藍寶石襯底、GaAs襯底、SiC襯底、GaN襯底等替代Si襯底作為生長襯 底。關(guān)于襯底的導電性，可以使用半絕緣襯底和導電襯底?；衔锇雽w多層結(jié)構(gòu)2被構(gòu)造為包括緩沖層2a、空穴供給層2b和空穴溝道層 2c。空穴溝道層2c具有p型導電性并且具有正極性，空穴溝道層2c在與空穴供給層2b的界面處產(chǎn)生二維空穴氣，如將在下文所述。另一方面，空穴供給層2b具有負極性。
更具體地，通過例如金屬有機物氣相外延(MOVPE)方法在Si襯底I上生長以下化合物半導體?；蛘?，可以使用分子束外延(MBE)方法等來替代M0VPE。在Si襯底I上依次生長成為緩沖層2a、空穴供給層2b和空穴溝道層2c的化合物半導體。通過生長AlN至約 O.1ym厚度在Si襯底I形成緩沖層2a。通過生長n-AlGaN至約30nm厚度形成空穴供給層2b。或者，空穴供給層2b可以形成為有意未摻雜的AlGaN(1-AlGaN)。
例如,通過生長p-GaN至約1nm 1OOOnm厚度形成空穴溝道層2c。當厚度小于 1nm時，晶體管操作變得不穩(wěn)定。當厚度大于IOOOnm時，過程控制變得困難。因此，通過形成具有約1nm 1OOOnm厚度的空穴溝道層2c可以使本實施方案可靠地實現(xiàn)。在本實施方案中，形成空穴溝道層2c的p-GaN至約200nm厚度。
氨氣(NH3)和作為Ga源的三甲基鎵(TMGa)氣體的混合物用作生長GaN的源氣體。 為了生長AlGaN，三甲基鋁氣體、三甲基鎵氣體和氨氣的混合物用作源氣體。根據(jù)待生長的化合物半導體層來任意地確定三甲基鋁氣體和三甲基鎵氣體的供應和流量。作為共同源氣體的氨氣的流量為約lOOsccm至IOslm，此外，生長壓力為約50托至300托，以及生長溫度為約 IOOO0CM 12000C ο
當AlGaN生長為η型時即當形成空穴供給層2b (η-AlGaN)時，將η型摻雜劑添加到AlGaN的源氣體。在本實施方案中，例如，通過以預定流量向源氣體添加如包含Si的硅烷(SiH4)氣體來對AlGaN摻雜Si。Si的摻雜濃度為約I X IO18CnT3至I X 102°cm_3，或例如約 2 X IO18CnT3。
當GaN生長為ρ型時即當形成空穴溝道層2c (p-GaN)時，將ρ型摻雜劑添加到GaN 的源氣體。例如，摻雜劑可以是選自Mg和C的中的一種。在本實施方案中，Mg用作ρ型摻雜劑。通過以預定流量向源氣體添加Mg來利用Mg對GaN進行摻雜。例如，Mg的摻雜濃度為約I X IO16CnT3至I X 1021cnT3。在摻雜濃度低于約I X IO16CnT3時，晶體管不作為ρ型操作。 在摻雜濃度高于約IXlO21Cnr3時，晶體的特性可劣化，造成漏電流增加等。因此，通過將Mg 的摻雜濃度設定為約IX IO16CnT3至IX 1021cm_3，可以使本實施方案可靠地實現(xiàn)。在本實施方案中，空穴溝道層2c的Mg的摻雜濃度為約I X 1019cm_3。
在這樣形成的化合物半導體多層結(jié)構(gòu)2中，由于GaN和AlGaN的晶格常數(shù)的差異導致的應變在正極性的空穴溝道層2c中與空穴供給層2b的界面處引起壓電極化。這種壓電極化效應連同空穴供給層2b和空穴溝道層2c的自發(fā)極化效應，在GaN/AlGaN界面處產(chǎn)生具有高空穴濃度的二維空穴氣(2DHG)。
形成化合物半導體多層結(jié)構(gòu)2之后，在約700°C下對空穴溝道層2c進行退火約30 分鐘。
如圖1B所示，形成隔離結(jié)構(gòu)3。在圖1C和以后的圖中，將不再示出隔離結(jié)構(gòu)3。更具體地，向化合物半導體多層結(jié)構(gòu)2的隔離區(qū)域中注入例如氬(Ar)離子。因此，在Si襯底 I和化合物半導體多層結(jié)構(gòu)2的表面部分中形成隔離結(jié)構(gòu)3。隔離結(jié)構(gòu)3在化合物半導體多層結(jié)構(gòu)2上限定有源區(qū)域。或者，可以通過使用另外的公知方法例如淺溝槽隔離(STI) 工藝等替代上述注入工藝來實施隔離工藝。在這種情況下，可以使用例如氯蝕刻氣體對化合物半導體多層結(jié)構(gòu)2進行干法蝕刻。
隨后，如圖1C所示，在空穴溝道層2c中形成電極凹陷2ca。更具體地，利用光刻膠涂覆空穴溝道層2c然后通過光刻進行處理。因此，形成具有開口 IOAa的光刻膠掩模10A。 開口 IOAa露出空穴溝道層2c的預定部分或在這種情況下露出待形成柵電極的部分。
然后，利用光刻膠掩模IOA通過干法蝕刻處理空穴溝道層2c。因此，在空穴溝道層 2c中待形成柵電極的位置處形成電極凹陷2ca。p-GaN的一部分可保留在電極凹陷2ca的非穿透凹陷部分中即在電極凹陷2ca的底表面中。當保留p-GaN的這樣的一部分時，由此保留的底部部分2cal成為柵電極下方的電流路徑。底部部分2cal可具有約Inm IOOnm 的厚度。在厚度小于Inm時，晶體管操作變得不穩(wěn)定。在厚度大于IOOnm時，晶體管成為常通。因此，通過具有約Inm IOOnm的厚度而可以形成常斷ρ型晶體管。在本實施方案中， 電極凹陷2ca的底部部分2cal的厚度為約5nm。通過灰化處理或使用預定化學溶液的濕法處理來移除光刻膠掩模10A。
然后，如圖2A所示，形成源電極4和漏電極5。更具體地，首先形成光刻膠掩模用于形成源電極4和漏電極5。例如，在此使用適于蒸鍍方法和剝離方法的光刻膠掩模如底切 (undercut)輪廓的雙層光刻膠。利用光刻膠涂覆化合物半導體多層結(jié)構(gòu)2，并且在空穴溝道層2c的表面上形成開口以露出待形成源電極和漏電極的位置。因此，形成具有這樣的開口的光刻膠掩模。
通過使用這種光刻膠掩模，例如，通過例如蒸鍍方法在具有開口的光刻膠掩模上沉積電極材料如Ni。沉積Ni至約IOOnm的厚度。通過剝離方法移除光刻膠掩模以及沉積在其上的Ni。隨后，在例如氮氣氣氛中在約400°C至1000°C更具體地例如約600°C的溫度下對Si襯底I進行熱處理，以在剩余的Ni與空穴溝道層2c的P-GaN之間形成歐姆接觸。 在某些情況下，如果不經(jīng)任何處理就在Ni與空穴溝道層2c之間形成歐姆接觸，則可以不進行熱處理。因此，形成源電極4和漏電極5。
然后，如圖2B所示，形成柵極絕緣膜6。更具體地，例如，在化合物半導體多層結(jié)構(gòu) 2上沉積絕緣材料如Al2O3以覆蓋電極凹陷2ca的內(nèi)壁。例如，通過原子層沉積(ALD)方法形成Al2O3，其中交替地供應TMA和O3。在本實施方案中，沉積Al2O3的厚度為約2nm 200nm 或在這種情況下更具體地為例如10nm。因此，形成柵極絕緣膜6。
可以通過等離子CVD(化學氣相沉積)方法、濺射方法等替代ALD(原子層沉積) 方法來沉積Al2O315此外，可以沉積Al的氮化物或氧氮化物替代沉積Al2O315或者，可以通過沉積選自S1、Hf、Zr、T1、Ta和W中的一種元素的氧化物、氮化物、氧氮化物或通過沉積從其中適當選擇的元素的多層來形成柵極絕緣膜。
隨后，如圖3A所示，形成柵電極7。更具體地，首先在柵極絕緣膜6上形成用于形成柵電極7的光刻膠掩模。利用光刻膠涂覆柵極絕緣膜6，并且形成開口以露出柵極絕緣膜6的在表面處的部分。這部分與位于下方的電極凹陷2ca對準。因此，形成具有這樣的開口的光刻膠掩模。
通過使用這種光刻膠掩模，通過例如蒸鍍方法，在具有前述開口的光刻膠掩模上沉積電極材料如Ti。沉積Ti至約IOOnm的厚度。通過剝離方法移除光刻膠掩模以及 沉積在其上的Ti。因此，柵電極7形成為使得柵電極7的下部埋入空穴溝道層2c的電極凹陷 2ca中并且柵電極7和電極凹陷2ca之間具有柵極絕緣膜6，而柵電極7的上部從電極凹陷 2ca向上突出并且柵電極7和電極凹陷2ca之間具有柵極絕緣膜6。
隨后，如圖3B所示，在柵極絕緣膜6中源電極4和漏電極5上方的位置處形成開口 6a和開口 6b。更具體地，通過光刻和干法蝕刻處理柵極絕緣膜6，并且移除柵極絕緣膜6 的位于源電極4和漏電極5上方的部分。因此，在柵極絕緣膜6中形成露出源電極4和漏電極5的表面的開口 6a和開口 6b。
隨后，根據(jù)本實施方案，實施多個處理步驟來完成MIS型的ρ型GaN晶體管。處理步驟可以包括如下步驟源電極4、漏電極5和柵電極7的電連接；源電極4、漏電極5和柵電極7的焊墊形成等。
圖4示出根據(jù)本實施方案的ρ型GaN晶體管的俯視圖。圖3B對應于圖4的沿虛線IIIB-1IIB的橫截面。如圖所示，源電極4和漏電極5以梳齒狀形成并且彼此平行布置。 柵電極7也以梳齒狀形成，并且布置在源電極4和漏電極5之間并且與源電極4和漏電極 5平行。
使用MIS型的ρ型GaN晶體管描述本實施方案，作為實例，其中柵電極形成于化合物半導體(P-GaN)上并且柵電極和化合物半導體之間具有柵極絕緣膜。然而，本實施方案不限于該實例?；蛘?，本實施方案也可以應用于肖特基型P型GaN晶體管替代MIS型，在肖特基型P型GaN晶體管中柵電極直接形成于化合物半導體(p-GaN)上。
如上所述，根據(jù)本實施方案，實現(xiàn)了高度可靠的在導通時具有快速電流上升的ρ 型GaN晶體管。
第二實施方案
本實施方案公開了包括根據(jù)第一實施方案的P型GaN晶體管的電池充電器。圖5 是示出根據(jù)第二實施方案的電池充電器的連接布線圖。
該電池充電器包括提供電源電壓的電源電路11，并且被構(gòu)造為使得晶體管12與電容器13、電容器14并聯(lián)連接。晶體管12以及電容器13、電容器14在一端接地。晶體管 12被構(gòu)造為包括η型GaN晶體管12b和根據(jù)第一實施方案的ρ型GaN晶體管12a。其一端接地的用于充電的電池充電器連接至電池15。
本實施方案在電池充電器中使用根據(jù)第一實施方案的P型GaN晶體管。因此,實現(xiàn)了高度可靠的電池充電器。
第三實施方案
本實施方案公開了作為化合物半導體器件的包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaN HEMT。在本實施方案中，將其中在相同襯底上形成用于驅(qū)動其柵極的柵極驅(qū)動電路的 AlGaN/GaN HEMT作為實例來描述。在此，在柵極驅(qū)動電路的高壓側(cè)使用ρ型GaN晶體管。 在柵極驅(qū)動電路的低壓側(cè)，例如可以形成與上述的AlGaN/GaN HEMT相似的η型AlGaN/ GaNHEMT，但將其描述省略。
圖6Α至圖6C、圖7Α至圖7Β和圖8Α至圖8Β是以步驟次序示出根據(jù)第三實施方案的AlGaN/GaN HEMT的制造方法的示意性橫截面圖。在每一幅圖中，上半部分表示用于 AlGaN/GaN HEMT的形成區(qū)域R1，下半部分表示用于在柵極驅(qū)動電路的高壓側(cè)使用的P型 GaN晶體管的形成區(qū)域R2。在形成區(qū)域Rl和形成區(qū)域R2中，相同的附圖標記表示共同的構(gòu)成部件。
為了在形成區(qū)域Rl和形成區(qū)域R2中單獨地形成構(gòu)成部件，例如可以使用以下技術(shù)。利用光刻膠掩模涂覆形成區(qū)域Rl和形成區(qū)域R2中沒有形成構(gòu)成部件的之一，然后在整個形成區(qū)域Rl和形成區(qū)域R2上沉積構(gòu)成部件的膜。完成構(gòu)成部件的形成后，將不再使用的構(gòu)成部件的膜連同光刻膠掩模一起剝離和移除?；蛘?，首先，可以在形成區(qū)域Rl和形成區(qū)域R2上沉積構(gòu)成部件的膜。隨后，在構(gòu)成部件形成期間或在構(gòu)成部件形成之后，通過光刻或干法蝕刻可以移除不再使用的構(gòu)成部件的膜。
首先，如圖6A所示，例如，在生長襯底如Si襯底I上形成化合物半導體多層結(jié)構(gòu) 21和化合物半導體多層結(jié)構(gòu)22?；蛘撸梢允褂盟{寶石襯底、GaAs襯底、SiC襯底、GaN襯底等替代Si襯底作為生長襯底。關(guān)于襯底的導電性，可以使用半絕緣襯底和導電襯底。
化合物半導體多層結(jié)構(gòu)21被構(gòu)造為包括緩沖層21a、電子溝道層21b、中間層(間隔層)21c、電子供給層21d和蓋層21e。電子溝道層21b在與中間層21c的界面處產(chǎn)生二維電子氣，以下將對此進行描述。電子供給層21d是η型的。電子溝道層21b和電子供給層21d兩者都具有負極性。
化合物半導體多層結(jié)構(gòu)22被構(gòu)造為包括緩沖層21a、電子溝道層21b、中間層(間隔層)21c、作為與電子供給層21d相同層的空穴供給層22a、以及空穴溝道層22b?？昭系缹?2b具有ρ型導電性并且具有正極性，空穴溝道層22b在與空穴供給層22a的界面處產(chǎn)生二維空穴氣，以下將對此進行描述。另一方面，空穴供給層22a具有負極性。
更具體地，通過例如金屬有機物氣相外延(MOVPE)方法在Si襯底I上生長以下每個化合物半導體?；蛘?，可以使用分子束外延(MBE)方法等替代M0VPE。在形成區(qū)域Rl和形成區(qū)域R2中的Si襯底I上依次生長成為緩沖層21a、電子溝道層21b、中間層21c、電子供給層21d(空穴供給層22a)的化合物半導體。隨后，在形成區(qū)域Rl中的電子供給層21d 上生長成為蓋層21e的化合物半導體，在形成區(qū)域R2中的空穴供給層22a上生長成為空穴溝道層22b的化合物半導體。
通過在Si襯底I上生長AIN至約O.1 μ m的厚度形成緩沖層21a。通過生長i_GaN 至約I μ m 3 μ m的厚度形成電子溝道層21b。通過生長i_AlGaN至約5nm的厚度形成中間層21c。通過生長η-AlGaN至約30nm的厚度形成電子供給層21d(空穴供給層22a)。在某些情況下沒有形成中間層21c?；蛘?，可以用1-AlGaN形成電子供給層21d(空穴供給層 22a)。
通過生長n-GaN至約IOnm的厚度形成蓋層21e。例如，通過生長p_GaN至約Inm IOOOnm的厚度形成空穴溝道層22b。當厚度小于Inm時，晶體管操作變得不穩(wěn)定。當厚度大于IOOOnm時，過程控制變得困難。因此，通過形成具有約Inm IOOOnm厚度的空穴溝道層22b可以使本實施方案可靠地實現(xiàn)。在本實施方案中，空穴溝道層22b的p-GaN形成至約200nm的厚度。
氨氣(NH3)和作為鎵源的三甲基鎵(TMGa)氣體的混合物用作生長GaN的源氣體。 為了生長AlGaN，三甲基鋁氣體、三甲基鎵氣體和氨氣的混合物用作源氣體。根據(jù)待生長的化合物半導體層來任意地確定三甲基鋁氣體和三甲基鎵氣體的供應和流量。作為共同源氣體的氨氣的流量為約IOOsccm至IOslm,而且,生長壓力為約50托至300托，以及生長溫度為約 IOOO0CM 12000C ο
當AlGaN和GaN生長為η型時即當形成電子供給層21d (空穴供給層22a) (η-AlGaN)和蓋層21e時，將η型摻雜劑分別添加到AlGaN和Ga N的源氣體。在本實施方案中，例如，通過以預定流量向各自的源氣體添加如包含Si的硅烷(SiH4)氣體來對AlGaN摻雜Si。Si的摻雜濃度為約I X IO18CnT3至I X 1020cnT3，或例如約2X IO1W0
當GaN生長為ρ型時即當形成空穴溝道層22b (ρ-GaN)時，將P型摻雜劑添加到 GaN的源氣體。例如，摻雜劑可以是選自Mg和C中的一種。在本實施方案中，Mg用作ρ型摻雜劑。通過以預定流量向源氣體添加Mg來利用Mg對GaN進行摻雜。例如，Mg的摻雜濃度為約I X IO16CnT3至I X 1021cnT3。當摻雜濃度低于約I X IO16CnT3時，晶體管不作為ρ型操作。當摻雜濃度高于約IXlO21Cnr3時，可能使晶體的特性劣化，造成漏電流增加等。因此， 通過設定Mg的摻雜濃度為約IX 1016cm_3至IX 1021cm_3,可以使本實施方案可靠地實現(xiàn)。在本實施方案中，空穴溝道層22b的Mg的摻雜濃度為約1 X 1019cm_3。
在這樣形成的化合物半導體多層結(jié)構(gòu)21中，由于GaN和AlGaN的晶格常數(shù)的差異導致的應變在負極性的電子溝道層21b中與電子供給層21d的界面處(更精確地，與中間層21c的界面處，以下稱作GaN/AlGaN界面)引起壓電極化。這種壓電極化效應連同電子溝道層21b和電子供給層21d的自發(fā)極化效應，在GaN/AlGaN界面產(chǎn)生具有高電子濃度的二維電子氣(2DEG)。
在這樣形成的化合物半導體多層結(jié)構(gòu)22中，由于GaN和AlGaN的晶格常數(shù)的差異導致的應變在正極性的空穴溝道層22b中與空穴供給層22a的界面處的引起壓電極化。這種壓電極化效應連同空穴供給層22a和空穴溝道層22b的自發(fā)極化效應，在GaN/AlGaN界面產(chǎn)生具有高空穴濃度的二維空穴氣(2DHG)。
在形成化合物半導體多層結(jié)構(gòu)22之后，在約700°C下對空穴溝道層22b進行退火約30分鐘。
如圖6B所示，形成隔離結(jié)構(gòu)3。在圖6C和以后的圖中，將不再示出隔離結(jié)構(gòu)3。更具體地，向化合物半導體多層結(jié)構(gòu)21和化合物半導體多層結(jié)構(gòu)22的隔離區(qū)域中注入例如氬(Ar)離子。因此，在Si襯底I與化合物半導體多層結(jié)構(gòu)21和化合物半導體多層結(jié)構(gòu)22 的表面部分中形成隔離結(jié)構(gòu)3。隔離結(jié)構(gòu)3在化合物半導體多層結(jié)構(gòu)21和化合物半導體多層結(jié)構(gòu)22上限定有源區(qū)域?；蛘?，可以通過使用另外的公知方法例如淺溝槽隔離(STI)工藝等替代上述注入工藝來實施隔離工藝。在這種情況下，可以使用例如氯蝕刻氣體對化合物半導體多層結(jié)構(gòu)21和化合物半導體多層結(jié)構(gòu)22進行干法蝕刻。
然后，如圖6C所示，在形成區(qū)域Rl中的蓋層21e中形成電極凹陷21ea，在形成區(qū)域R2中的空穴溝道層22b中形成電極凹陷22ba。
首先，描述電極凹陷21ea的形成。利用光刻膠涂覆形成區(qū)域Rl和形成區(qū)域R2然后通過光刻來處理光刻膠。因此，形成具有開口 20Aa的光刻膠掩模20A。開口 20Aa露出蓋層21e的對應于在形成區(qū)域Rl中待形成柵電極的位置的部分。然后，利用光刻膠掩模 20A通過干法蝕刻處理蓋層21e。因此，在蓋層21e中待形成柵電極的位置處形成電極凹陷 2lea。通過灰化處理或使用預定化學溶液的濕法處理來移除光刻膠掩模20A。
然后，描述電極凹陷22ba的形成。利用光刻膠涂覆形成區(qū)域Rl和形成區(qū)域R2然后通過光刻來處理光刻膠。因此，形成具有開口 20Ba的光刻膠掩模20B。開口 20Ba露出空穴溝道層22b的對應于在形成區(qū)域R2中待形成柵電極的位置的部分。
然后，利用光刻膠掩模20B通過干法蝕刻處理空穴溝道層22b。因此，在空穴溝道層22b中待形成柵電極的位置處形成電極凹陷22ba。p-GaN的一部分可以保留在電極凹陷22ba的非穿透凹陷部分處即在電極凹陷22ba的底部表面中。當保留p_GaN的這樣的一部分時，由此保留的底部部分22bal成為柵電極下方的電流路徑。底部部分22bal具有約Inm IOOnm的厚度。當厚度小于Inm時，晶體管操作變得不穩(wěn)定。當厚度大于IOOnm時， 晶體管成為常通。因此，通過具有約Inm IOOnm的厚度形成常斷ρ型晶體管。在本實施方案中，電極凹陷22ba的底部部分22bal的厚度為約5nm。通過灰化處理或使用預定化學溶液的濕法處理來移除光刻膠掩模20B。
即使在化合物半導體多層結(jié)構(gòu)22中，由于電極凹陷22ba的形成，所以在電子溝道層21b中與空穴供給層22a的界面處(更精確地，與中間層21c的界面處)產(chǎn)生2DEG。僅在電子溝道層21b的與位于上方的電極凹陷22ba對準的部分形成2DEG。在本實施方案中， 沒有明確指定在化合物半導體多層結(jié)構(gòu)22中的2DEG的使用，2DEG可以用于預定的應用。
然后，如圖7A所示，在形成區(qū)域Rl中形成源電極23和漏電極24，在形成區(qū)域R2 中形成源電極25和漏電極26。
首先，描述源電極23和漏電極24的形成。在化合物半導體多層結(jié)構(gòu)21的表面中待形成源電極23和漏電極24的位置(電極形成位置)處形成電極凹陷21eb和電極凹陷 22ec。利用光刻膠涂覆化合物半導體多層結(jié)構(gòu)21的表面。通過光刻法處理光刻膠，并且在光刻膠中的對應于電極形成位置處形成開口以露出化合物半導體多層結(jié)構(gòu)21的表面。因此，形成具有這樣的開口的光刻膠掩模。
通過使用這種光刻膠掩模，使用干法蝕刻移除蓋層21e的一部分，直到在電極形成位置露出電子供給層21d的表面。因此，形成電極凹陷21eb和電極凹陷22ec，使得在電極形成位置處露出電子供給層21d的表面。關(guān)于蝕刻條件，蝕刻氣體包括惰性氣體如Ar等和氯氣體如Cl2等。例如，(12流量為30sccm、Cl2壓力為2Pa和FR輸入功率為20W?；蛘?， 可以通過蝕刻蓋層21e至其中間位置或通過蝕刻超過電子供給層21d來形成電極凹陷21eb 和電極凹陷22ec。通過灰化處理等移除光刻膠掩模。
在用于形成源電極23和漏電極24的形成區(qū)域Rl上形成光刻膠掩模。例如，在此使用適于蒸鍍方法和剝離方法的光刻膠掩模如底切輪廓的雙層光刻膠。利用該光刻膠涂覆形成區(qū)域Rl和形成區(qū)域R2，并且在形成區(qū)域Rl中形成用于露出化合物半導體多層結(jié)構(gòu)21 的電子供給層21d的電極凹陷21eb和電極凹陷22ec的開口。因此，形成具有這樣的開口的光刻膠掩模。
通過使用這種光刻膠掩模，通過例如蒸鍍方法，在具有開口的光刻膠掩模上沉積電極材料例如Ta/Al。Ta的厚度為約20nm，Al的厚度為約200nm。通過剝離方法移除光刻膠掩模以及沉積在其上的Ta/Al。
然后，描述源電極25和漏電極26的形成。在用于形成源電極25和漏電極26的形成區(qū)域R2上形成光刻膠掩模。例如，在此使用適于蒸鍍方法和剝離方法的光刻膠掩模如底切輪廓的雙層光刻膠。利用光刻膠涂覆形成區(qū)域Rl和形成區(qū)域R2，并且在形成區(qū)域R2 中形成用于露出化合物半導體多層結(jié)構(gòu)22的空穴溝道層22b的表面部分的開口。該部分對應于源電極25和漏電極26的電極形成位置。因此，形成具有這樣的開口的光刻膠掩模。
通過使用這種光刻膠掩模，通過例如蒸鍍方法，在具有開口的光刻膠掩模上沉積電極材料例如Ni。Ni沉積至約IOOnm的厚度。通過剝離方法移除光刻膠掩模以及沉積在其上的Ni。
隨后，在例如氮氣氣氛中在約400°C至1000°C或更具體地例如約600°C的溫度下對Si襯底I進行熱處理，以在剩余的Ta/Al與在形成區(qū)域Rl中的電子供給層21d之間、以及剩余的Ni與在形成區(qū)域R2中的空穴溝道層22b之間形成歐姆接觸。在某些情況下，在 Ta/Al與電子供給層21d之間不經(jīng)任何熱處理而形成歐姆接觸以及Ni與空穴溝道層22b之間不經(jīng)任何熱處理而形成歐姆接觸時，可以不進行熱處理。因此，在形成區(qū)域Rl中形成源電極23和漏電極24，在形成區(qū)域R2中形成源電極25和漏電極26。在此，源電極25對應于柵極驅(qū)動電路的電源電壓Gdd的電極，漏電極26對應于與AlGaN/GaN HEMT的柵電極電連接的電極。
隨后，如圖7B所示，在形成區(qū)域R2中形成柵極絕緣膜27。更具體地，例如，在形成區(qū)域R2中的化合物半導體多層結(jié)構(gòu)22上沉積絕緣材料如Al2O315例如，通過原子層沉積 (ALD)方法形成Al2O3，在其中交替地供應TMA和O3。在本實施方案中，可沉積Al2O3的厚度為約2nm 200nm或在這種情況下更具體地為例如10nm。因此，在空穴溝道層22b上形成柵極絕緣膜27以覆蓋電極凹陷22ba的內(nèi)壁。
可以通過等離子CVD(化學氣相沉積)方法、濺射方法等替代ALD(原子層沉積) 方法來沉積Al2O315而且，可以沉積Al的氮化物或氧氮化物替代沉積Al2O315或者，可以通過沉積選自S1、Hf、Zr、T1、Ta和W中的一種元素的氧化物、氮化物、氧氮化物或通過沉積從其中適當選擇的元素的多層來形成柵極絕緣膜。
隨后，如圖8A所示，在形成區(qū)域Rl中形成柵電極28，在形成區(qū)域R2中形成柵電極 29。
首先，描述柵電極28的形成。在化合物半導體多層結(jié)構(gòu)21上形成光刻膠掩模用于形成柵電極28。即，利用光刻膠涂覆形成區(qū)域Rl和形成區(qū)域R2，并且形成用于露出在形成區(qū)域Rl中的蓋層21e的電極凹陷21ea的開口。因此，形成具有這樣的開口的光刻膠掩模。通過使用這種光刻膠掩模，通過例如蒸鍍方法，在具有前述開口的光刻膠掩模上沉積電極材料例如Ni/Au。Ni的厚度為約30nm，Au的厚度為約400nm。通過剝離方法移除光刻膠掩模以及沉積在其上的Ni/Au。因此，柵電極28形成為使得柵電極28的下部埋入電極凹陷 21ea中，而柵電極28的上部從電極凹陷21ea向上突出。
然后，描述柵電極29的形成。在柵極絕緣膜27上形成光刻膠掩模用于形成柵電極29。即，利用光刻膠涂覆形成區(qū)域Rl和形成區(qū)域R2，并且形成開口以露出在形成區(qū)域R2 中的柵極絕緣膜27的表面處的部分。該部分與位于下方的電極凹陷22ba對準。因此，形成具有這樣的開口的光刻膠掩模。
通過使用這種光刻膠掩模，通過例如蒸鍍方法，在具有前述開口的光刻膠掩模上沉積電極材料例如Ti。沉積Ti至約IOOnm的厚度。通過剝離方法移除光刻膠掩模以及沉積在其上的Ti。因此，柵電極29形成為使得柵電極29的下部埋入空穴溝道層22b的電極凹陷22ba中并且柵電極29和電極凹陷22ba之間具有柵極絕緣膜27，而柵電極29的上部從電極凹陷22ba中向上伸出并且柵電極29和電極凹陷22ba之間具有柵極絕緣膜27。柵電極29用作在柵極驅(qū)動電路高壓側(cè)的柵電極。
隨后，如圖8B所 示，在形成區(qū)域R2中，在柵極絕緣膜27中的源電極25和漏電極 26上方的位置處形成開口 27a和開口 27b。更具體地，通過光蝕刻和干法蝕刻處理柵極絕緣膜27，并且移除柵極絕緣膜27的位于源電極25和漏電極26上方的部分。因此，在柵極絕緣膜27中形成露出源電極25和漏電極26的表面的開口 27a和開口 27b。
隨后，在形成區(qū)域Rl中，實施多個處理步驟以完成根據(jù)本實施方案的肖特基型AlGaN/GaN HEMT。處理步驟可以包括如下步驟源電極23、漏電極24和柵電極28的電連接；源電極23、漏電極24和柵電極28的焊墊形成等。另一方面，在形成區(qū)域R2中，實施多個處理步驟來完成柵極驅(qū)動電路高壓側(cè)的P型GaN晶體管。處理步驟可以包括例如如下步驟源電極25、漏電極26和柵電極29的電連接；源電極25、漏電極26和柵電極29的焊墊形成等。
圖9示出根據(jù)本實施方案的包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaN HEMT的俯視圖。圖 8B的上部分對應于圖9的沿虛線IIIB-1IIB的橫截面，圖8B的下部分對應于圖9沿虛線 ΙΙ-ΙΓ的橫截面。在AlGaN/GaN HEMT中，源電極23和漏電極24以梳齒狀形成并且相互平行布置。柵電極28也以梳齒狀形成，并且布置在源電極23和漏電極24之間并與源電極 23和漏電極24平行。柵極驅(qū)動電路的高壓側(cè)被構(gòu)造為包括柵電極29、對應于電源電壓Gdd 的電極的源電極25和對應于與柵電極電連接的電極的漏電極26。低壓側(cè)被構(gòu)造為例如η 型 AlGaN/GaN HEMT。
在本實施方案中，作為一個實例情形，在形成區(qū)域Rl中形成肖特基型AlGaN/GaN HEMT?；蛘?，正如在形成區(qū)域R2中的情形一樣，在形成區(qū)域Rl中可以形成MIS型AlGaN/ GaN HEMT。此外，在形成區(qū)域Rl中的AlGaN/GaN HEMT和在形成區(qū)域R2中的ρ型晶體管兩者都可以形成為肖特基型。
進行實驗以測量根據(jù)本實施方案的包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaNHEMT的特性。 下面描述實驗的結(jié)果。包括在高壓側(cè)和低壓側(cè)都使用η型AlGaN/GaN HEMT的柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaN HEMT用作本實施方案的對比例。
在實驗I中，測量漏極-源極電壓Vds和漏極電流Id之間的關(guān)系作為柵極驅(qū)動器特性的一個特性。圖10示出實驗的結(jié)果。在對比例中，漏極電流Id的波形的上升沿是鈍的(blunt，不尖銳的)。另一方面，在本實施方案中，對于漏極電流Id，獲得具有尖銳的上升沿的矩形波形。
在實驗2中，測量漏極電壓Vd和時間之間的關(guān)系作為柵極驅(qū)動器特性的另一個特性。圖11示出實驗的結(jié)果。在對比例中的波形具有鈍的下降沿而在本實施方案中獲得矩形波形。
如上所述，本實施方案可能夠?qū)崿F(xiàn)相對較簡單結(jié)構(gòu)的高度可靠的ρ型GaN晶體管， P型GaN晶體管在導通時實現(xiàn)快速電流上升；使得逆變器與η型AlGaN/GaN HEMT能夠單片集成而無需經(jīng)過復雜的處理；并且能夠?qū)㈦娫春蜄艠O驅(qū)動電路的高壓側(cè)的柵電極設定為相同的電壓。
根據(jù)本實施方案的包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaN HEMT適用于所謂的分立封裝件。根據(jù)本實施方案的包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaNHEMT安裝在這種分立封裝件上。以下，作為一個實例描述據(jù)本實施方案的包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaN HEMT的芯片(此后，稱作HEMT芯片)的分立 封裝件。
圖12是示出HEMT芯片的示意性結(jié)構(gòu)(對應于圖4)。對于前述的AlGaN/GaN HEMT, HEMT芯片100在其表面中設置有晶體管區(qū)域101、與漏電極連接的漏極焊墊102以及與源電極連接的源極焊墊103。對于柵極驅(qū)動電路，HEMT芯片100設置有與對應于電源電壓Gdd 的漏電極連接的Gdd焊墊104、與高壓側(cè)柵電極連接的Gl焊墊105以及與低壓側(cè)柵電極連接的G2焊墊106。
圖13是示出該分立封裝件的示意性俯視圖。在分立封裝件的制造中，首先使用管芯粘合劑111例如釬料將HEMT芯片100固定到引線框112上。引線框112與外殼引線 112a —體地形成。引線框112形成并且與漏極引線112b、源極引線112c、GDD引線112d、Gl 引線112e和G2引線112f分離地布置。
隨后，通過使用Al導線113接合，將漏極焊墊102與漏極引線112b、源極焊墊103 與源極引線112c、Gdd焊墊104與Gdd引線112d、Gl焊墊105與Gl引線112e、G2焊墊106 與G2引線112f彼此電連接。隨后，通過傳遞模制方法使用模制樹脂114對HEMT芯片100 進行樹脂密封并且與引線框112分離。因此，形成了分立封裝件。
第四實施方案
本實施方案公開了包括根據(jù)第三實施方案的包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaN HEMT的功率因子校正(PFC)電路。圖14是示出根據(jù)第四實施方案的PFC電路的連接布線圖。
PFC電路30被構(gòu)造為包括開關(guān)元件(晶體管)31、二極管32、扼流圈33、電容器34 和35、二極管電橋36和AC電源37。作為開關(guān)元件31，使用根據(jù)第三實施方案的包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaN HEMT。
在PFC電路30中，開關(guān)元件31的漏電極連接至二極管32的陽極端子以及扼流圈 33的一個端子。開關(guān)元件31的源電極連接至電容器34的一個端子和電容器35的一個端子。電容器34的另一端子連接至扼流圈33的另一端子。電容器35的另一端子連接至二極管32的陰極端子。AC37經(jīng)由二極管電橋36連接在電容器34的兩個端子之間。DC電源連接在電容器35的兩個端子之間。附圖中未示出的PFC控制器連接至開關(guān)元件31。
在本實施方案中，在PFC電路30中使用根據(jù)第三實施方案的包括柵極驅(qū)動電路的 AlGaN/GaN HEMT。因此，實現(xiàn)了高度可靠的PFC電路30。
第五實施方案
本實施方案公開了包括根據(jù)第三實施方案的包含柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaN HEMT的電源裝置。圖15是示出根據(jù)第五實施方案的電源裝置的示意性結(jié)構(gòu)的連接布線圖。
根據(jù)本實施方案的電源裝置構(gòu)造成包括高壓一次側(cè)電路41、低壓二次側(cè)電路42 以及設置在一次側(cè)電路41與二次側(cè)電路42之間的變壓器43。一次側(cè)電路41包括根據(jù)第四實施方案的PFC電路30和連接在PFC電路30的電容器35的兩個端子之間的逆變電路。 逆變電路可以是例如全橋逆變電路40。全橋逆變電路40被構(gòu)造為包括多個(在本實施例中為4個)開關(guān)元件44a、44b、44c和44d。二次側(cè)電路42被構(gòu)造為包括多個(在本實施例中為3個)開關(guān)元件45a,45b和45c。
在本實施方案中，包括于一次側(cè)電路41中的PFC電路是根據(jù)第四實施方案的PFC 電路30，并且全橋逆變電路40的開關(guān)元件44a、44b、44c、44d中的每一個都是根據(jù)第三實施方案的包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaN HEMT。另一方面，二次側(cè)電路42的開關(guān)元件45a、 45b、45c是典型的硅MIS FET。
在本實施方案中，在作為高壓電路的一次側(cè)電路41中使用根據(jù)第四實施方案的 PFC電路30和根據(jù)第三實施方案的包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaN HEMT。因此，實現(xiàn)了高度可靠的大功率電源裝置。
第六實施方案
本實施方案公開了包括根據(jù)第三實施方案的包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaN HEMT的高頻放大器。圖16是示出根據(jù)第六實施方案的高頻放大器的示意性結(jié)構(gòu)的連接布線圖。
根據(jù)本實施方案的高頻放大器被構(gòu)造為包括數(shù)字預失真電路51、混頻器52a和 52b以及功率放大器53。數(shù)字預失真電路51補償輸入信號的非線性失真?；祛l器52a將 AC(交流)信號與其非線性失真得到補償?shù)妮斎胄盘栠M行混合。功率放大器53將與交流信號混合的輸入信號進行放大并且包括根據(jù)第三實施方案的包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/ GaNHEMT。在圖16中，高頻放大器被構(gòu)造為使得通過例如轉(zhuǎn)換開關(guān)，允許通過混頻器52b對輸出側(cè)上的信號與交流信號進行混合，并且將混合的信號送至數(shù)字預失真電路51。
在本實施方案中，在高頻放大器中使用根據(jù)第三實施方案的包括柵極驅(qū)動電路的 AlGaN/GaN HEMT。因此，實現(xiàn)了高度可靠的高耐壓高頻放大器。
其他實施方案
在第一實施方案中，描述P型GaN晶體管作為化合物半導體器件的一個實例。在第三實施方案中，描述包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaNHEMT作為化合物半導體器件的一個實例。除了包括柵極驅(qū)動電路的AlGaN/GaN HEMT和p型GaN晶體管之外，下列器件可以用作化合物半導體器件。
其他器件實施例1
在本實施例中，公開了使用InAlN的晶體管作為P型GaN晶體管和公開了 InAlN/ GaN HEMT作為HEMT。InAlN和GaN是可以通過改變組成來使得其晶格常數(shù)彼此更為接近的化合物半導體。在本實施例中，第一實施方案的空穴供給層由InAlN形成，并且第一實施方案的空穴溝道層利用P-GaN形成。而且，在本實施例中，幾乎沒有引起壓電極化。所以二維電子氣主要通過P-GaN的自發(fā)極化來產(chǎn)生。
在前述的第三實施方案中，通過由1-GaN生成電子溝道層、由AlN生成中間層、由 n-1nAlN生成電子供給層和由n-GaN生成蓋層可以形成InAlN/GaN HEMT。而且，在本實施例中，幾乎沒有產(chǎn)生壓電極化。所以二維電子氣主要通過InAlN的自發(fā)極化來產(chǎn)生。通過由1-GaN生成電子溝道層、由AlN生成中間層、由η-ΙηΑ1Ν生成空穴供給層和由p_GaN生成空穴溝道層可以形成P型GaN晶體管。而且，在本實施例中，幾乎沒有產(chǎn)生壓電極化。所以二維電子氣主要通過P-GaN的自發(fā)極化來產(chǎn)生。
本實施例可以能夠?qū)崿F(xiàn)高度可靠的使用InAlN的p型GaN晶體管，該晶體管實現(xiàn)了在導通時快速電流上升并且使得逆變器能夠與η型HEMT單片集成而無需經(jīng)過復雜的處理，如前述P型GaN晶體管一樣。
其他器件實施例2
在本實施例中，公開了使用InAlGaN的晶體管作為P型GaN晶體管并公開了 InAlGaN/GaN HEMT作為HEMT。InAlGaN和GaN是可以通過改變組成來使得其晶格常數(shù)彼此更為接近的化合物半導體。在本實施例中，第一實施方案的空穴供給層由n-1nAlGaN形成， 并且第一實施方案的空穴溝道層利用P-GaN形成。
在前述第三實施方案中，通過由1-GaN生成電子溝道層、由i_InAlGaN生成中間層、由n-1nAlGaN生成電子供給層和由n_GaN生成蓋層可以形成InAlGaN /GaN HEMT。通過由1-GaN生成電子溝道層、由1-1nAlGaN生成中間層、由n-1nAlGaN生成空穴供給層和由P-GaN生成空穴溝道層可以形成P型GaN晶體管。
本實施例能夠?qū)崿F(xiàn)高度可靠的使用InAlGaN的p型GaN晶體管，該晶體管實現(xiàn)了在導通時快速電流上升并且使得逆變器能夠與η型HEMT單片集成而不經(jīng)過復雜的處理，如前述P型GaN晶體管一樣。
本文中列舉的所有實施例和附條件的語言意在教示目的以幫助讀者理解本發(fā)明和由本發(fā)明人貢獻的促進本領域的概念，并且應被解釋為不限于這些具體記載的實施例和條件，說明書中這些實施例的組織也不涉及顯示本發(fā)明的優(yōu)勢和劣勢。盡管詳細描述了本發(fā)明的實施例，但應當理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明做出各種變化、替換和改變。
權(quán)利要求
1.一種半導體器件，包括 第一元件結(jié)構(gòu),所述第一元件結(jié)構(gòu)包括 第一極性的電荷供給層； 第二極性的電荷溝道層，所述電荷溝道層形成在所述電荷供給層上方并且包括凹陷部分；以及 第一電極，所述第一電極在所述電荷溝道層上方形成在所述凹陷部分中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件，其中所述凹陷部分是未穿過所述電荷溝道層的非穿透性開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導體器件，其中所述第一極性為負極性。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導體器件，還包括 第二元件結(jié)構(gòu)， 其中所述第一元件結(jié)構(gòu)還包括形成在所述電荷溝道層下方的所述第一極性的電子溝道層，以及 其中所述第二元件結(jié)構(gòu)包括 所述電子溝道層； 電子供給層，所述電子供給層為與所述電荷供給層相同的層并且形成在所述電子溝道層上方；以及 第二電極，所述第二電極形成在所述電子供給層上方。
5.一種制造包括第一元件結(jié)構(gòu)的半導體器件的方法，在制造所述第一元件結(jié)構(gòu)中，所述方法包括 形成第一極性的電荷供給層； 在所述電荷供給層上方形成第二極性的電荷溝道層； 在所述電荷溝道層中形成凹陷部分；以及 在所述電荷溝道層上方在所述凹陷部分中形成第一電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造半導體器件的方法，其中將所述凹陷部分形成為未穿過所述電荷溝道層的非穿透性開口。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制造半導體器件的方法，其中所述第一極性為負極性。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造半導體器件的方法，所述方法為制造除了包括所述第一元件結(jié)構(gòu)之外還包括第二元件結(jié)構(gòu)的半導體器件的方法，所述方法還包括 形成所述第二元件結(jié)構(gòu)的電子溝道層； 同時形成所述第二元件結(jié)構(gòu)的電子供給層和所述第一元件結(jié)構(gòu)的所述電荷供給層，所述第二元件結(jié)構(gòu)的所述電子供給層形成在所述第二元件結(jié)構(gòu)的所述電子溝道層上方；以及在所述第二元件結(jié)構(gòu)的所述電子供給層上方形成所述第二元件結(jié)構(gòu)的第二電極。
9.一種用于對電池進行充電的電池充電器，包括半導體器件，其中所述半導體器件包括 第一極性的電荷供給層； 第二極性的電荷溝道層，所述電荷溝道層形成在所述電荷供給層上方并且包括凹陷部分；以及 第一電極，所述第一電極在所述電荷溝道層上方形成在所述凹陷部分中。
10.一種電源裝置，包括高壓電路、低壓電路以及在所述高壓電路與所述低壓電路之間的變壓器， 其中所述高壓電路包括晶體管，所述晶體管包括第一元件結(jié)構(gòu)和第二元件結(jié)構(gòu)， 所述第一元件結(jié)構(gòu)包括 第一極性的電子溝道層； 形成在所述電子溝道層上方的所述第一極性的電荷供給層； 第二極性的電荷溝道層，所述電荷溝道層形成在所述電荷供給層上方并且包括凹陷部分；以及 第一電極，所述第一電極在所述電荷溝道層上方形成在所述凹陷部分中， 所述第二元件結(jié)構(gòu)包括 所述電子溝道層； 電子供給層，所述電子供給層為與所述電荷供給層相同的層并且形成在所述電子溝道層上方；以及 第二電極，所述第二電極形成在所述電子供給層上方。
11.一種對高頻電壓的輸入進行放大并輸出的高頻放大器，包括晶體管， 其中所述晶體管包括第一元件結(jié)構(gòu)和第二元件結(jié)構(gòu)， 所述第一元件結(jié)構(gòu)包括 第一極性的電子溝道層； 形成在所述電子溝道層上方的所述第一極性的電荷供給層； 第二極性的電荷溝道層，所述電荷溝道層形成在所述電荷供給層上方并且包括凹陷部分；以及 第一電極，所述第一電極在所述電荷溝道層上方形成在所述凹陷部分中， 所述第二元件結(jié)構(gòu)包括 所述電子溝道層； 電子供給層，所述電子供給層為與所述電荷供給層相同的層并且形成在所述電子溝道層上方；以及 第二電極，所述第二電極形成在所述電子供給層上方。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導體器件及其制造方法。所述半導體器件包括第一元件結(jié)構(gòu)，第一元件結(jié)構(gòu)包括第一極性的電荷供給層；第二極性的電荷溝道層，電荷溝道層形成在電荷供給層上方并且包括凹陷部分；以及在電荷溝道層上方形成在凹陷部分中的第一電極。
文檔編號H03F3/193GK103035704SQ20121034813
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者今田忠纮 申請人:富士通株式會社