專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括能動層用了氮化物半導(dǎo)體且擁有絕緣柵極的半導(dǎo)體器件及其制備方法。
背景技術(shù)：
圖19示出了已往的由III-V族氮化物半導(dǎo)體形成的肖特基柵極型場效應(yīng)晶體管(FET)的斷面結(jié)構(gòu)。
如圖19所示，在由藍寶石形成的襯底101上，依次形成由氮化鎵(GaN)形成的溝道層102和由n型氮化鋁鎵(AlGaN)形成的載流子供給層103。在溝道層102的上部和載流子供給層103間的異質(zhì)界面附近，形成有由勢阱構(gòu)成且電子遷移率極大的2維電子氣體層，因此也稱該FET為高電子遷移率晶體管(HEMT)。
發(fā)明要解決的問題然而，上述已往的肖特基柵極型FET存在著以下問題。因柵電極的擊穿電壓是由肖特基特性決定的，故柵電極的逆擊穿電壓也就受到限制。而且，加給柵電極的順向電壓最高也只能被限制在2V左右，故得不到電流驅(qū)動能力很高的高功率輸出半導(dǎo)體器件(power device)。
本發(fā)明之目的，在于通過解決上述已往的問題，來提高包括柵電極且由氮化物半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體器件的電流驅(qū)動能力。
技術(shù)方案為達成上述目的，本發(fā)明是這樣的一個結(jié)構(gòu)，即讓由氮化物半導(dǎo)體制成的半導(dǎo)體器件中的柵電極為絕緣柵電極，同時通過氧化已沉積的氮化物半導(dǎo)體本身來形成柵極絕緣膜。
具體而言，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體器件，包括形成在襯底上的第一氮化物半導(dǎo)體層；由形成在第一氮化物半導(dǎo)體層上的第二氮化物半導(dǎo)體層被氧化后而形成的絕緣氧化層；以及形成在絕緣氧化層上的柵電極。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，因形成在第一氮化物半導(dǎo)體層上的絕緣氧化層是該第一氮化物半導(dǎo)體層上的第二氮化物半導(dǎo)體本身被氧化而形成的，故絕緣氧化層的質(zhì)量很好，而且該絕緣氧化層和其下側(cè)的第一氮化物半導(dǎo)體層相接的界面處也極其潔凈。結(jié)果，漏電流幾乎不會發(fā)生在絕緣氧化層上所形成的柵電極中，而且電流電壓特性也不受肖特基特性的限制了，故擊穿電壓高，電流驅(qū)動能力也高。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，第一氮化物半導(dǎo)體層的氧化速度最好比第二氮化物半導(dǎo)體層的氧化速度小。這樣做，生產(chǎn)時就很容易選擇性地僅氧化第二氮化物半導(dǎo)體層。
還有，在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，第一氮化物半導(dǎo)體層和第二氮化物半導(dǎo)體層最好由相同的材料形成。這樣，它就是一僅靠氧化第一氮化物半導(dǎo)體層的上部來形成絕緣氧化層的結(jié)構(gòu)了。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，第一氮化物半導(dǎo)體層中最好含有鋁(Al)。這樣做，在典型的氮化物半導(dǎo)體材料即氮化鎵(GaN)中添加了鋁后而形成的氮化鋁鎵(AlGaN)，就會因其氧化速度比氮化鎵的小而在形成絕緣氧化層時難以氧化。不僅如此，還因其帶隙(energy gap)比氮化鎵的大而使它成為勢壘層。
本發(fā)明中的半導(dǎo)體器件，最好還包括形成在襯底和第一氮化物半導(dǎo)體層之間、且由帶隙比第一氮化物半導(dǎo)體層的小的第三氮化物半導(dǎo)體形成的能動層。這樣，就確能得到其中的第一氮化物半導(dǎo)體層成了載流子供給層，第三氮化物半導(dǎo)體層成了溝道層，且擊穿電壓和電流驅(qū)動能力都很高的高電子遷移率晶體管(HEMT)。
本發(fā)明中的半導(dǎo)體器件，最好還包括形成在第一氮化物半導(dǎo)體層和絕緣氧化層之間、由其氧化速度比第二氮化物半導(dǎo)體層的小的第四氮化物半導(dǎo)體形成的氧化防止層。這樣做的話，在通過氧化第二氮化物半導(dǎo)體層而形成絕緣氧化層時，就會由于該第四氮化物半導(dǎo)體層的存在而使氧化實質(zhì)上停止。故很容易控制絕緣氧化層(即成為柵極絕緣膜)的厚度。
在這種情況下，氧化防止層最好由氮化鋁形成。
本發(fā)明中的半導(dǎo)體器件，最好還包括形成在絕緣氧化層和柵電極之間的絕緣膜。這樣做，就確能抑制住產(chǎn)生在柵電極中的漏電流，而可向柵電極施加較高的電壓，從而可進一步提高半導(dǎo)體器件的電流驅(qū)動能力。
在這種情況下，絕緣膜最好由氧化硅膜或者氮化硅膜構(gòu)成。這樣做的話，絕緣膜的膜質(zhì)就很致密，從而使絕緣性很高。
還有，本發(fā)明中的半導(dǎo)體器件，最好還包括形成在第一氮化物半導(dǎo)體層沿柵極長度方向的每個區(qū)域上的源漏電極，且在柵電極和源電極間之絕緣氧化層和柵電極和漏電極間之絕緣氧化層這二者中之至少一個中，擁有其厚度比柵電極下側(cè)那一部分的厚度還厚的厚膜部分。這樣做，并讓靠近厚膜部分的源漏電極為漏電極以后，該漏電極的漏極擊穿電壓就變高，而且漏極漏電流變小，從而可使半導(dǎo)體器件的工作電壓升高，結(jié)果是很容易地就能實現(xiàn)高輸出化。
本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體器件的制備方法，包括在襯底上形成第一氮化物半導(dǎo)體層的第一道工序；先在第一氮化物半導(dǎo)體層上形成第二氮化物半導(dǎo)體層，再將已形成的第二氮化物半導(dǎo)體層氧化，而由第二氮化物半導(dǎo)體層形成絕緣氧化層的第二道工序；在絕緣氧化層上形成柵電極的第三道工序；及通過選擇性地蝕刻絕緣氧化層沿柵極長度方向上的每個區(qū)域，而在絕緣氧化層上形成開口，再在已形成的開口上形成源漏電極的第四道工序。
按第一種半導(dǎo)體器件的制備方法，在第一氮化物半導(dǎo)體層上形成第二氮化物半導(dǎo)體層，并氧化該第二氮化物半導(dǎo)體層，而形成由第二氮化物半導(dǎo)體層形成的絕緣氧化層，且在已形成的絕緣氧化層上形成了柵電極，故確能得到本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體器件。
在第一種半導(dǎo)體器件的制備方法下，第一氮化物半導(dǎo)體的氧化速度最好比第二氮化物半導(dǎo)體的氧化速度小。
在第一種半導(dǎo)體器件的制備方法下，第一氮化物半導(dǎo)體層和第二氮化物半導(dǎo)體層最好由相同的材料形成。
第一種半導(dǎo)體器件的制備方法，最好在第一道工序之前，還包括在襯底上形成由其帶隙比第一氮化物半導(dǎo)體層的小的第三氮化物半導(dǎo)體形成的能動層的工序。
第一種半導(dǎo)體器件的制備方法，最好在第一道工序和第二道工序之間，還包括在第一氮化物半導(dǎo)體層上形成其氧化速度比第二氮化物半導(dǎo)體層的小的第四氮化物半導(dǎo)體形成的氧化防止層。這樣做的話，就在成為絕緣氧化層(即柵極絕緣膜)的第二氮化物半導(dǎo)體層和形成在其下側(cè)的第一氮化物半導(dǎo)體層之間，形成了其氧化速度比第二氮化物半導(dǎo)體層的小的第四氮化物半導(dǎo)體形成的氧化防止層，因而該氧化防止層就比第二氮化物半導(dǎo)體層難以氧化，而很容易僅氧化第二氮化物半導(dǎo)體層了。結(jié)果是，很容易控制絕緣氧化層(即對晶體管的工作特性影響很大的柵極絕緣膜)的厚度。
在這種情況下，氧化防止層中最好含鋁。
還有，第一種半導(dǎo)體器件的制備方法，最好在第二道工序和第三道工序之間，還包括在絕緣氧化層上形成絕緣膜的工序；且最好第四道工序包括使絕緣膜中形成源漏電極的那一區(qū)域形成為開口的工序。
在這種情況下，絕緣膜最好由氧化硅膜或者氮化硅膜構(gòu)成。
還有，在第一種半導(dǎo)體器件的制備方法中，最好第二道工序，包括在第二氮化物半導(dǎo)體層中至少形成柵電極的那一區(qū)域形成絕緣氧化層的工序，和通過選擇性地氧化形成柵電極的區(qū)域和形成源漏電極中之漏電極的區(qū)域之間的那一區(qū)域，而對絕緣氧化層形成其厚度比絕緣氧化層還厚的厚膜部分的工序。
本發(fā)明所涉及的第二種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括在襯底上形成第一氮化物半導(dǎo)體層的第一道工序；在第一氮化物半導(dǎo)體層上形成第二氮化物半導(dǎo)體層的第二道工序；在第二氮化物半導(dǎo)體層上的歐姆電極形成區(qū)形成氧化保護膜的第三道工序；以氧化保護膜為屏蔽并氧化第二氮化物半導(dǎo)體層，而在第二氮化物半導(dǎo)體層中歐姆電極形成區(qū)以外的那一區(qū)域上形成絕緣氧化層的第四道工序；除去氧化保護膜，在第二氮化物半導(dǎo)體層的歐姆電極形成區(qū)上形成歐姆電極的第五道工序；及在絕緣氧化層上選擇性地形成柵電極的第六道工序。
按照第二種半導(dǎo)體器件的制備方法，先在第二氮化物半導(dǎo)體層中歐姆電極形成區(qū)以外的那一區(qū)域形成絕緣氧化層，再在該第二氮化物半導(dǎo)體層的歐姆電極形成區(qū)上形成歐姆電極。這樣做，第二氮化物半導(dǎo)體層中的歐姆電極形成區(qū)就不會被氧化，結(jié)果是不用除去第二氮化物半導(dǎo)體層就能形成歐姆電極。于是也就不需要加工第二氮化物半導(dǎo)體層了。
在第二種半導(dǎo)體器件的制備方法中，氧化保護膜最好由硅形成。還有，在第二種半導(dǎo)體器件的制備方法中，氧化保護膜最好為絕緣膜。
第二種半導(dǎo)體器件的制備方法，最好是在第二道工序和第三道工序之間，還包括在該第二氮化物半導(dǎo)體層上形成覆蓋該第二氮化物半導(dǎo)體層的元件形成區(qū)的保護膜的工序，及通過以已形成的保護膜為屏蔽并氧化第一氮化物半導(dǎo)體層和第二氮化物半導(dǎo)體層，而在元件形成區(qū)的周邊部分形成元件隔離膜的工序，且第三道工序還包括由保護膜形成氧化保護膜的工序。
該第二種半導(dǎo)體器件的制備方法，最好是在第一道工序之前，還包括在襯底上形成由其帶隙比第一氮化物半導(dǎo)體層的小的第三氮化物半導(dǎo)體形成的能動層的工序。
第二種半導(dǎo)體器件的制備方法，最好是在第一道工序和第二道工序之間，還包括在第一氮化物半導(dǎo)體層上形成由其氧化速度比第二氮化物半導(dǎo)體層的小的第四氮化物半導(dǎo)體形成的氧化防止層的工序。
在這種情況下，氧化防止層中最好含鋁。
在第一種或者第二種半導(dǎo)體器件的制備方法中，第一氮化物半導(dǎo)體層中最好含有鋁。
附圖的說明圖1為一剖面圖，示出了本發(fā)明的第一個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。
圖2為一曲線圖，示出了本發(fā)明的第一個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的電流電壓特性。
圖3(a)到圖3(c)為結(jié)構(gòu)剖面圖，是按本發(fā)明的第一個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的制備方法下的制造工序示出的。
圖4(a)和圖4(b)為結(jié)構(gòu)剖面圖，是按本發(fā)明的第一個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的制備方法下的制造工序示出的。
圖5為一剖面圖，示出了本發(fā)明的第二個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。
圖6為一曲線圖，示出了本發(fā)明的第二個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的電流電壓特性。
圖7(a)到圖7(c)為結(jié)構(gòu)剖面圖，是按本發(fā)明的第二個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的制備方法下的制造工序示出的。
圖8(a)和圖8(b)為結(jié)構(gòu)剖面圖，是按本發(fā)明的第二個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的制備方法下的制造工序示出的。
圖9為一剖面圖，示出了本發(fā)明的第三個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。
圖10為一曲線圖，示出了本發(fā)明的第三個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的電流電壓特性。
圖11(a)到圖11(c)為結(jié)構(gòu)剖面圖，是按本發(fā)明的第三個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的制備方法下的制造工序示出的。
圖12(a)和圖12(b)為結(jié)構(gòu)剖面圖，是按本發(fā)明的第三個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的制備方法下的制造工序示出的。
圖13為一剖面圖，示出了本發(fā)明的第四個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。
圖14為一曲線圖，示出了本發(fā)明的第四個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的電流電壓特性。
圖15(a)到圖15(d)為結(jié)構(gòu)剖面圖，是按本發(fā)明的第四個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的制備方法下的制造工序示出的。
圖16(a)到圖16(c)為結(jié)構(gòu)剖面圖，是按本發(fā)明的第四個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的制備方法下的制造工序示出的。
圖17(a)到圖17(c)為結(jié)構(gòu)剖面圖，是按本發(fā)明的第五個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的制備方法下的制造工序示出的。
圖18(a)及圖18(b)為結(jié)構(gòu)剖面圖，是按本發(fā)明的第五個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件的制備方法下的制造工序示出的。
圖19為一剖面圖，示出了已往的擁有肖特基型柵極的HEMT的結(jié)構(gòu)。
對附圖中符號之說明11襯底；12緩沖層；13溝道層(能動層)；14載流子供給層(第一氮化物半導(dǎo)體層)；15元件隔離膜；16A絕緣膜形成層(第二氮化物半導(dǎo)體層)；16B絕緣氧化層；16a開口；16b厚膜形成部分；16c厚膜部分；16d導(dǎo)電區(qū)；17柵電極；18源漏電極；18s源電極；18d漏電極；20氧化防止層；21上部柵極絕緣膜；26柵極絕緣膜；41保護膜；41A保護膜；41B氧化保護膜。
發(fā)明之實施形態(tài)(第一個實施例)參考


本發(fā)明的第一個實施例。
圖1示出了本發(fā)明的第一個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件，即由III-V族氮化物半導(dǎo)體形成的絕緣柵極型高電子遷移率晶體管(HEMT)的剖面結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，例如，在由碳化硅(SiC)形成的襯底11上，依次形成弛豫襯底11和在該襯底11上生長的外延生長層間的晶格失配且由氮化鋁(AlN)形成的緩沖層12；由氮化鎵形成且在其上部形成了2維電子氣體層并作能動層的溝道層13；以及由n型氮化鋁鎵(AlGaN)形成且將載流子(電子)供到溝道層13的載流子供給層14。
在被到了緩沖層12且由絕緣體形成的元件隔離膜15包圍起來的元件形成區(qū)，即在載流子供給層14上的柵電極形成區(qū)，選擇性地形成了由在載流子供給層14上生長的氮化鎵形成的半導(dǎo)體層自身被氧化后而形成的絕緣氧化層16B。
在絕緣氧化層16B上，形成了由鈦(Ti)、鉑(Pt)及金(Au)組成的疊層體構(gòu)成的柵電極17；還在載流子供給層14沿柵電極17的柵極長度方向的每個區(qū)域上，形成了和載流子供給層14保持歐姆接觸且由鈦(Ti)和鋁(Al)制成的源漏電極18。
這樣，本實施例所涉及的HEMT具有以下優(yōu)點。因用在載流子供給層14上生長的氮化物半導(dǎo)體層被氧化后形成的絕緣氧化層16B作柵極絕緣膜，故在該絕緣氧化層16B和載流子供給層14的界面處絕不會存在由于污染等而造成的雜質(zhì)，因而所形成的界面就很好。不僅如此，還因絕緣氧化層16B是氮化物被氧化后而形成的，故膜質(zhì)就非常致密，而具有很高的絕緣性。
圖2示出了第一個實施例所涉及的HEMT的電流電壓特性。橫軸代表源漏電極間的電壓值Vds；縱軸代表每一柵極寬度上的電流值?？芍緦嵤├婕暗腍EMT具有良好的電流電壓特性。也就是說，因柵極絕緣膜即絕緣氧化層16B的絕緣特性非常好，故漏極擊穿電壓達到了200V以上，而且，即使在順向施加5V以上的柵源極間電壓Vgs也不會產(chǎn)生來自柵電極17的漏電流。
下面，參考附圖，對包括按上述構(gòu)成的絕緣柵極的HEMT的制備方法進行說明。
圖3(a)到圖3(c)及圖4(a)、圖4(b)是按本發(fā)明的第一個實施例所涉及的絕緣柵極型HEMT的制備方法下的工序順序，示出的它的剖面結(jié)構(gòu)。
首先，如圖3(a)所示，利用金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)法在由碳化硅形成的襯底11上，依次形成例如由氮化鋁形成膜厚100nm左右的緩沖層12；由氮化鎵形成膜厚3μm左右的溝道層13；由摻雜了硅(Si)而成了n型的氮化鋁鎵形成膜厚15nm左右的載流子供給層14；以及由氮化鎵形成膜厚50nm～100nm左右的絕緣膜形成層16A。由此而形成由氮化物半導(dǎo)體形成的外延生長疊層體。
其次，如圖3(b)所示，利用光刻法和蝕刻法，形成將元件形成區(qū)覆蓋起來且由硅形成的保護膜(未示)，接著，再在氧化氣氛下對襯底11進行1到2個小時左右的熱氧化處理而對外延生長疊層體選擇性地形成元件隔離膜15。
其次，如圖3(c)所示，將保護膜除去后，再在氧化氣氛下對絕緣膜形成層16A進行幾分鐘的熱氧化處理，而由絕緣膜形成層16A形成絕緣氧化層16B。
其次，如圖4(a)所示，例如利用濺射法，形成膜厚加起來約50nm的鈦和鉑、膜厚約200nm的金疊層起來而成的柵電極形成膜。接著，再利用光刻法和干蝕刻法選擇性地將柵電極形成膜圖案化，而由柵電極形成膜形成柵電極17。之后，再選擇性地蝕刻絕緣氧化層16B沿柵極長度方向的那一區(qū)域，而在絕緣氧化層16B上形成開口16a，進而讓載流子供給層14從該開口16a中露出來。
其次，如圖4(b)所示，例如利用濺射法，在載流子供給層14從開口16a露出來的那一部分上疊層膜厚約20nm的鈦和膜厚約200nm的鋁。接著，再利用光刻法和干蝕刻法，先對已沉積的金屬膜進行所規(guī)定的圖案化，再進行熱處理，而由金屬膜形成和載流子供給層14保持歐姆接觸的源漏電極18。
因此，在第一個實施例所涉及的HEMT的制備方法下，先在外延生長疊層體的上面生長由氮化鎵形成的絕緣膜形成層16A，再熱氧化已生長的絕緣膜形成層16A，而形成將成為柵極絕緣膜的絕緣氧化層16B。
在第一個實施例中，絕緣氧化層16B的膜厚是由對絕緣膜形成層16A的加熱時間來調(diào)節(jié)的。比較一下在Al的組成比為0.3的情況下，由氮化鎵(GaN)形成的絕緣膜形成層16A的氧化速度和由氮化鋁鎵(AlGaN)形成的載流子供給層14的氧化速度，則發(fā)現(xiàn)氮化鎵的氧化速度很大，大約是氮化鋁鎵的氧化速度的2倍。于是，就可抑制位于絕緣氧化層16B下側(cè)的載流子供給層14的氧化。
(第二個實施例)下面，參考

本發(fā)明的第二個實施例。
圖5示出了本發(fā)明的第二個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件，即由III-V族氮化物半導(dǎo)體形成的絕緣柵極型HEMT的剖面結(jié)構(gòu)。圖5中，對和圖1所示的構(gòu)成部分相同的構(gòu)成部分用相同的符號來表示。
如圖5所示，例如，在由碳化硅形成的襯底11上，依次形成由氮化鋁形成的緩沖層12；由氮化鎵形成的溝道層13；由n型氮化鋁鎵形成且將載流子(電子)供到溝道層13的載流子供給層14；以及由氮化鋁形成的氧化防止層20。
在被到達了緩沖層20且由絕緣體形成的元件隔離膜15包圍起來的元件形成區(qū)，即在氧化防止層20上的柵電極形成區(qū)，選擇性地形成了由已在氧化防止層20上生長的氮化鎵形成的半導(dǎo)體層自身被氧化后而形成的絕緣氧化層16B。
在絕緣氧化層16B上，形成了由鈦、鉑及金組成的疊層體構(gòu)成的柵電極17；在氧化防止層20沿柵極長度方向的那一區(qū)域上，形成了和氧化防止層20保持歐姆接觸且由鈦和鋁制成的源漏電極18。
于是，第二個實施例所涉及的HEMT的特點就是在將成為柵極絕緣膜的絕緣氧化層16B和載流子供給層14之間形成了由氮化鋁形成的氧化防止層20。因此，和第一個實施例一樣，在絕緣氧化層16B和氧化防止層20的界面處絕不會存在由于污染等而造成的雜質(zhì)，因而所形成的界面就很好。不僅如此，還因絕緣氧化層16B是氮化物被氧化后而形成的，故膜質(zhì)就非常致密，而具有很高的絕緣性。
需提一下，在絕緣氧化層16B進行氧化處理時，氧化防止層20起氧化阻止層之作用。
圖6示出了第二個實施例所涉及的HEMT的電流電壓特性。橫軸代表源漏電極間的電壓值Vds；縱軸代表每一柵極寬度上的電流值。本實施例所涉及的HEMT具有良好的電流電壓特性。也就是說，因柵極絕緣膜即絕緣氧化層16B的絕緣特性非常好，故漏極擊穿電壓達到了200V以上，而且，即使在順向施加5V以上的柵源極間電壓Vgs也不會產(chǎn)生來自柵電極17的漏電流。
下面，參考附圖，對包括按上述構(gòu)成的絕緣柵極的HEMT的制備方法進行說明。
圖7(a)到圖7(c)及圖8(a)、圖8(b)是按本發(fā)明的第二個實施例所涉及的絕緣柵極型HEMT的制備方法下的工序順序，示出的它的剖面結(jié)構(gòu)。
首先，如圖7(a)所示，利用MOCVD法在由碳化硅形成的襯底11上，依次形成例如由氮化鋁形成膜厚100nm左右的緩沖層12；由氮化鎵形成膜厚3μm左右的溝道層13；由通過摻雜硅而成為n型的氮化鋁鎵形成膜厚15nm左右的載流子供給層14；由氮化鋁形成膜厚20nm～50nm左右的氧化防止層20；以及由氮化鎵形成膜厚50nm～100nm左右的絕緣膜形成層16A。由此而形成由氮化物半導(dǎo)體形成的外延生長疊層體。
其次，如圖7(b)所示，利用光刻法和蝕刻法，形成將元件形成區(qū)覆蓋起來且由硅形成的保護膜(未示)，接著，再在氧化氣氛下對襯底11進行1到2個小時左右的熱氧化處理而對外延生長疊層體選擇性地形成元件隔離膜15。
其次，如圖7(c)所示，將保護膜除去后，再在氧化氣氛下對絕緣膜形成層16A進行幾分鐘的熱氧化處理，而由絕緣膜形成層16A形成絕緣氧化層16B。
在第二個實施例中，絕緣氧化層16B的膜厚也是由對絕緣膜形成層16A的加熱時間來調(diào)節(jié)的。不過，因形成氧化防止層20的氮化鋁的氧化速度很小，僅是氮化鎵的氧化速度的1/50，故可認為對絕緣膜形成層16A的氧化處理在氧化防止層20就已經(jīng)停止了。因此，就是讓絕緣膜形成層16A全都氧化，氧化也不會再波及到載流子供給層14，這樣絕緣氧化層16B的膜厚實際上就是由絕緣膜形成層16A的膜厚來調(diào)節(jié)了。結(jié)果是，對對包括絕緣柵極的元件的工作特性影響很大的絕緣氧化層16B的厚度的控制能力大大地提高了。
其次，如圖8(a)所示，例如利用濺射法，形成將膜厚約50nm的鈦和鉑、膜厚約200nm的金疊層起來而成的柵電極形成膜。接著，再利用光刻法和干蝕刻法選擇性地將柵電極形成膜圖案化，而由柵電極形成膜形成柵電極17。之后，再選擇性地蝕刻絕緣氧化層16B沿柵極長度方向的每個區(qū)域，而在絕緣氧化層16B上形成開口16a，進而讓氧化防止層20從該開口16a中露出來。
其次，如圖8(b)所示，例如利用濺射法，在氧化防止層20從開口16a露出來的那一部分上疊層膜厚約20nm的鈦和膜厚約200nm的鋁。接著，再利用光刻法和干蝕刻法，先將已沉積的金屬膜進行所規(guī)定的圖案化，再進行熱處理，而由金屬膜形成和氧化防止層20保持歐姆接觸的源漏電極18。
再就是，氧化防止層20并不限于使用氮化鋁，其中也可以含有鎵或者銦這樣的III族元素。只不過是，為降低氧化速度，最好是使氧化防止層20中鋁的組成比相對地大一些。
(第三個實施例)下面，參考

本發(fā)明的第三個實施例。
圖9示出了本發(fā)明的第三個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件，即由III-V族氮化物半導(dǎo)體形成的絕緣柵極型HEMT的剖面結(jié)構(gòu)。圖9中，和圖1所示的構(gòu)成部分相同的構(gòu)成部分用相同的符號來表示。
如圖9所示，例如，在由碳化硅形成的襯底11上，依次形成弛豫襯底11和在該襯底11上生長的外延生長層間的晶格失配且由氮化鋁形成的緩沖層12；由氮化鎵形成且在其上部形成了2維電子氣體層并作能動層的溝道層13；以及由n型氮化鋁鎵形成且將載流子(電子)供到溝道層13的載流子供給層14；以及由氮化鋁形成的氧化防止層20。
在被到達了緩沖層12且由絕緣體形成的元件隔離膜15包圍起來的元件形成區(qū)，即在氧化防止層20上的柵電極形成區(qū)，選擇性地形成了由在氧化防止層20上生長的氮化鎵形成的半導(dǎo)體層自身被氧化后形成的絕緣氧化層16B。還在絕緣氧化層16B上形成由氧化硅(SiO2)形成的上部柵極絕緣膜21。因此，在第三個實施例中，柵極絕緣膜26由由絕緣氧化層16B形成的下部柵極絕緣膜和上部柵極絕緣膜21構(gòu)成。
柵極絕緣膜26上，形成了由鈦、鉑及金組成的疊層體構(gòu)成的柵電極17；在氧化防止層20沿柵電極17的柵極長度方向的那一區(qū)域上，形成了和氧化防止層20保持歐姆接觸且由鈦和鋁制成的源漏電極18。
因此，第三個實施例所涉及的HEMT的優(yōu)點為因用在載流子供給層14上生長的氮化物半導(dǎo)體層被氧化后形成的絕緣氧化層16B作下部柵極絕緣膜，故在該絕緣氧化層16B和載流子供給層14的界面處絕不會存在由于污染等而造成的雜質(zhì)，因而所形成的界面就很好。不僅如此，還因絕緣氧化層16B是氮化物被氧化后而形成的，故膜質(zhì)就非常致密，而具有很高的絕緣性。
而且，在第三個實施例中，因在柵電極17和絕緣氧化層16B之間形成了由氧化硅形成的上部柵極絕緣膜21，故幾乎不會產(chǎn)生由柵電極17引起的漏電流。結(jié)果是，可對柵電極17施加較高的電壓，而可進一步提高HEMT的電流驅(qū)動能力。
圖10示出了第三個實施例所涉及的HEMT的電流電壓特性。橫軸代表源漏電極間的電壓值Vds；縱軸代表每一柵極寬度上的電流值。本實施例所涉及的HEMT具有良好的電流電壓特性。也就是說，因柵極絕緣膜26由絕緣氧化層16B和上部柵極絕緣膜21構(gòu)成，其絕緣特性非常好，故漏極擊穿電壓達到了200V以上。而且，即使在順向施加8V以上的柵源極間電壓Vgs也不會產(chǎn)生來自柵電極17的漏電流。
下面，參考附圖，對包括按上述構(gòu)成的絕緣柵極的HEMT的制備方法進行說明。
圖11(a)到圖11(c)及圖12(a)、圖12(b)是按本發(fā)明的第三個實施例所涉及的絕緣柵極型HEMT的制備方法下的工序順序，示出的它的剖面結(jié)構(gòu)。
首先，如圖11(a)所示，利用MOCVD法在由碳化硅形成的襯底11上，依次形成例如由氮化鋁形成膜厚100nm左右的緩沖層12；由氮化鎵形成膜厚3μm左右的溝道層13；由摻雜了硅而成了n型的氮化鋁鎵形成膜厚15nm左右的載流子供給層14；由氮化鋁形成膜厚20nm～50nm左右的氧化防止層20；以及由氮化鎵形成膜厚50nm～100nm左右的絕緣膜形成層16A。由此而形成由氮化物半導(dǎo)體形成的外延生長疊層體。
其次，利用光刻法和蝕刻法，形成將元件形成區(qū)覆蓋起來且由硅形成的保護膜(未示)，接著，再在氧化氣氛下對襯底11進行1到2個小時左右的熱氧化處理而對外延生長疊層體選擇性地形成元件隔離膜15。
其次，如圖11(b)所示，將保護膜除去后，再在氧化氣氛下對絕緣膜形成層16A進行幾分鐘的熱氧化處理，而由絕緣膜形成層16A形成絕緣氧化層16B。接著，再例如利用CVD法在絕緣氧化層16B上形成由氧化硅形成膜厚約10nm的上部柵極絕緣膜21。
在第三個實施例中，絕緣氧化層16B的膜厚也是由對絕緣膜形成層16A的加熱時間來調(diào)節(jié)的。和第二個實施例一樣，在絕緣膜形成層16A的下側(cè)形成了氧化防止層20，故絕緣氧化層16B的膜厚實際上就是由絕緣膜形成層16A的膜厚來調(diào)節(jié)了。結(jié)果是，對對包括絕緣柵極的元件的工作特性影響很大的絕緣氧化層16B的厚度的控制能力大大地提高了。
其次，如圖12(a)所示，例如利用濺射法，形成膜厚約50nm的鈦和鉑、膜厚約200nm的金疊層起來而成的柵電極形成膜。接著，再利用光刻法和干蝕刻法，選擇性地將柵電極形成膜圖案化而由柵電極形成膜形成柵電極17。這樣，在柵電極17的下側(cè)就形成了由上部柵極絕緣膜21和由絕緣氧化層16B形成的下部柵極絕緣膜構(gòu)成的柵極絕緣膜26。之后，再選擇性地蝕刻上部柵極絕緣膜21及絕緣氧化層16B沿柵極長度方向的那一區(qū)域，而在上部柵極絕緣膜21及絕緣氧化層16B上形成開口16a，進而讓氧化防止層20從該開口16a中露出來。
其次，如圖12(b)所示，例如利用濺射法，在氧化防止層20從開口16a露出來的那一部分上疊層膜厚約20nm的鈦和膜厚約200nm的鋁。接著，再利用光刻法和干蝕刻法，先對已沉積的金屬膜進行所規(guī)定的圖案化，再進行熱處理，而由金屬膜形成和氧化防止層20保持歐姆接觸的源漏電極18。
因此，在第三個實施例所涉及的HEMT的制備方法下，由氮化鎵形成的絕緣膜形成層16A被熱氧化而形成的絕緣氧化層16B和在該絕緣氧化層16B上形成的上部柵極絕緣膜21構(gòu)成柵極絕緣膜26。這樣，如上所述，可防止由柵電極17引起的漏電流，而可使加到柵電極17的電壓提高，故可提高HEMT的電流驅(qū)動能力。
需提一下，在第三個實施例中，柵極絕緣膜26中的上部柵極絕緣膜21用的是氧化硅，但并不限于氧化硅。也就是說，只要是和絕緣氧化層16B的密接性良好且絕緣性比該絕緣氧化層16B還高的材料，就可用來制作上部柵極絕緣膜21，例如，氮化硅(Si3N4)。
(第四個實施例)下面，參考

本發(fā)明的第四個實施例。
圖13示出了本發(fā)明的第四個實施例所涉及的半導(dǎo)體器件，即由III-V族氮化物半導(dǎo)體形成的絕緣柵極型HEMT的剖面結(jié)構(gòu)。圖13中，和圖1所示的構(gòu)成部分相同的構(gòu)成部分用相同的符號表示。
如圖13所示，例如，在由碳化硅形成的襯底11上，依次形成弛豫襯底11和在該襯底11上生長的外延生長層間的晶格失配且由氮化鋁形成的緩沖層12；由氮化鎵形成且在其上部形成了2維電子氣體層并作能動層的溝道層13；以及由n型氮化鋁鎵(AlGaN)形成且將載流子(電子)供到溝道層13的載流子供給層14。
在被到達了緩沖層12且由絕緣體形成的元件隔離膜15包圍起來的元件形成區(qū)，即在載流子供給層14上的柵電極形成區(qū)，選擇性地形成了由在載流子供給層14上生長的氮化鎵形成的絕緣膜形成層16A自身被氧化后而形成的絕緣氧化層16B。
在絕緣氧化層16B上，形成了由鈦、鉑及金組成的疊層體構(gòu)成的柵電極17；在載流子供給層14沿柵電極17的柵極長度方向的每個區(qū)域上，分別形成了和載流子供給層14保持歐姆接觸且由鈦和鋁制成的源電極18s、漏電極18d。
在第四個實施例中，如圖13所示，在柵電極17和漏電極18d間的那一區(qū)域，擁有厚度比柵電極17下側(cè)的那一部分絕緣氧化層16B的厚度還要厚的厚膜部分16c。
這樣，第四個實施例所涉及的HEMT就具有以下優(yōu)點。因用在載流子供給層14上生長的氮化鎵形成的絕緣膜形成層16A被氧化后形成的絕緣氧化層16B作柵極絕緣膜，故在該絕緣氧化層16B、載流子供給層14及絕緣膜形成層16A的界面處絕不會存在由于污染等而造成的雜質(zhì)，因而所形成的界面就很好。不僅如此，還因絕緣氧化層16B是氮化物被氧化后而形成的，故膜質(zhì)就非常致密，而具有很高的絕緣性。
再就是，因?qū)烹姌O17、漏電極18d間的絕緣氧化層16B形成了厚膜部分16c，故HEMT的漏極擊穿電壓很高，且漏極漏電流很小。結(jié)果是，可使HEMT的工作電壓很高，也就容易實現(xiàn)高輸出了。
圖14示出了第四個實施例所涉及的HEMT的電流電壓特性。橫軸代表源漏電極間的電壓值Vds；縱軸代表每一柵極寬度上的電流值?？芍緦嵤├婕暗腍EMT具有良好的電流電壓特性。也就是說，因柵極絕緣膜，即絕緣氧化層16B的絕緣特性非常好，且在柵電極17和漏電極18d之間形成了使絕緣氧化層16B的厚度厚了一些的厚膜部分16c，故漏極擊穿電壓達到了250V以上。而且，即使在順向施加6V以上的柵源極間電壓Vgs也不會產(chǎn)生來自柵電極17的漏電流。
下面，參考附圖，對包括按上述構(gòu)成的絕緣柵極的HEMT的制備方法進行說明。
圖15(a)到圖15(d)及圖16(a)到圖16(c)是按本發(fā)明的第四個實施例所涉及的絕緣柵極型HEMT的制備方法下的工序順序示出的它的剖面結(jié)構(gòu)。
首先，如圖15(a)所示，利用MOCVD法在由碳化硅形成的襯底11上，依次形成例如由氮化鋁形成膜厚100nm左右的緩沖層12；由氮化鎵形成膜厚3μm左右的溝道層13；由摻雜了硅而成了n型的氮化鋁鎵形成膜厚15nm左右的載流子供給層14；以及由氮化鎵形成膜厚50nm～100nm左右的絕緣膜形成層16A。由此而形成由氮化物半導(dǎo)體形成的外延生長疊層體。
其次，如圖15(b)所示，利用光刻法和蝕刻法，形成將元件形成區(qū)覆蓋起來且由硅形成的保護膜41，接著，再在氧化氣氛下對襯底11進行1到2個小時左右的熱氧化處理而對外延生長疊層體選擇性地形成元件隔離膜15。
其次，如圖15(c)所示，利用光刻法和蝕刻法，使柵電極形成區(qū)和漏電極形成區(qū)之間的那一部分保護膜41形成為開口，而讓絕緣膜形成層16A露出來。之后，再在氧化氣氛下對已露出來的絕緣膜形成層16A進行幾分鐘的熱氧化處理，而使柵電極形成區(qū)和漏電極形成區(qū)之間的那一部分絕緣膜形成層16A形成為由絕緣膜形成層16A自身部分地被氧化而形成的厚膜形成部分16b。
其次，如圖15(d)所示，先除去保護膜41，再在氧化氣氛下對絕緣膜形成層16A進行幾分鐘的熱氧化處理，和進一步地氧化絕緣膜形成層16A及厚膜形成部分16b，就在柵電極形成區(qū)和漏電極形成區(qū)之間形成由絕緣膜形成層16A本身被氧化而形成的且擁有一厚膜部分16c的絕緣氧化層16B。
其次，如圖16(a)所示，例如利用濺射法，形成將膜厚約50nm的鈦和鉑、膜厚約200nm的金疊層起來而成的柵電極形成膜，接著再利用光刻法和干蝕刻法，對已沉積的柵電極形成膜進行所規(guī)定的圖案化而由該柵電極形成膜形成柵電極17。
其次，如圖16(b)所示，選擇性地蝕刻絕緣氧化層16B沿柵極長度方向的那一區(qū)域，在絕緣氧化層16B上形成開口16a，而讓載流子供給層14從該開口16a中露出來。
其次，如圖16(c)所示，例如利用濺射法，在載流子供給層14從開口16a露出來的那一部分上疊層膜厚約20nm的鈦和膜厚約200nm的鋁。接著，再利用光刻法和干蝕刻法，先對已沉積的金屬膜進行所規(guī)定的圖案化，再進行熱處理，而分別由金屬膜形成和載流子供給層14保持歐姆接觸的源電極18s、漏電極18d。
因此，根據(jù)第四個實施例，通過在柵電極17和漏電極18d之間形成厚膜部分16c，而讓通過熱氧化形成的絕緣氧化層16B中的一部分厚了一些。這樣，如上所述，不僅HEMT的漏極擊穿電壓提高了，漏極漏電流也得到了抑制。
需提一下，在第四個實施例中，是在形成絕緣氧化層16B之前形成厚膜形成部分16b的，不僅如此，也可以在形成了厚度大致相等的的絕緣氧化層16B之后，再形成厚膜部分16c。
還有，保護膜41用的是硅，不僅如此，只要是能防止氮化物系半導(dǎo)體層氧化的材料就可以代替硅來用。例如，可用氧化硅或者氮化硅。
(第五個實施例)下面，參考附圖，說明本發(fā)明的第五個實施例所涉及的HEMT的制備方法。
圖17(a)到圖17(c)及圖18(a)、圖18(b)是按本發(fā)明的第五個實施例所涉及的絕緣柵極型HEMT的制備方法下的工序順序，示出的它的剖面結(jié)構(gòu)。
首先，如圖17(a)所示，利用MOCVD法在由碳化硅形成的襯底11上，依次形成例如由氮化鋁形成膜厚100nm左右的緩沖層12；由氮化鎵形成膜厚3μm左右的溝道層13；由摻雜了硅而成了n型的氮化鋁鎵形成膜厚15nm左右的載流子供給層14；由氮化鋁形成膜厚20nm～50nm左右的氧化防止層20；以及由氮化鎵形成膜厚50nm～100nm左右的絕緣膜形成層16A。由此而形成由氮化物半導(dǎo)體形成的外延生長疊層體。
其次，如圖17(b)所示，利用光刻法和蝕刻法，形成將元件形成區(qū)覆蓋起來且由硅形成的保護膜41A，接著，再在氧化氣氛下對襯底11進行1到2個小時左右的熱氧化處理而對外延生長疊層體選擇性地形成元件隔離膜15。
其次，如圖17(c)所示，利用光刻法和蝕刻法，由保護膜41A形成將絕緣膜形成層16A中的歐姆電極形成區(qū)遮蓋起來的氧化保護膜41B。接著，再以已形成的氧化保護膜41B為屏蔽，在氧化氣氛下對絕緣膜形成層16A進行幾分鐘的熱氧化處理，而由絕緣膜形成層16A形成在該絕緣膜形成層16A中的歐姆電極形成區(qū)擁有導(dǎo)電區(qū)16d的絕緣氧化層16B。
這里，在第五個實施例中，絕緣氧化層16B的厚度也是由對絕緣膜形成層16A的加熱時間來調(diào)節(jié)的。和第二個實施例一樣，因在絕緣膜形成層16A的下側(cè)形成了氧化防止層20，故絕緣氧化層16B的厚度實際上就是由絕緣膜形成層16A的膜厚來調(diào)節(jié)了。結(jié)果是，對對包括絕緣柵極的元件的工作特性影響很大的絕緣氧化層16B的厚度的控制能力就大大地提高了。
其次，如圖18(a)所示，先除去氧化保護膜41B，再例如利用濺射法，形成將膜厚約50nm的鈦和鉑、膜厚約200nm的金疊層起來而形成的柵電極形成膜。接著，再利用光刻法和干蝕刻法對已沉積的柵電極形成膜進行所規(guī)定的圖案化，而由柵電極形成膜形成柵電極17。
其次，如圖18(b)所示，例如利用濺射法，在絕緣氧化層16B及導(dǎo)電區(qū)16d上，疊層膜厚約20nm的鈦和膜厚約200nm的鋁。接著，再利用光刻法和干蝕刻法，先對已沉積的金屬膜進行所規(guī)定的圖案化，再進行熱處理，而由金屬膜形成和導(dǎo)電區(qū)16d保持歐姆接觸的源漏電極18。
因此，在第五個實施例所涉及的HEMT的制備方法下，在通過熱氧化而由絕緣膜形成層16A形成絕緣氧化層16B之際，是在用氧化保護膜41B將絕緣膜形成層16A中的歐姆電極形成區(qū)遮蓋起來的狀態(tài)下來形成絕緣氧化層16B的。這樣，絕緣膜形成層16A中的歐姆電極形成區(qū)就不會被氧化，而作為具有良好的電氣特性的導(dǎo)電區(qū)16d留下來了，故源漏電極18就形成為一接觸電阻很小的好歐姆電極。
需提一下，在第五個實施例中，保護膜41A用的是硅。不僅如此，只要是能夠防止氮化物系半導(dǎo)體層氧化的材料就可以代替硅來用。例如，可用氧化硅或者氮化硅。
還有，在第五個實施例中，是由用來形成元件隔離膜15的保護膜41A形成遮蓋絕緣膜形成層16A中的導(dǎo)電區(qū)16d的氧化保護膜41B的，但并不限于此。也就是說，在圖17(c)所示的工序下，可由其他部分來形成氧化保護膜41B。其中之一例即為，在用蝕刻元件隔離區(qū)并將其除去的高臺隔離(mesa isolation)法來代替通過氧化外延生長疊層體來形成元件隔離膜15時，有必要重新形成氧化保護膜41B。
還有，在第一個到第五個實施例中，絕緣氧化層16B用的是氮化鎵(GaN)。但并不限于此，只要是能形成質(zhì)量良好的氧化層的即所謂的氮化鎵系半導(dǎo)體，就可以用來形成絕緣氧化層16B，例如氮化鋁鎵、氮化銦鎵(InGaN)或者氮化銦鋁鎵(InAlGaN)等。
還有，是通過熱氧化絕緣膜形成層16A來形成絕緣氧化層16B的。不僅如此，只要是能夠形成具有良好的絕緣性的好氧化膜之法就行。例如，可通過對絕緣膜形成層16A的離子注入或者等離子摻雜等來形成絕緣氧化層16B。
還有，在第四個實施例以外的每一個實施例中，是通過氧化整個絕緣膜形成層16A來形成絕緣氧化層16B的。不僅如此，也可氧化絕緣膜形成層16A的上側(cè)部分，讓氮化鎵留在下部。再就是，在第四個實施例中，是借助氧化而讓絕緣氧化層16B的厚膜部分16c到達絕緣膜形成層16A的下部的，不僅如此，也可讓氮化鎵留在下部。
還有，是讓由氮化鎵形成的絕緣膜形成層16A形成在由氮化鋁鎵形成的載流子供給層14之上的，不僅如此，還可以使該載流子供給層14的厚度厚一些，并選擇性地僅氧化其上部，而由載流子供給層14本身形成絕緣氧化層16B。
還有，具有絕緣柵極的半導(dǎo)體器件，采用的是溝道層13用氮化鎵、載流子供給層14用n型氮化鋁鎵的HEMT，也可以代替它，采用例如利用了氮化鎵、氮化鋁鎵、氮化銦鎵或者氮化銦鋁鎵等的HEMT或者FET。只不過是，當(dāng)它為HEMT時，通常是載流子供給層14使用帶隙比溝道層13的帶隙還大的材料。如眾所知，對氮化鎵系化合物半導(dǎo)體來說，當(dāng)它的組成成分中含有鋁(Al)以后，該半導(dǎo)體的帶隙就變大；而當(dāng)它的組成成分中含有銦(In)以后，該半導(dǎo)體的帶隙就變小。
還有，襯底11用了碳化硅，不僅如此，只要是由III-V族氮化物半導(dǎo)體形成的溝道層13等能夠進行外延生長的襯底就行，例如，可用氮化鎵或者藍寶石(Al2O3)等來代替碳化硅。
還有，柵電極17及源漏電極18并不限于上述金屬。
還有，柵電極17及源漏電極18的形成順序之先后不是死的，哪一個先哪一個后都行。
還有，元件隔離膜15是通過選擇性地氧化由氮化物半導(dǎo)體形成的外延生長疊層體而形成的，不僅如此，還可以用蝕刻元件隔離部分并將它除去的高臺隔離法來形成元件隔離膜15。
還有，可以通過所謂的剝離法(lift-off method)，即先形成在開口具有源漏電極形成區(qū)的光罩圖案，再在光罩圖案上沉積金屬膜以把開口填起來，然后將抗蝕圖案除去，這樣來形成源漏電極18。以此來代替對已沉積的金屬膜圖案化來形成源漏電極18。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體器件及其制備方法，因形成在第一氮化物半導(dǎo)體層之上的絕緣氧化層，是該第一氮化物半導(dǎo)體層上的第二氮化物半導(dǎo)體層自身被氧化后而形成的，故該絕緣氧化層的質(zhì)量很好且該絕緣氧化層和其下側(cè)的第一氮化物半導(dǎo)體層相接的界面處也極其干凈。結(jié)果是，可防止形成在絕緣氧化層上的柵電極中發(fā)生漏電流，使電壓特性不再受肖特基特性的限制，故可制成擊穿電壓高、電流驅(qū)動能力也高的絕緣柵極型半導(dǎo)體器件。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其中包括形成在襯底上的第一氮化物半導(dǎo)體層；由形成在上述第一氮化物半導(dǎo)體層上的第二氮化物半導(dǎo)體層被氧化后而形成的絕緣氧化層；以及形成在上述絕緣氧化層上的柵電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的半導(dǎo)體器件，其中上述第一氮化物半導(dǎo)體層的氧化速度比上述第二氮化物半導(dǎo)體層的氧化速度小。
3.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的半導(dǎo)體器件，其中上述第一氮化物半導(dǎo)體層和上述第二氮化物半導(dǎo)體層使用相同的材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的半導(dǎo)體器件，其中上述第一氮化物半導(dǎo)體層中含有鋁。
5.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的半導(dǎo)體器件，其中還包括形成在上述襯底和上述第一氮化物半導(dǎo)體層之間且由其帶隙比上述第一氮化物半導(dǎo)體層的小的第三氮化物半導(dǎo)體形成的能動層。
6.根據(jù)權(quán)利要求第1項到第5項中任一項所述的半導(dǎo)體器件，其中還包括形成在上述第一氮化物半導(dǎo)體層和上述絕緣氧化層之間且由其氧化速度比上述第二氮化物半導(dǎo)體層的小的第四氮化物半導(dǎo)體形成的氧化防止層。
7.根據(jù)權(quán)利要求第6項所述的半導(dǎo)體器件，其中上述氧化防止層由氮化鋁形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的半導(dǎo)體器件，其中還包括形成在上述絕緣氧化層和上述柵電極之間的絕緣膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求第8項所述的半導(dǎo)體器件，其中上述絕緣膜由氧化硅膜或者氮化硅膜構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的半導(dǎo)體器件，其中還包括形成在上述第一氮化物半導(dǎo)體層靠柵電極長度方向一側(cè)的那一區(qū)域的源漏電極，且上述絕緣氧化層，在上述柵電極和上述源電極間以及上述柵電極和上述漏電極間這二者中之至少一個中，擁有厚度比上述柵電極下側(cè)的那一部分的厚度還厚的厚膜部分。
11.一種半導(dǎo)體器件的制備方法，其中包括在襯底上形成第一氮化物半導(dǎo)體層的第一道工序；先在上述第一氮化物半導(dǎo)體層上形成第二氮化物半導(dǎo)體層，再將已形成的第二氮化物半導(dǎo)體層氧化，而由上述第二氮化物半導(dǎo)體層形成絕緣氧化層的第二道工序；在上述絕緣氧化層上形成柵電極的第三道工序；及通過選擇性地對上述絕緣氧化層靠柵電極長度方向一側(cè)的那一區(qū)域進行蝕刻，而在上述絕緣氧化層上形成開口，再在已形成的開口上形成源漏電極的第四道工序。
12.根據(jù)權(quán)利要求第11項所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其中上述第一氮化物半導(dǎo)體層的氧化速度比上述第二氮化物半導(dǎo)體層的氧化速度小。
13.根據(jù)權(quán)利要求第11項所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其中上述第一氮化物半導(dǎo)體層和上述第二氮化物半導(dǎo)體層使用相同的材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求第11項所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其中在上述第一道工序之前，還包括在上述襯底上形成由其帶隙比上述第一氮化物半導(dǎo)體層的小的第三氮化物半導(dǎo)體形成的能動層的工序。
15.根據(jù)權(quán)利要求第11項所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其中在上述第一道工序和上述第二道工序之間，還包括在上述第一氮化物半導(dǎo)體層上形成由其氧化速度比上述第二氮化物半導(dǎo)體層的小的第四氮化物半導(dǎo)體形成的氧化防止層。
16.根據(jù)權(quán)利要求第15項所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其中上述氧化防止層中含有鋁。
17.根據(jù)權(quán)利要求第11項所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其中在上述第二道工序和上述第三道工序之間，還包括在上述絕緣氧化層上形成絕緣膜的工序；且上述第四道工序，包括使上述絕緣膜中形成上述源漏電極的那一區(qū)域形成一開口的工序。
18.根據(jù)權(quán)利要求第17項所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其中上述絕緣膜由氧化硅膜或者氮化硅膜構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求第11項所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其中上述第二道工序，包括在上述第二氮化物半導(dǎo)體層中至少形成上述柵電極的那一區(qū)域形成上述絕緣氧化層的工序，和通過選擇性地氧化形成上述柵電極的區(qū)域和形成上述源漏電極中之漏電極的區(qū)域之間的那一區(qū)域，而對上述絕緣氧化層形成其厚度比上述絕緣氧化層還厚的厚膜部分的工序。
20.根據(jù)權(quán)利要求第11項到第19項中之任一項所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其中上述第一氮化物半導(dǎo)體層中含有鋁。
21.一種半導(dǎo)體器件的制備方法，其中包括在襯底上形成第一氮化物半導(dǎo)體層的第一道工序；在上述第一氮化物半導(dǎo)體層上形成第二氮化物半導(dǎo)體層的第二道工序；在上述第二氮化物半導(dǎo)體層上的歐姆電極形成區(qū)形成氧化保護膜的第三道工序；以上述氧化保護膜為屏蔽并氧化上述第二氮化物半導(dǎo)體層，而在上述第二氮化物半導(dǎo)體層中上述歐姆電極形成區(qū)以外的那一區(qū)域上形成絕緣氧化層的第四道工序；除去上述氧化保護膜后，再在上述第二氮化物半導(dǎo)體層的上述歐姆電極形成區(qū)上形成歐姆電極的第五道工序；及在上述絕緣氧化層上選擇性地形成柵電極的第六道工序。
22.根據(jù)權(quán)利要求第21項所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其中上述氧化保護膜由硅形成。
23.根據(jù)權(quán)利要求第21項所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其中上述氧化保護膜為絕緣膜。
24.根據(jù)權(quán)利要求第21項所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其中在上述第二道工序和上述第三道工序之間，還包括在上述第二氮化物半導(dǎo)體層上形成覆蓋該第二氮化物半導(dǎo)體層的元件形成區(qū)的保護膜的工序和通過以所形成的保護膜為屏蔽并氧化上述第一氮化物半導(dǎo)體層和第二氮化物半導(dǎo)體層，而在上述元件形成區(qū)的周邊部分形成元件隔離膜的工序，且上述第三道工序還包括由上述保護膜形成上述氧化保護膜的工序。
25.根據(jù)權(quán)利要求第21項到第24項中之任一項所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其中在上述第一道工序之前，還包括在上述襯底上形成由其帶隙比上述第一氮化物半導(dǎo)體層的小的第三氮化物半導(dǎo)體形成的能動層的工序。
26.根據(jù)權(quán)利要求第21項到第24項中之任一項所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其中在上述第一道工序和上述第二道工序之間，還包括在上述第一氮化物半導(dǎo)體層上形成由其氧化速度比上述第二氮化物半導(dǎo)體層的小的第四氮化物半導(dǎo)體形成的氧化防止層。
27.根據(jù)權(quán)利要求第26項所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其中上述氧化防止層中含有鋁。
28.根據(jù)權(quán)利要求第21項到第24項中之任一項所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其中上述第一氮化物半導(dǎo)體層中含有鋁。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件及其制備方法,在由碳化硅形成的襯底11上,依次形成緩和層12;由氮化鎵形成且在其上部形成了2維電子氣體層的溝道層13;以及由n型氮化鋁鎵形成且將載流子供到溝道層13的載流子供給層14。在由元件隔離膜15包圍起來的元件形成區(qū),有選擇地形成由在載流子供給層14上生長的氮化鎵形成的半導(dǎo)體層氧化而成的絕緣氧化層16B,再在絕緣氧化層16B上形成柵電極17。
文檔編號H01L29/20GK1372327SQ0210525
公開日2002年10月2日 申請日期2002年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月27日
發(fā)明者西井勝則, 井上薰, 松野年伸, 池田義人, 正戶宏幸 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社