专利名称：化合物半导体器件及其制造方法
技术领域：
下文中公开的实施方案涉及化合物半导体器件以及用于制造化合物半导体器件的方法。
背景技术：
近年来，已经作出了积极的努力来开发设置有GaN层和AlGaN层的电子器件(化合物半导体器件)，其中GaN层和AlGaN层按所述顺序形成在衬底上，以将GaN层用作电子传输层。这样的化合物半导体器件的一个例子是GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)。将GaN基HEMT用作电源逆变器的开关可以实现降低导通电阻和提高耐受电压两者。与Si基晶体管相比，HEMT还能够降低备用功耗以及提高操作频率。因此，可以降低逆变器的开光 损失和功耗。另外，就具有相似性能的晶体管而目，GaN基HEMT的尺寸可以比Si基晶体管制得更小。在其GaN层用作电子传输层并且其AlGaN层用作电子供给层的GaN基HEMT中，由于AlGaN与GaN之间的晶格常数差，所以在AlGaN中出现应变。这引起压电极化并且生成高浓度二维电子气(2DEG)。相应地，该GaN基HEMT应用于高功率设备。然而，难以制造结晶度优异的GaN衬底。为此，传统上，在大多数情况下，通过异质外延在Si衬底、蓝宝石衬底或SiC衬底上形成GaN层、AlGaN层和其他层。特别地，容易以低成本获得Si衬底来作为大直径高品质衬底。相应地，已经积极地研究了具有生长在Si衬底上的GaN层和AlGaN层的结构。然而，GaN层、AlGaN层和Si衬底具有显著不同的热膨胀系数。另外，GaN层和AlGaN层的外延需要高温处理。相应地，在这样的高温处理时，由于不同的热膨胀系数，所以在Si衬底中可能发生翘曲、裂纹等。鉴于与不同的热膨胀系数相关的这类问题，已经提出了其中Si晶体生长在蓝宝石衬底上的复合衬底。然而，难以在蓝宝石衬底上面生长优异的Si晶体。另外，与氮化物半导体与Si之间的热膨胀系数差相比，蓝宝石与Si具有较大的热膨胀系数差。因此，复合衬底中更有可能发生翘曲或裂纹。对于Si衬底结合到蓝宝石衬底的复合衬底，也是这样的。[文献I]日本公开特许公报号2005-235989[文献2]日本公开特许公报号11-214798[文献3]日本特许号4126863[文献4]日本公开特许公报号2010-161359
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能够防止因材料之间的热膨系数差而产生的翘曲等的化合物半导体器件以及一种用于制造该化合物半导体器件的方法。根据实施方案的一个方面，提供一种化合物半导体器件，其包括衬底；形成在衬底上的电子传输层；和形成在电子传输层上的电子供给层。在衬底的表面上以混合方式存在与电子传输层相比具有较小热膨胀系数的一个或更多个第一区域以及与电子传输层相比具有较大热膨胀系数的一个或更多个第二区域。根据实施方案的另一方面，提供一种用于制造化合物半导体器件的方法，其包括在衬底上形成电子传输层；以及在电子传输层上形成电子供给层。在衬底的表面上 以混合方式存在与电子传输层相比具有较小热膨胀系数的一个或更多个第一区域以及与电子传输层相比具有较大热膨胀系数的一个或更多个第二区域。
图1A、1B、1C、ID是示出根据第一实施方案的GaN基HEMT的结构的示意图；图2A、2B、2C、2D、2E、2F是示出大热膨胀系数区域和小热膨胀系数区域的阵列实例的不意图；图3A、3B、3C、3D是示出大热膨胀系数区域和小热膨胀系数区域的平面形状的实例的不意图；图4A、4B是示出了根据第二实施方案的GaN基HEMT的结构的示意图；图5A、5B、5C、5D、5E是按照步骤的顺序示出用于制造根据第二实施方案的GaN基HEMT的方法的横截面视图；图5F、5G、5H是按照图5A、5B、5C、5D、5E的步骤之后的步骤的顺序示出用于制造GaN基HEMT的方法的横截面视图；图6是不出第二实施方案的一个修改实施例的横截面视图；图7是示出根据第三实施方案的GaN基HEMT的结构的示意图；图8A、8B、8C、8D是按照步骤的顺序示出用于制造根据第三实施方案的GaN基HEMT的方法的横截面视图；图9A、9B、9C、9D是按照步骤的顺序示出用于制造根据第四实施方案的GaN基HEMT的方法的横截面视图；图9E、9F、9G是按照图9A、9B、9C、9D的步骤之后的步骤的顺序示出用于制造GaN基HEMT的方法的横截面视图；图10是示出第四实施方案的修改实施例的横截面视图；图11A、11B是示出根据第五实施方案的GaN基HEMT的结构的示意图；图12是示出高功率放大器的外部视图的一个实施例的示意图；以及图13A、13B是示出电源设备的示意图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图对实施方案进行具体描述。(第一实施方案)首先，将对第一实施方案进行描述。图1A、1B、1C、1D是不出根据第一实施方案的GaN基HEMT (化合物半导体器件)的结构的示意图。在第一实施方案中，如图IA所不，电子传输层2形成在衬底I上,并且电子供给层3形成在电子传输层2上。此外，栅电极4g、源电极4s和漏电极4d形成在电子供给层3上，使得栅电极4g夹在源电极4s与漏电极4d之间。
在本实施方案中，如图IB所示，在衬底I的表面上以混合方式存在大热膨胀系数区域Ia和小热膨胀系数区域lb，所述大热膨胀系数区域Ia包含与组成电子传输层2的物质相比具有较大热膨胀系数的物质，并且所述小热膨胀系数区域Ib包含与组成电子传输层2的物质相比具有较小热膨胀系数的物质。在如上所述构造的本实施方案中，当通过高温外延形成电子传输层2时，张应力在每个大热膨胀系数区域Ia与电子传输层2之间的结合面上侧上作用于电子传输层2，而压应力在每个小热膨胀系数区域Ib与电子传输层2之间的结合面上侧上作用于电子传输层2。结果，这些应力彼此抵消。同样地，压应力在每个大热膨胀系数区域Ia与电子传输层2之间的结合面下侧作用于衬底1，而张应力在每个小热膨胀系数区域Ib与电子传输层2之间的结合面下侧作用于衬底I。结果，这些应力也彼此抵消。相应地，即使通过高温外延形成电子传输层2，此时衬底I中也不可能出现翘曲、裂纹等。注意，大热膨胀系数区域Ia和小热膨胀系数区域Ib的构造不限于此。例如，如图 IC所示，可以在大热膨胀系数衬底材料Ic的表面上形成暴露与电子传输层2相比具有较大热膨胀系数的大热膨胀系数衬底材料Ic的开口，并且与电子传输层2相比具有较小热膨胀系数的小热膨胀系数衬底材料Id可以结合到大热膨胀系数衬底材料lc。作为一个替代方案，如图ID所示，其中形成有暴露小热膨胀系数衬底材料Id的开口的大热膨胀系数衬底材料Ic可以结合到小热膨胀系数衬底材料Id的表面。图IC和ID示出沿着图IB中的线I-I观察的横截面。尽管在图IB所示的示例中，大热膨胀系数区域Ia和小热膨胀系数区域Ib以方格图案的方式布置，但是这些区域的阵列不限于此。例如，如图2A所示，平面形状为方形的小热膨胀系数区域Ib可以以点图案的方式布置，而大热膨胀系数区域Ia可以围绕每个小热膨胀系数区域lb。在这种情况下，如图2C所示，小热膨胀系数衬底材料Id还可以结合到大热膨胀系数衬底材料Ic的表面，或如图2E所示，大热膨胀系数衬底材料Ic可以结合到小热膨胀系数衬底材料Id的表面。图2C和图2E示出沿图2A中的线I-I观察的横截面。另夕卜，如图2B所示，平面形状为方形的大热膨胀系数区域Ia可以以点图案的方式布置，而小热膨胀系数区域Ib可以围绕每个大热膨胀系数区域la。在这种情况下，如图2D所示，小热膨胀系数衬底材料Id可以结合到大热膨胀系数衬底材料Ic的表面，或如图2F所示，大热膨胀系数衬底材料Ic可以结合到小热膨胀系数衬底材料Id的表面。图2D和图2F示出沿图2B中的线II-II观察的横截面。另外，大热膨胀系数区域Ia和小热膨胀系数区域Ib的平面形状不限于此。例如，如图3A所示，小热膨胀系数区域Ib的平面形状可以是规则六边形。作为一个替代方案，如图3B所示，大热膨胀系数区域Ia的平面形状可以是规则六边形。作为另一替代方案，如图3C所示，小热膨胀系数区域Ib的平面形状可以是圆形。作为再一替代方案，如图3D所示，大热膨胀系数区域Ia的平面形状可以是圆形。另外，大热膨胀系数区域Ia与小热膨胀系数区域Ib之间的比不限于此。然而，优选地，大热膨胀系数区域Ia与小热膨胀系数区域Ib之间的比根据电子传输层2、大热膨胀系数区域Ia和小热膨胀系数区域Ib的各个热膨胀系数和厚度等来适当地确定。大热膨胀系数区域Ia和小热膨胀系数区域Ib优选地以不规则的方式布置而不是以规则的方式布置。这是为了在平行于衬底I的表面的各方向上抑制平均热膨胀系数的变化。另外，优选地，大热膨胀系数区域Ia与小热膨胀系数区域Ib之间的比在平行于衬底I的表面的各方向上是均匀的。例如，在每个方向上，所述比相对于其平均值的变化优选地在10 %以内，更优选地在5 %以内，甚至更优选地在3 %以内。如果大热膨胀系数区域Ia和小热膨胀系数区域Ib以规则的方式布置，则布置的节距优选地小。优选地，其中所述区域以最密集的方式布置的方向上的节距是I U m或更小。图2和图3中的每幅图中的方向9对应于每个示例中以最密集的方式布置大热膨胀系数区域Ia和小热膨胀系数区域Ib的方向。(第二实施方案)接下来，将对第二实施方案进行描述。图4A、4B是示出根据第二实施方案的GaN基HEMT(化合物半导体器件)的结构的示意图。在第二实施方案中，如图4A所示，约Iiim至4iim厚(例如3iim厚)的未掺杂i-GaN层12形成在衬底11上，约Inm至30nm厚(例如5nm厚)的未掺杂i-AlGaN层13a 形成在i-GaN层12上，而约3nm至30nm厚(例如30nm厚)的n型n-AlGaN层13b形成在i-AlGaN层13a上。i-AlGaN层13a和n-AlGaN层13b中的Al组成为约0. I至0. 5 (例如0. 2)。n-AlGaN 层 13b 掺有约 I X IO18CnT3 至 I X 102°cm_3(例如 5X IO18CnT3)的 Si。约 2nm至20nm厚(例如IOnm厚)的n型n_GaN层21形成在n-AlGaN层13b上。n_GaN层21掺有约 I X IO18Cm 3 至 I X IO20Cm 3 (例如 5 X IO18Cm 3)的 Si。源电极14s和漏电极14d形成n-GaN层21上。源电极14s和漏电极14d与n_GaN层21具有欧姆接触。源电极14s和漏电极14d包括例如形成在其上的Ti膜和Al膜。n-GaN层21上还形成有覆盖源电极14s和漏电极14d的钝化膜22。例如，形成氮化硅膜作为钝化膜22。在位于源电极14s与漏电极14d之间的钝化膜22部分中形成有用于栅电极的开口22a。另外，穿过开口 22a形成有与n-GaN层21具有肖特基接触的栅电极14g。栅电极14g包括例如形成在其上的Ni膜和Au膜。钝化膜22上面形成有覆盖栅电极14g的钝化膜23。例如，形成氮化硅膜作为钝化膜23。钝化膜22和23中形成有用于外部端子等的连接的开□。在第二实施方案中，如图4A所示，衬底11包括硅衬底材料Ilb和形成在硅衬底材料Ilb上且其中设置开口的蓝宝石衬底材料11a。如将在之后描述的，i-GaN层12用作电子传输层。另外，包含在硅衬底材料Ilb中的硅的热膨胀系数比GaN的热膨胀系数小，而包含在蓝宝石衬底材料Ila中的蓝宝石的热膨胀系数比GaN的热膨胀系数大。就是说，在衬底11的表面上以混合的方式存在包含与GaN相比具有较大热膨胀系数的蓝宝石的大热膨胀系数区域以及包含与GaN相比具有较小热膨胀系数的硅的小热膨胀系数区域。注意，如从衬底11的前表面侧观察的布局例如对应于图4B。就是说，栅电极14g、源电极14s和漏电极14d布置成类似梳齿的平面形状,并且源电极14s和漏电极14d交替设置。换句话说，多个栅电极14g通过栅极互连件24g共同连接，多个源电极14s通过源极互连件24s共同连接，而多个漏电极14d通过漏极互连件24d共同连接。栅电极14g设置在这些源极和漏极之间。可以通过采用如上所述的这种多指状栅极结构来增强输出功率。注意，图4A所示的横截面视图描绘了沿图4B中的线I-I观察的横截面。另外，有源区域30包括i-GaN层12、i-AlGaN层13a、n-AlGaN层13b等。每个有源区域30的外围通过离子注入、台面蚀刻等限定为无源区域。在如上所述配置的第二实施方案中，在i-GaN层12与i_AlGaN层13a之间的异质结界面处产生由于压电极化导致的高浓度载流子。就是说，在i-GaN层12与i-AlGaN层13a的界面附近通过由于晶格失配而产生的压电效应诱发电子。结果，产生二维电子气层(2DEG)，并且该层用作电子传输层(通道)。另外，i-AlGaN层13a和n-AlGaN层13b用作电子供给层。另外，在第二实施方案中，如上所述，在衬底11的表面上以混合方式存在包含与GaN相比具有较大热膨胀系数的蓝宝石的大热膨胀系数区域以及包含与GaN相比具有较小热膨胀系数的硅的小热膨胀系数区域。因此，与第一实施方案相似，尽管通过高温外延形成用作电子传输层的i-GaN层12，在通过高温外延形成用作电子传输层的i-GaN层12时也可以防止衬底11产生翘曲、裂纹等。接下来，将对用于制造根据第二实施方案的GaN基HEMT (化合物半导体器件)的方法进行描述。图5A和5B是按照步骤的顺序示出用于制造根据第二实施方案的GaN基HEMT (化合物半导体器件)的方法的横截面视图。
首先，如图5A所示，将蓝宝石衬底材料Ila结合到硅衬底材料Ilb上。在此结合中，进行例如热粘附。注意，硅衬底材料Ilb的表面上可存在自然氧化膜。然后，如图5B所示，在蓝宝石衬底材料Ila上形成暴露其中待形成开口的区域的抗蚀剂图案26。其后，如图5C所示，通过使用抗蚀剂图案26作为掩模来进行蚀刻例如湿法蚀刻，以在蓝宝石衬底材料Ila中形成暴露硅衬底材料Ilb的多个部分的开口。如果在硅衬底材料Ilb的表面上存在自然氧化膜，则在此开口形成时移除暴露在蓝宝石衬底材料Ila的开口中的自然氧化膜部分。然后，如图所示，移除抗蚀剂图案26。由此，可以获得衬底11。接着，如图5E所示，i-GaN层12形成在衬底11上，并且如图5F所示，i_AlGaN层13a、n-AlGaN 层 13b 和 n-GaN 层 21 形成在 i-GaN 层 12 上。i-GaN 层 12、i-AlGaN 层 13a、n-AlGaN层13b和n-GaN层21通过晶体生长方法如金属有机物气相外延(MOVPE)法来形成。在这种情况下，这些层可以通过选择原料气来连续形成。例如，可以使用三甲基铝(TMA)和三甲基镓(TMG)分别作为铝(Al)和镓(Ga)的原料。例如，可以使用氨(NH3)作为氮(N)的原料。例如，可以使用硅烷(SiH4)作为包含在n-AlGaN层13b和n_GaN层21中作为杂质的硅(Si)的原料。i-GaN层12、i-AlGaN层13a、n-AlGaN层13b和n_GaN层21包含氮化物半导体。在本实施方案中，在衬底11的表面上以混合方式存在包含与GaN相比具有较大热膨胀系数的蓝宝石的大热膨胀系数区域以及包含与GaN相比具有较小热膨胀系数的硅的小热膨胀系数区域。结果，在形成这些氮化物半导体层时可以防止衬底11产生翘曲、裂纹等。在形成n-GaN层21之后，通过例如剥离方法在n_GaN层21上形成源电极14s和漏电极14d，如图5G所示。在形成源电极14s和漏电极14d时，形成用于在其中待形成源电极14s和漏电极14d的区域中产生开口的抗蚀剂图案。此外，气相沉积Ti和Al，然后与抗蚀剂图案一起移除附着到抗蚀剂图案上的Ti和Al。然后，在氮气氛中，在400°C至1000°C (例如，600°C )进行热处理，以形成欧姆接触。接下来，如图5H所示，在n-GaN层21上形成钝化膜22，以覆盖源电极14s和漏电极14d。通过例如等离子体CVD(化学气相沉积)法形成氮化硅膜作为钝化膜22。其后，形成暴露其中待形成开口 22a的区域的抗蚀剂图案。接着，利用抗蚀剂图案进行蚀刻，以在钝化膜22中形成开口 22a。然后，通过剥离方法形成适于通过开口 22a与n-GaN层21具有接触的栅电极14g。在形成栅电极14g时，在移除形成开口 22a时所述使用的抗蚀剂图案后，形成用于在其中形成有栅电极14g的区域中产生开口的新抗蚀剂图案。另外，气相沉积Ni和Au，然后与抗蚀剂图案一起移除附着到抗蚀剂图案上的Ni和Au。其后，在钝化膜22上形成钝化膜23，以覆盖栅电极14g。通过例如等离子体CVD法形成氮化硅膜作为钝化膜23。接着，形成用于共同连接多个栅电极14g的栅极互连件24g、用于共同连接多个源电极14s的源极互连件24s、用于共同连接多个漏电极14d的漏极互连件24d等(见图4B)。由此，可以获得具有图4A、4B所示的结构的GaN基HEMT。注意，如图6所示，可以在n-GaN层21中设置用于源电极14s和漏电极14d的开口，并且源电极14s和漏电极14d可以形成为与n-AlGaN层13b具有接触。在这种情况下，开口的深度可以为使n-GaN层21的一部分保持在其中或者可以从开口移除n-AlGaN层13b的一部分。就是说，开口的底面不一定需要与n-GaN层21的下表面齐平。(第三实施方案)接下来，将对第三实施方案进行描述。图7是示出根据第三实施方案的GaN基HEMT(化合物半导体器件)的结构的示意图。在第三实施方案中，如图7所示，蓝宝石衬底材料I Ia的开口内部形成有用于覆盖硅衬底材料Ilb的暴露部分的缓冲层31。例如，使用约IOnm至300nm厚(例如，IOOnm厚)的AlN层或AlGaN层作为缓冲层31。其余的配置与第二实施方案相同。根据如上所述配置的第三实施方案，通过缓冲层31来减轻硅衬底材料Ilb与i-GaN层12之间的应变等。这使得i-GaN层12的结晶性甚至更优异。接下来，将对用于制造根据第三实施方案的GaN基HEMT (化合物半导体器件)的方法进行描述。图8A至8D是按照步骤的顺序示出用于制造根据第三实施方案的GaN基HEMT (化合物半导体器件)的方法的横截面视图。首先，如图8A所示，以与第二实施方案中的方式相同的方式实施直到在蓝宝石衬底材料Ila中形成开口的处理步骤。然后，如图8B所示，在被制造的HEMT的整个表面上面形成缓冲层31。缓冲层31通过晶体生长方法如MOVPE法形成。其后，如图8C所示，移除剩余的抗蚀剂图案26和缓冲层31，而保留在蓝宝石衬底材料Ila的开口内的缓冲层31部分。由此，可以获得衬底11。其后，如图8D所示，以与第二实施方案中的方式相同的方式实施从形成i-GaN层12直到形成钝化膜23的处理步骤。接着，形成用于共同连接多个栅电极14g的栅极互连件24g、用于共同连接多个源电极14s的源极互连件24s、用于共同连接多个漏电极14d的漏极互连件24d等。由此，可以获得具有图7所示的结构的GaN基HEMT。(第四实施方案)接下来，将对第四实施方案进行描述。这里，将对GaN基HEMT (化合物半导体器件)的结构以及用于制造GaN基HEMT的方法进行描述。图9A和9B是按照步骤的顺序示出用于制造根据第四实施方案的GaN基HEMT(化合物半导体器件)的方法的横截面视图。首先，如图9A所示，制备其中在蓝宝石衬底材料41a上设置硅衬底材料14b的衬底。可以使用作为蓝宝石上硅(SOS)衬底分布的衬底作为衬底。作为一个替代方案，可以 借助于热粘附等来形成衬底。接下来，如图9B所示，在硅衬底材料41b上形成暴露其中待形成开口的区域的抗蚀剂图案42。其后，如图9C所示，通过使用抗蚀剂图案42作为掩模来进行蚀刻，例如湿法蚀刻，以在硅衬底材料41b中形成暴露蓝宝石衬底材料41a的一部分的开口。然后，如图9D所示，移除抗蚀剂图案42。由此，可以获得衬底41。接下来，如图9E所示，在被制造的HEMT的整个表面上面形成缓冲层43。例如，形成约IOnm至300nm厚(例如，IOOnm厚)的AlN层或AlGaN层作为缓冲层43。其后，如图9F所示，以与第二实施方案中的方式相同的方式在缓冲层43上形成i-GaN层12。另外，如图9G所示，在i-GaN层12上形成i-AlGaN层13a、n_AlGaN层13b和n_GaN层21。缓冲层43通过晶体生长方法如MO VPE方法来形成。可以与缓冲层43 —起连续形成i_GaN层12、i-AlGaN层13a、n-AlGaN层13b和n-GaN层21。在本实施方案中，衬底41的表面上以混合方式存在包含与GaN相比具有较大热膨胀系数的蓝宝石的大热膨胀系数区域以及包含与GaN相比具有较小热膨胀系数的硅的小热膨胀系数区域。结果，在形成这些氮化物半导体层时可以防止衬底41产生翘曲、裂纹等。其后，同样如图9G所示，以与第二实施方案中的方式相同的方式实施从形成源电极14s和漏电极14d直到形成钝化膜23的处理步骤。接着，形成用于共同连接多个栅电极14g的栅极互连件24g、用于共同连接多个源电极14s的源极互连件24s、用于共同连接多个漏电极14d的漏极互连件24d等。由此，可以获得GaN基HEMT。注意，如图10所示，可以省略缓冲层43的形成。(第五实施方案)接下来，将对第五实施方案进行描述。图IlA至IlB是示出根据第五实施方案的GaN基HEMT (化合物半导体器件)的结构的示意图。在第五实施方案中，如图IIA和IlB所示，以与第二实施方案中的方式相同的方式配置HEMT，蓝宝石衬底材料Ila包括设置为在平面图中与栅电极14g重叠的沟道应力调节部51。其余的配置与第二实施方案相同。根据如上所述配置的第五实施方案，防止了在栅电极14g下方立即出现二维电子气层，由此能够进行常闭操作。另外，如图IlB所示，如果蓝宝石衬底材料Ila只包括沟道应力调节部51，则可以使适当的二维电子气层保持在栅电极14g与源电极14s之间以及在栅电极14g与漏电极14d之间，同时防止在栅电极14g下方立即出现二维电子气层。如上所述的第五实施方案的这种配置可以应用于第一、第三和第四实施方案。同样地，图6所示的第二实施方案的修改实施例的配置可以应用于第一、第三、第四和第五实施方案。另外，也可以将电阻器和电容器等制造在衬底11或41上，以形成单片微波集成电路(MMIC)。根据这些实施方案的GaN基HEMT可以用作例如高功率放大器。图12示出高功率放大器的外部视图。在此实施例中，连接至源电极的源极端子81s设置在封装的表面上。另夕卜，连接至栅电极的栅极端子81g和连接至漏电极的漏极端子Sld伸出封装的侧表面之外。根据这些实施方案的GaN基HEMT也可以用在例如电源设备中。图13A是示出PFC(功率因数校正)电路的电路图，而图13B是示出包括图13A中所示的PFC电路的服务器电源(电源设备)的示意图。如图13A所示，PFC电路90设置有连接至与AC电源(AC)连接的二极管电桥91的电容器92。扼流线圈93的一个端子连接至电容器92的一个端子，并且开关元件94的一个端子和二极管96的阳极连接至扼流线圈93的另一个端子。开关元件94对应于上述实施方案中的任一个的HEMT，并且开关元件94的一个端子对应于HEMT的漏电极。另外，开关元件94的另一个端子对应于HEMT的源电极。电容器95的一个端子连接至二极管96的阴极。电容器92的另一个端子、开关元件94的另一个端子以及电容器95的另一个端子接地。DC电源(DC)源自电容器95的两个端子之间。如图13B所示，在组装到服务器电源100等当中后，使用PFC电路90。
也可以配置能够较高速工作、等同或类似于如以上提到的这种服务器电源100的电源设备。另外，可以将等同或类似于开关元件94的开关元件用在开关电源或电子装置中。另外，可以使用这些半导体器件作为用于全桥电源电路(如服务器的电源电路)的部件。在任一种实施方案中，可以使用碳化硅(SiC)衬底、蓝宝石衬底、硅衬底、GaN衬底、GaAs衬底等作为衬底。衬底可以是导电的、半绝缘的或绝缘的。另外，栅电极、源电极和漏电极的结构不限于上述实施方案中提到的结构。例如，这些电极中的每个电极可以由单层组成。另外，用于形成这些电极的方法不限于剥离法。另夕卜，可以跳过形成源电极和漏电极之后的热处理，只要能够得到欧姆特性即可。可以对栅电极进行热处理。每个层的厚度、材料等不限于上述实施方案中提到的厚度、材料等。在下文中，将对本发明的各个方面进行整体描述，作为补充注释。本文中所叙述的所有示例和条件语言意在用于教导的目的，以帮助读者理解本发明以及由本发明人贡献的概念，以促进本领域的发展，并且，本文中所叙述的所有示例和条件语言将解释为不限于这样的具体叙述的示例和条件，说明书中的这样的示例的组织也不涉及描述本发明的优势和劣势。尽管已详细描述了本发明的实施方案，但应当理解，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下对本发明的实施方案进行各种变化、置换和替换。
权利要求
1.一种化合物半导体器件，包括 衬底； 在所述衬底上形成的电子传输层；和 在所述电子传输层上形成的电子供给层， 其中在所述衬底的表面上以混合方式存在与所述电子传输层相比具有较小热膨胀系数的一个或更多个第一区域以及与所述电子传输层相比具有较大热膨胀系数 的一个或更多个第二区域。
2.根据权利要求I所述的化合物半导体器件，所述衬底包括 与所述电子传输层相比具有较小热膨胀系数的第一衬底材料；和 设置在所述第一衬底材料上且与所述电子传输层相比具有较大热膨胀系数的第二衬底材料， 其中在所述第二衬底材料中形成用于暴露出所述第一衬底材料的开口。
3.根据权利要求I所述的化合物半导体器件，所述衬底包括 与所述电子传输层相比具有较大热膨胀系数的第二衬底材料；和 设置在所述第二衬底材料上且与所述电子传输层相比具有较小热膨胀系数的第一衬底材料， 其中在所述第一衬底材料中形成用于暴露出所述第二衬底材料的开口。
4.根据权利要求I所述的化合物半导体器件，其中所述第一衬底材料是硅衬底材料。
5.根据权利要求I所述的化合物半导体器件，其中所述第二衬底材料是蓝宝石衬底材料。
6.根据权利要求I所述的化合物半导体器件，其中所述电子传输层包含氮化物半导体。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的化合物半导体器件，其中所述第一区域和所述第二区域以不规则的方式布置。
8.一种包括化合物半导体器件的电源装置，其中所述化合物半导体器件包括 衬底； 形成在所述衬底上的电子传输层；和 形成在所述电子传输层上的电子供给层， 其中在所述衬底的表面上以混合方式存在与所述电子传输层相比具有较小热膨胀系数的一个或更多个第一区域以及与所述电子传输层相比具有较大热膨胀系数的一个或更多个第二区域。
9.一种包括化合物半导体器件的高功率放大器，其中所述化合物半导体器件包括 衬底； 形成在所述衬底上的电子传输层；和 形成在所述电子传输层上的电子供给层， 其中在所述衬底的表面上以混合方式存在与所述电子传输层相比具有较小热膨胀系数的一个或更多个第一区域以及与所述电子传输层相比具有较大热膨胀系数的一个或更多个第二区域。
10.一种制造化合物半导体器件的方法，所述方法包括在衬底上形成电子传输层；以及 在所述电子传输层上形成电子供给层， 其中在所述衬底的表面上以混 合方式存在与所述电子传输层相比具有较小热膨胀系数的一个或更多个第一区域以及与所述电子传输层相比具有较大热膨胀系数的一个或更多个第二区域。
11.根据权利要求10所述的制造化合物半导体器件的方法，其中所述衬底包括 与所述电子传输层相比具有较小热膨胀系数的第一衬底材料；和 设置在所述第一衬底材料上且与所述电子传输层相比具有较大热膨胀系数的第二衬底材料， 其中在所述第二衬底材料中形成用于暴露出所述第一衬底材料的开口。
12.根据权利要求10所述的制造化合物半导体器件的方法，其中所述衬底包括 与所述电子传输层相比具有较大热膨胀系数的第二衬底材料；和 设置在所述第二衬底材料上且与所述电子传输层相比具有较小热膨胀系数的第一衬底材料， 其中在所述第一衬底材料中形成用于暴露出所述第二衬底材料的开口。
13.根据权利要求10所述的制造化合物半导体器件的方法，其中所述第一衬底材料是硅衬底材料。
14.根据权利要求10所述的制造化合物半导体器件的方法，其中所述第二衬底材料是蓝宝石衬底材料。
15.根据权利要求10所述的制造化合物半导体器件的方法，其中所述电子传输层包含氮化物半导体。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的制造化合物半导体器件的方法，其中所述第一区域和所述第二区域以不规则的方式布置。
全文摘要
本发明提供一种化合物半导体器件及其制造方法，所述化合物半导体器件包括衬底；形成在衬底上的电子传输层；以及形成在电子传输层上的电子供给层，其中在衬底的表面上以混合方式存在与电子传输层相比具有较小热膨胀系数的一个或更多个第一区域以及与电子传输层相比具有较大热膨胀系数的一个或更多个第二区域。
文档编号H01L21/335GK102637735SQ20121003156
公开日2012年8月15日 申请日期2012年2月13日 优先权日2011年2月14日
发明者山田敦史, 清水早苗 申请人:富士通株式会社