基于III族氮化物的半导体构件制造技术

本实用新型专利技术涉及基于III族氮化物的半导体构件。所公开的实施例涉及具有一个或多个沟槽的半导体构件。根据一种实施例，半导体构件包含在半导体材料体之上的多个化合物半导体材料层以及延伸到该多个化合物半导体材料层之内的第一及第二填充沟槽。第一沟槽具有第一及第二侧壁和底面以及在第一及第二侧壁之上的第一电介质内衬，而第二沟槽具有第一及第二侧壁和底面以及在第二沟槽的第一及第二侧壁之上的第二电介质内衬。

【技术实现步骤摘要】

本技术一般地涉及电子学，并且更特别地涉及基于III族氮化物的半导体构件。
技术介绍
过去，半导体工业使用各种不同的器件结构以及形成半导体器件的方法，例如，二极管、肖特基二极管、场效应晶体管(FET)、高电子迀移率晶体管(HEMT)等。诸如二极管、肖特基二极管和FET之类的器件典型地由硅衬底制造。基于硅的半导体器件的缺点包括低击穿电压、过大的反向漏电流、大的正向电压降、偏低的开关特性、大功率密度以及高制造成本。要克服这些缺点，半导体制造商已经转向用例如III族-N半导体衬底、II1-V族半导体衬底、I1-V族I半导体衬底等化合物半导体衬底来制造半导体器件。尽管这些衬底已经提高了器件的性能，它们是脆性的并且会增加制造成本。典型地，化合物半导体衬底包含多个半导体材料层。例如，化合物半导体衬底可以包含衬底层、成核层、缓冲层、沟道层和应变层。这些结构的缺点在于在层间的界面处的施主使漏电流增加若干数量级。在衬底层为硅的实施例中，在硅与成核层的界面处的反型沟道导致对半导体管芯的侧壁的漏电。包含用于降低由与半导体管芯的外周缘接触的金属导致的漏电流的隔离植入物的III族-N化合物半导体材料已经在Jenn Hwa Huang等人的且于2013年4月25日公布的美国专利申请公开N0.2013/0099324 A1进行了描述。因此，拥有用于制造用来抑制漏电流并提高由化合物半导体衬底制成的半导体构件的性能和可制造性的半导体构件的结构和方法将是有利的。对于实施的成本效益高的结构和方法将是更有利的。
技术实现思路
本技术的一个目的是拥有包含III族氮化物半导体材料且具有电场截止层的半导体构件。根据本技术的一种实施例，本技术提供了一种基于III族氮化物的半导体构件，包含:具有表面的半导体材料；在半导体材料上的电场截止层；在电场截止层上的第一 III族氮化物材料层；多个沟槽，其中该多个沟槽中的每个沟槽都延伸穿过第一 III族氮化物材料层、电场截止层，并进入半导体材料，并且其中该多个沟槽中的每个沟槽都具有底面和相对的侧壁；至少在该多个沟槽中的第一沟槽的相对侧壁上的，在该多个沟槽中的第二沟槽的相对侧壁上的，以及在该多个沟槽中的第二沟槽的底面上的绝缘材料层；以及在该多个沟槽中的第一沟槽内的以及在该多个沟槽中的第二沟槽内的沟槽填充材料。优选地，基于III族氮化物的半导体构件包含:半导体材料体(body ofsemiconductor material);以及在半导体材料体上的成核层。优选地，电场截止层与半导体材料接触，并且III族氮化物半导体材料层与电场截止层接触。优选地，在该多个沟槽中的第一沟槽的相对侧壁上的以及在该多个沟槽中的第二沟槽的相对侧壁上的绝缘材料层包括氮化招或氮化娃之一。优选地，在该多个沟槽中的第一沟槽内的以及在该多个沟槽中的第二沟槽内的沟槽填充材料包括导电材料或电绝缘材料之一。优选地，在该多个沟槽中的第一沟槽内的沟槽填充材料与半导体材料接触。优选地，绝缘材料层与该多个沟槽中的第一沟槽的底面接触。优选地，在该多个沟槽中的第一沟槽以及该多个沟槽中的第二沟槽的底面和相对侧壁上的绝缘材料层包括氮化铝或氮化硅之一。优选地，基于III族氮化物的半导体构件还包括形成于应变层之上的控制电极和第一及第二载流电极以及形成于第一载流电极或第二载流电极之一与在该多个沟槽中的第一沟槽内的沟槽填充材料之间的电互连。根据本技术的另一种实施例，本技术提供了一种基于III族氮化物的半导体构件，包含:半导体材料；在半导体材料之上的电场截止层；在电场截止层上的多个化合物半导体材料层；延伸穿过该多个化合物半导体材料层和电场截止层的第一沟槽，第一沟槽具有第一及第二侧壁和底面；延伸穿过该多个化合物半导体材料层和电场截止层的第二沟槽，第二沟槽具有第一及第二侧壁和底面；在第一沟槽的第一及第二侧壁以及第二沟槽的底面和第一及第二侧壁上的绝缘材料；在第一及第二沟槽内的沟槽填充材料；以及在位于第一及第二沟槽之间的该多个化合物半导体材料层之上的控制电极和第一及第二载流电极。优选地，该多个化合物半导体材料层包含:在半导体材料上的氮化铝层；在氮化铝层上的III族-N半导体材料层；在III族-N半导体材料层上的氮化镓层；以及在氮化镓层上的氮化铝镓层。优选地，半导体材料包含:半导体材料体；以及在半导体材料体上的成核层。优选地，电场截止层在半导体材料体与该多个化合物半导体材料层的第一层之间且与它们接触。优选地，在第一及第二沟槽内的沟槽填充材料包括在第一及第二沟槽内的掺杂多晶硅或氧化物之一。优选地，基于III族氮化物的半导体构件还包含在第一沟槽的底面上的绝缘材料。优选地，在第一及第二沟槽内的沟槽填充材料包括在第一及第二沟槽内的掺杂多晶硅，并且其中在第一沟槽内的掺杂多晶硅与半导体材料接触。优选地，到沟槽填充材料的第一载流电极或第二载流电极之一处于第一沟槽内。根据本技术的另一种实施例，本技术提供了一种半导体构件，包含:半导体材料；形成于半导体材料上的电场截止层；在电场截止层之上的多个化合物半导体材料层；延伸到该多个化合物半导体材料层和电场截止层之内的第一填充沟槽及第二填充沟槽，其中第一填充沟槽包含第一及第二侧壁和底面，以及在第一及第二侧壁之上的第一电介质内衬，并且其中第二填充沟槽包含第一及第二侧壁和底面以及在第二填充沟槽的第一及第二侧壁之上的第二电介质内衬；以及在该多个化合物半导体材料层之上的源电极、漏电极和栅电极。优选地，第二电介质内衬在第二填充沟槽的底面之上，并且填充所述第一填充沟槽及所述第二填充沟槽的沟槽填充材料包括多晶硅，其中该多晶硅与半导体材料接触。优选地，半导体构件还包含用于将源电极或漏电极之一连接至第一填充沟槽内的沟槽填充材料的电互连。【附图说明】本技术根据下面结合附图进行的详细描述将变得更好理解，在附图中相同的附图标记指示相同的元件，并且在附图中:图1是根据本技术的一种实施例的在制造过程中的半导体构件的截面图；图2是图1的半导体构件在后一制造阶段的截面图；图3是根据本技术的另一种实施例的图1的半导体构件在后一制造阶段的截面图；图4是图3的半导体构件在后一制造阶段的截面图；图5是图4的半导体构件在后一制造阶段的截面图；图6是图5的半导体构件在后一制造阶段的截面图；图7是根据本技术的另一种实施例的半导体构件的截面图；图8是图7的半导体构件在后一制造阶段的截面图；图9是图8的半导体构件在后一制造阶段的截面图；图10是图9的半导体构件在后一制造阶段的截面图；图11是图10的半导体构件在后一制造阶段的截面图；图12是根据本技术的另一种实施例的在制造过程中的半导体构件的截面图；图13是根据本技术的另一种实施例的在制造过程中的半导体构件的截面图；图14是图13的半导体构件在后一制造阶段的截面图；图15是图14的半导体构件在后一制造阶段的截面图；图16是图15的半导体构件在后一制造阶段的截面图；图17是根据本技术的另一种实施例的在制造过程中的半导体构件的截面图；图18是根据本技术的另一种实施例的在制造过程中的半导体构件的截面图；图19是根据本技术的另一种实施例的在制造过程中的半导体构件的截面图；图20是图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于III族氮化物的半导体构件，其特征在于包含：具有表面的半导体材料；在所述半导体材料上的电场截止层；在所述电场截止层上的第一III族氮化物材料层；多个沟槽，其中所述多个沟槽中的每个沟槽都延伸穿过所述第一III族氮化物材料层、所述电场截止层，并进入所述半导体材料内，并且其中所述多个沟槽中的每个沟槽都具有底面和相对的侧壁；至少在所述多个沟槽的第一沟槽的所述相对侧壁上的、在所述多个沟槽的第二沟槽的所述相对侧壁上的，以及在所述多个沟槽的所述第二沟槽的所述底面上的绝缘材料层；以及在所述多个沟槽的所述第一沟槽和所述多个沟槽的所述第二沟槽内的沟槽填充材料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B·帕德玛纳伯翰，C·刘，A·萨利，P·莫恩斯，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国;US