互补的横向氮化物晶体管制造技术

一种半导体器件，其包括横向相邻的导电半导体区域的横向延伸叠层，该叠层形成于衬底的支撑表面，以及一种用来制造该器件的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体器件，更特别是涉及功率半导体器件以及用于制备功率半导体器件的方法。
技术介绍
一种典型的半导体制备工艺包括以下步骤在一衬底上沉积和/或生长一层半导体簿膜；然后通过一序列的扩散和沉积的步骤在该半导体簿膜内形成组件。例如，一般是在硅衬底上外延生长出一个硅的薄层，通常该衬底是由对锭进行切割而获得的，并且接着在该簿层中形成PN结从而形成半导体器件的基本部分。依靠该器件，组件可接着通过一序列的沉积和蚀刻的步骤来形成该器件的其他部分。例如，在一个典型的场效应晶体管中，可以通过注入和扩散掺杂来形成沟道区，并且通过生长栅氧化层及沉积并且在一种导电材料上形成图案的方式，在沟道区域旁边形成栅极结构，从而形成栅电极。传统的方法包括掩模的步骤从而形成需要注入的区域。这些掩模是用光刻照相技术形成的，并且经常包括尺寸误差，即使在受到良好控制的工艺中也存在这种情况。典型地，经常开发设计规则来降低这种误差的负面影响。然而，这些设计规则可能会不必要地要求掩模中更大的尺寸从而补偿工艺的误差。因此，器件中的组件可能会比所需要的大，因此比理论上需要消耗更多的材料。此外，通过扩散来形成PN结涉及将具有某一导电性的掺杂注入到具有另一种导电性的半导体中，并且在高温下驱动该半导体从而将该掺杂激活并扩散到预期的深度和横向范围。这种扩散工艺通常会在具有某一导电性的区域上形成一个具有另一种导电性的槽形区域。在反向电压的情况下，该槽形区域的拐角处形成高电场，并且击穿电压大大低于具有无限大曲率半径PN结(即一理想的PN结)的理论击穿限度。结果是必须提高掺杂的浓度或者增加半导体区域的厚度以补偿击穿电压的降低。此外，扩散形成一个浓度梯度，它将变成器件的一个设计因素。例如，隧道区域内的浓度梯度可能对阈值电压产生不利的影响，并由此对场效应晶体管的特性产生不利的影响。
技术实现思路
根据本专利技术的一种半导体包含具有一个支撑面的共用的支撑；沿着支撑面横向延伸的横向半导体叠层叠层；该叠层叠层包括在该支撑面上形成的第一半导体柱，以及在第一半导体区域的侧面，形成于该支撑面上的第二半导体柱；与第一半导体柱电连接的第一电接触；以及与第二半导体柱电连接的第二电接触。根据本专利技术的半导体器件可以是一种场效应晶体管，其包括一个第三半导体柱，该第三半导体柱的导电性与第一半导体柱和第二半导体柱相反，该第三半导体柱形成在支撑面上，并将其布置的与第一半导体柱和第二半导体柱横向相邻，以及进一步包括一个与第三半导体柱相邻的栅极结构。根据本专利技术的半导体器件还可以是一种正-本-负型(positive-intrinsic-negative，PIN型)二极管，其中第一半导体柱具有第一导电性，并且第二半导体柱具有第二导电性。根据本专利技术的一个实施例，第一半导体柱由具有一种电阻率的一个区域和具有一种较低电阻率的另一个区域组成，该另一区域与具有前一种电阻率的区域横向相邻，两个区域均布置在支撑面上。例如，在根据本专利技术的场效应晶体管中，具有较低电阻率的漏区可以与具有较高电阻率的漂移区横向相邻，或者在根据本专利技术的一个PIN二极管中，具有较高电阻率的漂移区可与具有较低电阻率的阳极区或阴极区横向相邻。在本专利技术的一个优选实施例中，这些半导体柱由导电的(氮化镓)GaN或者是由其它任III族氮化物半导体材料来形成。在该优选实施例的一种变化中，具有一个不同带隙(band gap)的半导体层形成在至少在一个半导体柱上。在另一种变化中，该半导体层在第一和第二半导体柱上形成。用于该半导体层的优选材料为AlGaN(铝镓氮)，在与GaN组合起来作为用于形成半导体柱的材料的时候，这种材料可以改善迁移率。根据本专利技术的另一实施例，半导体器件可包括一个具有一个支撑面的共用的支撑；一个第一半导体组件组件以及一个第二半导体组件组件；每一组件均包括在支撑面上形成的横向半导体叠层，该叠层包括形成在支撑面上的第一半导体柱，以及在第一半导体区域的侧面，形成在该支撑面上的第二半导体柱；由此该叠层沿着支撑面横向延伸；与第一半导体柱电连接的第一接触电接触电接触；以及一个与第二半导体柱电连接的第二接触电接触；以及一个绝缘半导体柱，它被放入在第一半导体组件和第二半导体组件之间并与之横向相邻。在至少一个半导体组件中，该横向半导体叠层可进一步包括第三导电半导体柱，该第三半导体柱的导电性与第一半导体柱和第二半导体柱相反，该第三半导体柱形成在支撑面上，并将其布置与第一半导体柱和第二半导体柱横向相邻；以及一个与第三半导体柱相邻的栅极结构。可选择的是，至少在一个半导体组件中，第一半导体柱具有第一导电性，第二半导体柱具有第二导电性。根据本专利技术的半导体器件由一种方法来制造，该方法包括在如碳化硅(SiC)、硅(Si)或蓝宝石的衬底主要表面上形成一生长阻碍层；并且然后去掉生长阻碍层的几部分从而至少露出衬底主要表面上一处被选择的部分，此时主要表面的另部分仍覆盖着生长阻碍层。之后，在外延生长或与之相类似的过程中，在衬底露出的部分上形成第一半导体柱。根据本专利技术的一个方面，由于生长阻碍层的存在，因此仅在露出的部分上，仅沿垂直方向形成第一半导体柱。如此形成的第一半导体包括一个外露的侧壁。在随后的生长步骤中，在第一半导体器件外露的侧壁上形成另一个半导体柱，结果形成两个横向相邻的半导体柱。该步骤可根据需要重复多次，从而获得具有不同电阻、一种或者变化导电性的半导体柱的横向叠层。然后，如此形成的柱可用作半导体器件如二极管或场效应晶体管的导电区域。这些根据本专利技术形成的横向相邻的柱能够允许对导电区域之间结的浓度、尺寸和形状进行更好的控制。由此，例如，根据本专利技术的器件中的基区可具有更均匀的浓度。此外，根据本专利技术的器件中的PN结可具有更小的弧度(即，更大的曲率半径)，由此得到的反向击穿电压更接近理想PN结的理论击穿电压。方便地，根据本专利技术的方法能够在一个共用芯片上制造出多种器件。也就是说，这将允许集成器件的制备，其中可以在共用的衬底上形成不同的器件。根据本专利技术制备出来的器件中有NPN、PNP、N沟道、或者是P沟道器件。由此，本专利技术的方法可适于互补型器件的制备。参照附图并结合本专利技术的详细说明，本专利技术的其它特征和优点将会更加清楚。附图说明图1是根据本专利技术第一实施例的器件的顶视平面图； 图2是根据本专利技术第一实施例沿线2-2并顺着箭头方向看去的器件剖视图；图3A-3C显示的是根据本专利技术用于制备器件的方法的实施例；图4是根据本专利技术器件的第二实施例的剖视图；图5是根据本专利技术器件的第三实施例的剖视图。具体实施例方式参见图1和2，本专利技术第一实施例的器件包括在一共用衬底10上形成的多个半导体器件。该衬底10由蓝宝石、SiC、Si或者任何其他合适的材料构成。根据本专利技术的器件中的第一半导体器件12是一个NPN型场效应晶体管，其包括第一导电区14，其优选由N+型GaN构成；基区16，其优选由P+型GaN构成并与第一导电区14横向相邻，第二导电区18，其优选由N型或N-型GaN构成并与基区16横向相邻，以及第三导电区20，其优选由N+型GaN构成并与第二导电区18横向相邻。第一导电区14为源区，第二导电区18为漂移区，第三导电区20是第一半导体器件12的漏区。如图2所示，第一半导体器件12的每个区均为垂直方向的柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，其包含：　　　　一个具有一支撑面的共用支撑；　　　　在支撑面上形成的横向半导体叠层，所述叠层包括在所述支撑面上形成的一个第一半导体柱，以及在所述支撑面上形成的、相对于所述第一半导体区横向布置的一个第二半导体柱，由此所述叠层沿着所述支撑面横向延伸；　　　　一个与所述第一半导体柱电连接的第一电接触；以及　　　　一个与所述第二半导体柱电连接的第二电接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-2-12 60/544,910;US 2005-2-11 11/056,8331.一种半导体器件，其包含一个具有一支撑面的共用支撑；在支撑面上形成的横向半导体叠层，所述叠层包括在所述支撑面上形成的一个第一半导体柱，以及在所述支撑面上形成的、相对于所述第一半导体区横向布置的一个第二半导体柱，由此所述叠层沿着所述支撑面横向延伸；一个与所述第一半导体柱电连接的第一电接触；以及一个与所述第二半导体柱电连接的第二电接触。2.如权利要求1的半导体器件，其中所述横向半导体叠层进一步包含一个导电性与所述支撑面上形成的所述第一半导体柱和所述第二半导体柱相反的第三半导体柱，其与所述第一半导体柱和所述第二半导体柱沿横向相邻布置，并进一步包含一个与所述第三半导体柱相邻的栅极结构。3.如权利要求1的半导体器件，其中所述第一半导体柱具有第一导电性，所述第二半导体柱具有第二导电性。4.如权利要求3的半导体器件，其中所述第一半导体柱由一个具有一种电阻率的区域和另一个具有较低电阻率的区域构成，其中的另一区域与所述具有一种电阻率的区域在横向相邻，并且两个区域均布置在所述支撑面上。5.如权利要求1的半导体器件，其中所述衬底包括Si、SiC或兰宝石。6.如权利要求1的半导体器件，其中所述第一半导体柱和所述第二半导体柱由导电的GaN构成。7.如权利要求1的半导体器件，其进一步包含一个半导体层，该层由一种具有不同带隙(band gap)的半导体形成，并在横向上至少在所述第一半导体柱上延伸。8.如权利要求7的半导体器件，其中所述第一和第二半导体柱由GaN构成，并且所述半导体层由AlGaN构成。9.如权利要求1的半导体器件，其进一步包含一个半导体层，该层由一种具有不同带隙(band gap)的半导体形成，并在横向上在所述第一和第二半导体柱上延伸。10.如权利要求9的半导体器件，其中所述第一和第二半导体柱由GaN构成，并且所述半导体层由AlGaN构成。11.一半导体器件，其包含一个具有一支撑面的共用支撑；一个第一半导体组件以及一个第二半导体组件，每一组件均包括在所述支撑面上形成的横向半导体叠层，该叠层包括在所述支撑面上形成的一个第一半导体柱，以及在所述支撑面上形成的、相对于第一半导体区横向布置的一个第二半导体柱，由此所述叠层就沿着所述支撑面横向延伸；一个与所述第一半导体柱电连接的第一电接触；以及一个与所述第二半导体柱电连接的第二电接触；以及布置在所述第一半导体组件和所述第二半导体组件之间并与之在横向相邻的一个绝缘半导体柱。12.如权利要求11的半导体器件，其中至少在所述的一个半导体组件中，该横向半导体叠层进一步包含一个导电性与所述支撑面上形成的所述第一半导体柱和所述第二半导体柱相反的第三半导体柱，其与所述第一半导体柱和所述第二半导体柱沿横向相邻布置，并进一步包含一个与所述第三半导体柱相邻的栅极结构。13.如权利要求11的半导体器...

【专利技术属性】
技术研发人员：R比奇，P布里杰，
申请(专利权)人：国际整流器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]