半导体器件的制造方法和半导体器件技术

本发明专利技术的各个实施例涉及半导体器件的制造方法和半导体器件。本发明专利技术使得能够通过使用氮化物半导体来改进半导体器件的特性。在栅极电极上方形成导电膜，该栅极电极在衬底上方、其间中介有层间层绝缘膜；并且通过蚀刻该导电膜来形成源极电极和漏极电极，该源极电极在栅极电极的一侧耦合至阻挡层，该漏极电极在栅极电极的另一侧耦合至阻挡层。在这种情况下，蚀刻源极电极，以便具有延伸超过栅极电极上方至漏极电极之侧并且在栅极电极上方具有间隙(开口)的形状。接着，对衬底进行氢气退火。这样，通过在源极电极的源极场板部分处形成间隙，可以在氢气退火过程中、在其中形成有沟道的区域中，有效地供给氢气。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用于2015年3月2日提交的包括说明书、附图和摘要的日本专利申请2015-040075号的公开内容以引用的方式全部并入本文。
本专利技术涉及一种半导体器件的制造方法和一种半导体器件，并且可有效地适用于，例如，使用氮化物半导体的半导体器件。
技术介绍
近年来，注意力集中在使用具有大于Si的带隙的III-V族化合物的半导体器件上。在这种半导体器件中，正在开发一种作为使用氮化镓并且可以执行常断操作的功率MISFET(金属绝缘体半导体场效应晶体管)半导体器件。例如，正在开发一种具有栅极电极的基于氮化物的场效应晶体管，该栅极电极形成在凹陷区域之上，其间中介有绝缘膜。同时，对场板技术的采用进行了研究，以便改进场效应晶体管的特性。例如，在专利文件1(日本特开2013-258344号公报)中，公开了一种通过形成场板部分来减小在栅极电极与漏极区域之间的电容的技术。进一步地，公开了一种通过在场板部分中形成凹口部分来减小在栅极电极与源极区域之间的电容的技术。引用列表专利文件专利文件1：日本特开平2013-258344号公报
技术实现思路
本专利技术人从事如上所描述的这种使用氮化物半导体的半导体器
件的研发，并且认真研究了常断型半导体器件的特性的改进。在研究过程期间，已经发现使用氮化物半导体的半导体器件的特性仍存在改进的空间。其他问题和新颖特征将通过在本说明书中的说明和附图而显而易见。下面对在本申请中公开的实施例中的代表性实施例的概要进行简要说明。在本申请中公开的实施例中所示的半导体器件的制造方法中，通过使在衬底上方的导电膜延伸超过栅极电极上方、并且将导电膜蚀刻为具有开口的形状，来形成第一电极。然后，在蚀刻之后，在氢气气氛下对衬底进行热处理。在本申请中公开的实施例中所示的半导体器件具有第一电极，该第一电极形成在栅极电极上方，其间中介有第一绝缘膜，该第一电极延伸超过栅极电极上方、并且具有开口(间隙)。通过在本申请中公开的代表性实施例中所示的以及下面所示的半导体器件的制造方法，可以制造一种具有优良特性的半导体器件。通过在本申请中公开的代表性实施例中所示的以及下面所示的半导体器件，可以改进半导体器件的特性。附图说明图1是示出了根据实施例1的半导体器件的配置的截面图；图2是示出了根据实施例1的半导体器件的配置的截面图；图3是示出了根据实施例1的半导体器件的配置的平面图；图4是示出了根据实施例1的半导体器件的配置的平面图；图5是示出了根据实施例1的半导体器件的制造过程的截面图；图6是示出了根据实施例1的半导体器件的在图5之后的制造过程的截面图；图7是示出了根据实施例1的半导体器件的在图6之后的制造过程的截面图；图8是示出了根据实施例1的半导体器件的在图7之后的制造过程的截面图；图9是示出了根据实施例1的半导体器件的在图8之后的制造过程的截面图；图10是示出了根据实施例1的半导体器件的在图9之后的制造过程的截面图；图11是示出了根据实施例1的半导体器件的在图10之后的制造过程的截面图；图12是示出了根据实施例1的半导体器件的在图11之后的制造过程的截面图；图13是示出了根据实施例1的半导体器件的在图12之后的制造过程的截面图；图14是示出了根据实施例1的半导体器件的在图13之后的制造过程的截面图；图15是示出了根据实施例1的半导体器件的在图14之后的制造过程的截面图；图16是示出了根据实施例1的半导体器件的在图15之后的制造过程的截面图；图17是示出了根据实施例1的半导体器件的在图16之后的制造过程的截面图；图18是示出了根据实施例1的半导体器件的在图17之后的制造过程的截面图；图19是示出了根据实施例1的半导体器件的在图18之后的制造过程的截面图；图20是示出了根据实施例1的半导体器件的在图19之后的制造过程的截面图；图21是示出了根据实施例1的半导体器件的制造过程的截面图；图22是示出了根据实施例1的半导体器件的在图20之后的制造过程的截面图；图23是示出了根据实施例1的半导体器件的在图21之后的制造过程的截面图；图24是示出了根据实施例1的半导体器件的在图22之后的制造过程的截面图；图25是示出了根据实施例1的半导体器件的在图23之后的制造过程的截面图；图26是示出了在进行氢气退火/不进行氢气退火与阈值电位之间的关系的曲线图；图27是示出了根据实施例2的半导体器件的第一示例的配置的平面图；图28是示出了根据实施例2的半导体器件的第二示例的配置的平面图；图29是示出了根据实施例2的半导体器件的另一示例的配置的平面图；图30是示出了根据实施例2的半导体器件的另一示例的配置的平面图。具体实施方式在以下各个实施例中，若需要，则出于方便起见，实施例中的每个实施例均通过将其分为多个部分或者多个实施例而进行说明，然而，除非另有明确指出，否则这些部分或者实施例并不是互无关系的，而是这些部分或者实施例中的一个部分或者实施例是另外的部分或者实施例的一部分或者整体的修改示例、详细说明、补充说明等。进一步地，在以下各个实施例中，当提及元件等的数目等(包括个数、数值、数量、范围等)时，该数目不限于特定数目，而是可以大于或者小于该特定数目，除非特别指出以及在原理上明确限于特定数目的情况或者其他情况下。进一步地，在以下各个实施例中，构成要素(包括要素步骤等)并不一定是必不可少的，除非是在特别指出以及在原理上显然认为它
们必不可少的情况或者其他情况下。相似地，在以下各个实施例中，当提及构成要素的形状、位置关系等时，应该也包括与之基本接近或者类似的形状、位置关系等，除非另有特别指出以及在原理上显然认为是另外的情况或者其他情况下。这同样适用于数目等(包括个数、数值、数量、范围等)。下面将参照附图对各个实施例进行详细说明。此处，在用于说明各个实施例的所有附图中，具有相同功能的构件用相同的或者相关的附图标记表示并且不对其进行重复说明。进一步地，当存在多个相似的构件(部位)时，有时可以通过向通用代码添加符号来表示单独的或者特定的部位。此外，在以下各个实施例中，除了特别需要之外，原则上不对相同的或者相似的部分进行重复说明。进一步地，在各个实施例所使用的附图中，即使在截面中也可能省略影线以便于理解附图。进一步地，在截面图和平面图中，部位的大小可以不与实际装置对应，并且在一些情况下，特定的部位可以通过相对放大的方式来表示，以便使附图易于理解。此外，即使在截面图和平面图彼此对应的情况下，在一些情况下，特定的部位仍可以通过相对放大的方式来表示，以便使附图易于理解。(实施例1)下面参照附图对根据本实施例的半导体器件进行详细说明。[结构的说明]图1和图2是示出了根据本实施例的半导体器件的配置的截面图。图3和图4是示出了根据本实施例的半导体器件的配置的平面图。图1与沿例如图3的线A-A的截面图对应，并且图2与沿例如图3的线B-B的截面图对应。根据本实施例的半导体器件(半导体元件、元件)是使用氮化物半导体的MIS(金属绝缘体半导体)类型的场效应晶体管(FET)。半导体器件也称为高电子迁移率晶体管(HEMT)或者功率晶体管。根据本实施例的半导体器件是所谓的凹陷栅极型半导体器件。在根据本实施例的半导体器件中，如图1和图2所示，缓冲层BU、沟道层CH以及阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤：(a)在衬底上方形成第一氮化物半导体层；(b)在所述第一氮化物半导体层之上形成第二氮化物半导体层，所述第二氮化物半导体层具有小于所述第一氮化物半导体层的电子亲和势；(c)通过蚀刻所述第二氮化物半导体层和所述第一氮化物半导体层而形成沟槽，所述沟槽穿透所述第二氮化物半导体层、并且到达所述第一氮化物半导体层的中部；(d)形成栅极电极，所述栅极电极形成在所述沟槽之上、其间中介有栅极绝缘膜，并且所述栅极电极在第一方向上延伸；(e)在所述栅极电极之上形成导电膜，其间中介有第一绝缘膜；(f)通过蚀刻所述导电膜：形成第一电极，所述第一电极在所述栅极电极的一侧耦合至所述第二氮化物半导体层；并且形成第二电极，所述第二电极在所述栅极电极的另一侧耦合至所述第二氮化物半导体层；以及(g)在所述步骤(f)之后，在氢气气氛下对所述衬底进行热处理，其中在所述步骤(f)中形成的所述第一电极，在与所述第一方向相交的第二方向上、延伸超过所述栅极电极上方、至所述第二电极之侧，并且具有开口。

【技术特征摘要】
2015.03.02 JP 2015-0400751.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤：(a)在衬底上方形成第一氮化物半导体层；(b)在所述第一氮化物半导体层之上形成第二氮化物半导体层，所述第二氮化物半导体层具有小于所述第一氮化物半导体层的电子亲和势；(c)通过蚀刻所述第二氮化物半导体层和所述第一氮化物半导体层而形成沟槽，所述沟槽穿透所述第二氮化物半导体层、并且到达所述第一氮化物半导体层的中部；(d)形成栅极电极，所述栅极电极形成在所述沟槽之上、其间中介有栅极绝缘膜，并且所述栅极电极在第一方向上延伸；(e)在所述栅极电极之上形成导电膜，其间中介有第一绝缘膜；(f)通过蚀刻所述导电膜：形成第一电极，所述第一电极在所述栅极电极的一侧耦合至所述第二氮化物半导体层；并且形成第二电极，所述第二电极在所述栅极电极的另一侧耦合至所述第二氮化物半导体层；以及(g)在所述步骤(f)之后，在氢气气氛下对所述衬底进行热处理，其中在所述步骤(f)中形成的所述第一电极，在与所述第一方向相交的第二方向上、延伸超过所述栅极电极上方、至所述第二电极之侧，并且具有开口。2.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，进一步包括以下步骤：(h)在所述第一电极和所述第二电极上方形成第二绝缘膜，其中所述步骤(g)在所述步骤(h)之前进行。3.根据权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其中所述步骤(h)包括以下步骤：(h1)在所述第一电极和所述第二电极之上形成第一膜；以及(h2)在所述第一膜之上形成第二膜，以及其中所述步骤(g)在所述步骤(h1)与所述步骤(h2)之间进行。4.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中所述步骤(e)包括以下步骤：(e1)通过蚀刻在所述栅极电极的两侧的所述第一绝缘膜，形成接触孔；以及(e2)在所述接触孔和所述第一绝缘膜之上形成所述导电膜。5.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中所述开口布置在所述栅极电极上方。6.根据权利要求5所述的半导体器件的制造方法，其中形成有多个开口。7.根据权利要求6所述的半导体器件的制造方法，其中所述开口中的每个开口在所述第二方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：平井友洋，川口宏，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP