半导体装置和制作半导体装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种半导体装置和其制作方法。所述装置包括基板，所述基板包括位于GaN层上的AlGaN层，用于在所述AlGaN层与所述GaN层之间的界面处形成二维电子气体。所述装置还包括位于所述基板的主表面上的多个电接点。所述装置另外包括位于所述基板的所述主表面上的多个钝化层。所述多个钝化层包括接触所述主表面的第一区域的第一钝化材料的第一钝化层和接触所述主表面的第二区域的第二钝化材料的第二钝化层。所述第一和第二钝化材料为不同钝化材料。所述不同钝化材料可为包括不同比例的硅的氮化硅的组合物。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置和制作半导体装置的方法
本说明书涉及一种半导体装置和一种制作半导体装置的方法。
技术介绍
近年来，GaN/AlGaN高电子迁移率晶体管和GaN/AlGaN肖特基二极管关于它们替代Si或SiC用作高压(HV)装置的潜能引起广泛的关注。此类装置通常包括钝化层，所述钝化层可用以抑制基板的主表面处的界面状态的形成。在装置的操作期间，可对这些表面状态充电，导致电荷平衡的改变。对于涉及切换的应用，此情形可转变为静态条件与切换条件之间的差异。在切换期间，电荷捕获可减小电流，或增加装置的导通状态电阻。电性能的此降级可被称为高压装置中的电流崩塌或高频装置中的分散。
技术实现思路
在随附的独立权利要求和从属权利要求中阐述了本专利技术的各方面。从属权利要求的特征的组合可以按需要与独立权利要求的特征进行组合，并且不仅仅是按照权利要求书中所明确陈述的那样组合。根据本专利技术的一方面，提供一种半导体装置，其包括：基板，所述基板包括位于GaN层上的AlGaN层，用于在所述AlGaN层与所述GaN层之间的界面处形成二维电子气体；位于所述基板的主表面上的多个电接点；以及位于基板的主表面上的多个钝化层，多个钝化层包括：第一钝化层，其包括接触主表面的第一区域的第一钝化材料；以及第二钝化层，其包括接触主表面的第二区域的第二钝化材料，其中第一和第二钝化材料为不同钝化材料。根据本专利技术的另一方面，提供一种制作半导体装置的方法，所述方法包括：提供基板，所述基板包括位于GaN层上的AlGaN层，用于在所述AlGaN层与所述GaN层之间的界面处形成二维电子气体；形成位于所述基板的主表面上的多个电接点；以及形成位于基板的主表面上的多个钝化层，所述多个钝化层包括：第一钝化层，其包括接触主表面的第一区域的第一钝化材料；以及第二钝化层，其包括接触主表面的第二区域的第二钝化材料，其中第一和第二钝化材料为不同钝化材料。可引起半导体装置(例如，HEMT或肖特基二极管，其具有位于GaN层上的AlGaN层，用于在AlGaN层与GaN层之间的界面处形成二维电子气体(下文中也被称作“2DEG”))中的电流崩塌或分散的捕获的部分可出现在2DEG下方的半导体部分中。此区中的捕获的量可取决于半导体中(具体地说跨越形成在2DEG下方的耗尽区)的泄漏路径的电阻。此电阻可通过使用在半导体之上的不同钝化材料来更改。然而，通过以此方式改变局部泄漏路径的电阻率来降低捕获的量可导致泄漏电流的增加。换句话说，泄漏电流和电流崩塌/分散可通过改变半导体之上的钝化材料而相互权衡。根据本专利技术的实施例，提供多个钝化层(所述钝化层包括接触装置的基板的主表面的不同区域的不同钝化材料)可允许优化泄漏路径的局部电阻。这可允许优化上文所提到的权衡，从而减少电流崩塌的量而不用增加泄漏电流。在一个例子中，第一区域邻近于主表面上的电接点中的第一电接点，且第二区域不邻近于主表面上的电接点中的第一电接点。第一区域可大体上环绕主表面上的电接点中的第一电接点。举例来说，第二区域可并有装置的一个或多个其它接点(例如，HEMT的源极接点和/或栅极接点或肖特基二极管的阳极)。第一钝化层可相对于电接点中的第一电接点不对称地布置。以此方式不对称地布置的第一钝化层可包括位于第一电接点的一侧上的延伸。延伸可延伸朝向装置的另一电接点。第一区域可包括位于装置的电接点中的两个之间的一个或多个岛状物。第一电接点可为装置的漏极接点(例如，其中装置为高电子迁移率晶体管(HEMT))。出于本专利技术的目的，高电子迁移率晶体管(HEMT)中的电子迁移率可在1000到3000cm^2/V/s的范围内或在1000到2000cm^2/V/s的范围内。第一电接点可为装置的阴极(举例来说，其中装置为肖特基二极管)。钝化层中的至少一些钝化层可包括氮化硅。举例来说，不同钝化材料可包括氮化硅的组合物，所述组合物包括不同比例的硅。在一个例子中，钝化材料中的一个钝化材料(例如，第二钝化材料)可为化学计量氮化硅，且钝化材料中的另一钝化材料(例如，第一钝化材料)可为比化学计量氮化硅更富含硅的氮化硅的组合物。钝化层可在主表面上的至少一些位置中重叠。在钝化层重叠的情况下，钝化层中的仅一个钝化层可接触基板的主表面。装置的电接点可延伸穿过钝化层中的开口以接触基板。基板的主表面可为AlGaN层的表面或位于AlGaN层上的GaN顶盖层的表面。根据本专利技术的实施例的装置可在高电压(例如，在200到1000V的范围内的电压)下和/或在高频率(例如，在1kHz到100MHz的范围内的频率)下操作。举例来说，使用功率因数校正(PFC)升压转换器和/或谐振DC/DC转换器的栅电压到电器电压的功率转换应用可需要在200V到800V的范围内操作的功率晶体管。操作频率可在10kHz到100MHz的范围内。附图说明在下文中将仅借助于例子参考附图来描述本专利技术的实施例，在附图中相同的附图标记指代相同的元件，并且在附图中：图1示出高电子迁移率晶体管(HEMT)的例子；图2示出图1中示出的种类的装置中的电荷捕获的效应；图3示意性地示出高电子迁移率装置中的耗尽层的电特性的模型；图4示出图3的示意性模型的细节；图5A到5C示出根据本专利技术的实施例的制作半导体装置的方法；图6A到6C示出根据本专利技术的另一实施例的制作半导体装置的方法；以及图7A到7C示出根据本专利技术的另一实施例的制作半导体装置的方法。具体实施方式在下文中参考附图描述本专利技术的实施例。本专利技术的实施例可提供半导体装置和其制作方法。装置可包括基板，所述基板包括位于GaN层上的AlGaN层。可在AlGaN层与GaN层之间界面处形成二维电子气体(“2DEG”)。在此2DEG内流动的电流可形成操作装置的基础。举例来说，装置可为高电子迁移率晶体管(HEMT)或肖特基二极管。装置可包括位于基板的主表面上的多个电接点。举例来说，接点可包括HEMT的源极、栅极和漏极或肖特基二极管的阴极和阳极。装置可另外包括位于基板的主表面上的多个钝化层。举例来说，主表面可为AlGaN层的表面，或可为可位于AlGaN层上的GaN顶盖层的表面。如下文更详细地描述，装置的不同钝化层可接触主表面的不同区域。具体地说，第一钝化层可接触主表面的第一区域，且第二钝化层可接触主表面的第二区域。钝化层可包括用于调整给定钝化层接触主表面的区域中的泄漏路径的局部电阻的不同钝化材料。这可允许上文所提到的权衡的空间优化，从而减少电流崩塌的量而不用增加泄漏电流。举例来说，第一钝化层可包括第一钝化材料，且第二钝化层可包括第二不同钝化材料。第一钝化层可位于HEMT的源极和/或漏极附近或肖特基二极管的阴极附近。图1示出包括高电子迁移率晶体管(HEMT)的半导体装置10的例子。装置包括基板2，所述基板包括位于GaN层6上的AlGaN层12。2DEG8可在AlGaN层12与GaN层6之间的界面处形成。基板还可包括一个或多个缓冲层4(包括例如GaN)，所述缓冲层可起到将GaN层6的晶格匹配到基板2的底层部分的作用，所述底层部分可例如包括硅、碳化硅、玻璃或陶瓷。在此例子中，基板2还包括位于GaN层12上的GaN顶盖层16。在此例子中，GaN顶盖层16的上表面形成基板2的主表面。图1中的装置10另外包括多个接点，所述接点包括源极接点14、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，包括：基板，所述基板包括位于GaN层上的AlGaN层，用于在所述AlGaN层与所述GaN层之间的界面处形成二维电子气体；位于所述基板的主表面上的多个电接点；以及位于所述基板的所述主表面上的多个钝化层，所述多个钝化层包括：第一钝化层，其包括接触所述主表面的第一区域的第一钝化材料；以及第二钝化层，其包括接触所述主表面的第二区域的第二钝化材料，其中所述第一和第二钝化材料为不同钝化材料。

【技术特征摘要】
2015.12.10 EP 15199187.41.一种半导体装置，其特征在于，包括：基板，所述基板包括位于GaN层上的AlGaN层，用于在所述AlGaN层与所述GaN层之间的界面处形成二维电子气体；位于所述基板的主表面上的多个电接点；以及位于所述基板的所述主表面上的多个钝化层，所述多个钝化层包括：第一钝化层，其包括接触所述主表面的第一区域的第一钝化材料；以及第二钝化层，其包括接触所述主表面的第二区域的第二钝化材料，其中所述第一和第二钝化材料为不同钝化材料。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一区域邻近于所述主表面上的所述电接点中的第一电接点，且其中所述第二区域不邻近于所述主表面上的所述电接点中的所述第一电接点。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述第一区域大体上环绕所述主表面上的所述电接点中的所述第一电接点。4.根据权利要求2或权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述第一钝化层相对于所述电接点中的所述第一电接点不对称地布置，从而包括位于所述第一电接点的一侧上的延伸，其中所述延伸延伸朝向所述装置的另一电接点。5.根据在前的任一项权利要求所述的半导体装置，其特征在于，所述第一区域包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯·J·T·M·唐克尔，雷德弗里德勒·阿德里安斯·玛利亚·胡尔克斯，杰伦·安东·克龙，马克·安杰伊·加赫达，简·雄斯基，
申请(专利权)人：安世有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL