氮化物半导体元件制造技术

本发明专利技术提供了一种氮化物半导体元件，其包括基底、成核层、经掺杂的氮化物半导体层、经掺杂的第一缓冲层、通道层、阻障层、第一电极、第二电极与掺杂区。基底具有相对的第一表面及第二表面。成核层配置于基底的第一表面上。经掺杂的氮化物半导体层配置于成核层上。经掺杂的第一缓冲层配置于经掺杂的氮化物半导体层上。通道层配置于经掺杂的第一缓冲层上。阻障层配置于通道层上。第一电极配置于阻障层上。第二电极与经掺杂的氮化物半导体层电性连接。掺杂区至少配置于部分经掺杂的氮化物半导体层中，其中掺杂区自第一电极的下方延伸至与第二电极部分重叠。

【技术实现步骤摘要】
氮化物半导体元件
本专利技术是有关于一种半导体元件，且特别是有关于一种氮化物半导体元件。
技术介绍
为了使功率元件能够具有低导通电阻、高切换频率、高崩溃电压及高温操作等性能，氮化镓(GaN)半导体元件为目前高功率元件所瞩目的选择。然而，在操作上述元件时容易受到不同偏压和脉冲条件的影响，导致元件内部的缺陷捕抓或释放电子，使元件的导通电阻随着偏压条件或操作频率而变化，进而产生电流坍塌(currentcollapse)的现象，劣化元件的动态特性。目前，本领域多是使用元件表面防护(surfacepassivation)或场板(fieldplate)等来改善电流坍塌现象及元件的动态特性，但效果有限。因此，如何提高元件的稳定性将会是氮化镓功率元件产品开发及商业化的一大课题。
技术实现思路
本专利技术提供一种氮化物半导体元件，其在成核层与缓冲层之间具有经掺杂的氮化物半导体层。本专利技术所提供的一种氮化物半导体元件包括基底、成核层、经掺杂的氮化物半导体层、经掺杂的第一缓冲层、通道层、阻障层、第一电极与第二电极。基底具有相对的第一表面及第二表面。成核层配置于基底的第一表面上。经掺杂的氮化物半导体层配置于成核层上。经掺杂的第一缓冲层配置于经掺杂的氮化物半导体层上。通道层配置于经掺杂的第一缓冲层上。阻障层配置于通道层上。第一电极配置于阻障层上。第二电极与经掺杂的氮化物半导体层电性连接。掺杂区至少配置于部分经掺杂的氮化物半导体层中，其中掺杂区自第一电极的下方延伸至与第二电极部分重叠。在本专利技术的氮化物半导体元件的一实施例中，上述的经掺杂的氮化物半导体层为P型氮化镓层。在本专利技术的氮化物半导体元件的一实施例中，上述的第二电极例如配置于阻障层上。在本专利技术的氮化物半导体元件的一实施例中，上述的经掺杂的第一缓冲层暴露出部分经掺杂的氮化物半导体层，且氮化物半导体元件还可包括第三电极，第三电极配置于暴露的经掺杂的氮化物半导体层上且与第二电极电性连接。在本专利技术的氮化物半导体元件的一实施例中，上述的氮化物半导体元件还可包括第四电极，配置于阻障层上且位于第一电极与第二电极之间。在本专利技术的氮化物半导体元件的一实施例中，上述的氮化物半导体元件还可包括第三电极，配置于阻障层上且位于第一电极与第二电极之间。在本专利技术的氮化物半导体元件的一实施例中，上述的第二电极例如配置于基底的第二表面上。在本专利技术的氮化物半导体元件的一实施例中，上述的氮化物半导体元件还可包括第三电极，配置于所述阻障层上。在本专利技术的氮化物半导体元件的一实施例中，上述的氮化物半导体元件还可包括第四电极，配置于阻障层上且位于第一电极与第三电极之间。在本专利技术的氮化物半导体元件的一实施例中，上述的氮化物半导体元件还可包括经掺杂的第二缓冲层，配置于成核层上，其中经掺杂的第一缓冲层与经掺杂的第二缓冲层的掺杂浓度低于1×1019个/cm3。在本专利技术的氮化物半导体元件的一实施例中，上述的掺杂区例如自经掺杂的氮化物半导体层延伸至经掺杂的第一缓冲层中或成核层中。本专利技术所提供的另一种氮化物半导体元件包括基底、成核层、经掺杂的氮化物半导体层、经掺杂的第一缓冲层、通道层、阻障层、第一电极与第二电极。基底具有相对的第一表面及第二表面。成核层配置于基底的第一表面上。经掺杂的氮化物半导体层配置于成核层上，其中，所述经掺杂的氮化物半导体层为P型氮化镓层。经掺杂的第一缓冲层配置于经掺杂的氮化物半导体层上，其中经掺杂的第一缓冲层的掺杂浓度为1×1019个/cm3以上。通道层配置于经掺杂的第一缓冲层上。阻障层配置于通道层上。第一电极配置于阻障层上。第二电极与经掺杂的氮化物半导体层电性连接。在本专利技术的氮化物半导体元件的另一实施例中，上述的第二电极例如配置于阻障层上。在本专利技术的氮化物半导体元件的另一实施例中，上述的氮化物半导体元件还可包括第三电极，配置于阻障层上且位于第一电极与第二电极之间。在本专利技术的氮化物半导体元件的另一实施例中，上述的氮化物半导体元件还可包括掺杂区，至少配置于部分经掺杂的氮化物半导体层中，其中掺杂区自第一电极的下方延伸至与第二电极部分重叠。在本专利技术的氮化物半导体元件的另一实施例中，氮化物半导体元件还可包括经掺杂的第二缓冲层，配置于成核层与经掺杂的氮化物半导体层之间，其中经掺杂的第二缓冲层的掺杂浓度为1×1019个/cm3以上。基于上述，在本专利技术中，在成核层与缓冲层之间设置经掺杂的氮化物半导体层，且所述经掺杂的氮化物半导体层与电极电性连接，因此可以改善电流坍塌现象。更具体地说，在操作过程中，当经由与经掺杂的氮化物半导体层电性连接的电极对经掺杂的氮化物半导体层提供电压时，可使得电洞自经掺杂的氮化物半导体层射出，以消除在操作过程中被元件中的缺陷捕捉的电子来改善电流坍塌现象。附图说明图1是依照本专利技术一实施例所绘示的作为场效电晶体的氮化物半导体元件的剖面示意图；图2是依照本专利技术另一实施例所绘示的作为场效电晶体的氮化物半导体元件的场效电晶体剖面示意图；图3是依照依照本专利技术另一实施例所绘示的作为场效电晶体的氮化物半导体元件的剖面示意图；图4是依照本专利技术另一实施例所绘示的作为萧特基(Schottky)二极体的氮化物半导体元件的剖面示意图；图5是依照本专利技术另一实施例所绘示的作为萧特基二极体的氮化物半导体元件的剖面示意图；图6是本专利技术另一实施例所绘示的作为萧特基二极体的氮化物半导体元件的剖面示意图；图7是依照本专利技术另一实施例的作为场效电晶体的氮化物半导体元件的剖面示意图；图8是依照本专利技术另一实施例所绘示的作为萧特基二极体的氮化物半导体元件的剖面示意图。主要附图标号说明：1、2、3、4、5、6、7、8：氮化物半导体元件；100：基底；102：成核层；104：经掺杂的氮化物半导体层；106、402：经掺杂的第一缓冲层；108：通道层；109：二维电子气；110：阻障层；112：第一电极；114、302：第二电极；116：掺杂区；118、304：接触窗；120、202、306：第三电极；122、404：经掺杂的第二缓冲层；204、308：第四电极；S1：第一表面；S2：第二表面。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本专利技术的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本专利技术的可实施范围的限定。图1是依照本专利技术一实施例所绘示的作为场效电晶体的氮化物半导体元件的剖面示意图。请参照图1，本专利技术的氮化物半导体元件1包括基底100、成核层102、经掺杂的氮化物半导体层104、经掺杂的第一缓冲层106、通道层108、阻障层110、第一电极112、第二电极114、掺杂区116、接触窗118、第三电极120以及经掺杂的第二缓冲层122。基底100具有相对的第一表面S1以及第二表面S2。在一实施例中，基底100例如为硅(Si)基底、碳化硅(SiC)基底、蓝宝石(sapphire)基底或氮化镓(GaN)基底。成核层102配置于基底100的第一表面S1上。成核层102的材料例如是III族氮化物，例如AlN、GaN、AlGaN或其组合。经掺杂的氮化物半导体层104配置于成核层102上。经掺杂的氮化物半导体层104例如是P型氮化镓层。在本实施例中，为了避免掺质扩散的问题，在经掺杂的氮化物半导体层104上配置有经掺杂的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化物半导体元件，包括：基底，具有相对的第一表面及第二表面；成核层，配置于所述基底的所述第一表面上；经掺杂的氮化物半导体层，配置于所述成核层上；经掺杂的第一缓冲层，配置于所述经掺杂的氮化物半导体层上；通道层，配置于所述经掺杂的第一缓冲层上；阻障层，配置于所述通道层上；第一电极，配置于所述阻障层上；第二电极，与所述经掺杂的氮化物半导体层电性连接；以及掺杂区，至少配置于部分所述经掺杂的氮化物半导体层中，其中所述掺杂区自所述第一电极的下方延伸至与所述第二电极部分重叠。

【技术特征摘要】
2017.12.25 TW 1061455771.一种氮化物半导体元件，包括：基底，具有相对的第一表面及第二表面；成核层，配置于所述基底的所述第一表面上；经掺杂的氮化物半导体层，配置于所述成核层上；经掺杂的第一缓冲层，配置于所述经掺杂的氮化物半导体层上；通道层，配置于所述经掺杂的第一缓冲层上；阻障层，配置于所述通道层上；第一电极，配置于所述阻障层上；第二电极，与所述经掺杂的氮化物半导体层电性连接；以及掺杂区，至少配置于部分所述经掺杂的氮化物半导体层中，其中所述掺杂区自所述第一电极的下方延伸至与所述第二电极部分重叠。2.根据权利要求1所述的氮化物半导体元件，其中，所述经掺杂的氮化物半导体层为P型氮化镓层。3.根据权利要求1所述的氮化物半导体元件，其中，所述第二电极配置于所述阻障层上。4.根据权利要求3所述的氮化物半导体元件，其中，所述经掺杂的第一缓冲层暴露出部分所述经掺杂的氮化物半导体层，且所述氮化物半导体元件更包括第三电极，所述第三电极配置于暴露的所述经掺杂的氮化物半导体层上且与所述第二电极电性连接。5.根据权利要求4所述的氮化物半导体元件，更包括第四电极，配置于所述阻障层上且位于所述第一电极与所述第二电极之间。6.根据权利要求3所述的氮化物半导体元件，更包括第三电极，配置于所述阻障层上且位于所述第一电极与所述第二电极之间。7.根据权利要求1所述的氮化物半导体元件，其中，所述第二电极配置于所述基底的所述第二表面上，且所述氮化物半导体元件更包括第三电极，所述第三电极配置于所述阻障层上。8.根据权利要求7所述的氮化物半导体元件，更包括第四电极，配置于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱桂逸，林恒光，蔡镕泽，林世博，陈智伟，
申请(专利权)人：新唐科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71