半导体装置和其制造方法制造方法及图纸

本公开提供一种半导体装置和其制造方法。所述半导体装置包含衬底；势垒层，其安置于所述衬底上方；和介电层，其安置于所述势垒层上并且界定第一凹部。所述半导体装置另外包含间隔件，其安置于所述第一凹部内；和栅极，其安置于所述间隔件的第一部分与所述间隔件的第二部分之间，其中所述栅极界定第一凹部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置和其制造方法
本公开涉及一种半导体装置，且更具体地说，涉及高电子迁移率半导体装置和其制造方法。
技术介绍
高电子迁移率晶体管(HEMT)是一种类别的场效应晶体管。不同于金属氧化物半导体(MOS)场效应晶体管，HEMT使用具有不同能隙的两种材料形成异质结。异质结的极化会在沟道层中形成二维电子气体(2DEG)区，从而提供用于载体的沟道。HEMT由于其高频率特性而引起格外关注。因为其可在高频率下工作，所以广泛用于各种射频(RF)装置或移动装置中。在RF应用中，HEMT的栅极轮廓可影响HEMT的频率特性和/或性能。为了制造具有所要栅极轮廓的HEMT，具有特定精确度要求的机器可为必要的且因此可引起高制造成本。因此，需要提供解决以上问题的半导体装置和其制造方法。
技术实现思路
在本公开的一些实施例中，提供一种半导体装置。所述半导体装置包含衬底；势垒层，其安置于所述衬底上方；和介电层，其安置于所述势垒层上并且界定第一凹部。所述半导体装置另外包含间隔件，其安置于所述第一凹部内；和栅极，其安置于所述间隔件的第一部分与所述间隔件的第二部分之间，其中所述栅极界定第一凹部。在本公开的一些实施例中，提供一种半导体结构。所述半导体结构包含衬底和安置于所述衬底上方的势垒层。所述半导体结构另外包含安置于所述势垒层上并且界定第一凹部的介电层。所述半导体结构另外包含安置于所述第一凹部内的栅极，其中所述栅极的第一部分与所述介电层横向间隔开。在本公开的一些实施例中，提供一种用于制造半导体装置的方法。所述方法包含提供提供具有衬底、势垒层和第一介电层的半导体结构；在所述第一介电层上形成具有第一长度的第一开口；在所述第一介电层上形成第二介电层；和移除所述第二介电层的一部分，以便在所述第一开口内形成第一间隔件和第二间隔件，其中所述第一间隔件与所述第二间隔件之间的最小距离小于所述第一长度。附图说明当结合附图阅读时，从以下具体实施方式容易理解本公开的各方面。应注意，各种特征可能并不按比例绘制。实际上，为了论述清楚起见，可以任意增大或减小各种特征的尺寸。图1A是根据本公开的某些实施例的半导体结构的一部分的简化示意横截面视图。图1B是根据本公开的某些实施例的半导体结构的一部分的简化示意横截面视图。图1C是根据本公开的某些实施例的半导体结构的一部分的放大视图。图1D是根据本公开的某些实施例的半导体结构的一部分的放大视图。图1E是根据本公开的某些实施例的半导体结构的一部分的放大视图。图1F是根据本公开的某些实施例的半导体结构的一部分的简化示意横截面视图。图1G是根据本公开的某些实施例的半导体结构的一部分的简化示意横截面视图。图2A是根据本公开的某些实施例的半导体结构的一部分的简化示意横截面视图。图2B是根据本公开的某些实施例的半导体结构的一部分的放大视图。图2C是根据本公开的某些实施例的半导体结构的一部分的放大视图。图2D是根据本公开的某些实施例的半导体结构的一部分的放大视图。图3A、图3B、图3C、图3D和图3E说明根据本公开的一些实施例的制造半导体结构的方法。图3F是根据本公开的某些实施例的半导体结构的一部分的俯视图。图3G是根据本公开的某些实施例的半导体结构的一部分的俯视图。图4A、图4B、图4C、图4D、图4E和图4F说明根据本公开的一些实施例的制造半导体结构的方法。图5是根据本公开的某些比较性实施例的半导体结构的一部分的简化示意横截面视图。图6是根据本公开的某些比较性实施例的半导体结构的一部分的简化示意横截面视图。具体实施方式以下公开内容提供用于实施所提供标的物的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述组件和布置的特定实例。当然，这些只是实例且并不意欲为限制性的。在本公开中，在以下描述中对第一特征在第二特征上方或上的形成的参考可包含第一特征与第二特征直接接触形成的实施例，并且还可包含额外特征可形成于第一特征与第二特征之间从而使得第一特征与第二特征可不直接接触的实施例。此外，本公开可在各种实例中重复参考标号和/或字母。这种重复是出于简化和清楚的目的并且本身并不指示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。下文详细论述本公开的实施例。然而，应了解，本公开提供了可在多种多样的特定情境中实施的许多适用的概念。所论述的具体实施例仅仅是说明性的且并不限制本公开的范围。在场效应晶体管(FET)中，耗尽型(D型)和增强型(E型)是两种主要晶体管类型，其对应于晶体管在零栅极偏压电压下是处于接通状态还是关断状态。耗尽型HEMT在零栅极偏压电压下，归因于屏障/沟道界面处极化感生的电荷而导电，且也被称作耗尽HEMT或dHEMT。dHEMT是常开装置且适用于涉及例如无线电通信、射频(RF)装置、射频功率放大器和/或微波装置的应用。由不具有界面净极化电荷(例如AlGaAs/GaAs)的半导体异质界面制成的HEMT需要AlGaAs屏障中的正栅极电压或适当供体掺杂以朝栅极吸引电子，从而形成2D电子气体并且实现电子电流的导通。此行为类似于E型中普遍使用的场效应晶体管的行为，且这类装置被称为增强HEMT或eHEMT。eHEMT是常关装置并且适用于涉及例如电力控制和电路控制的应用。图1A是根据本公开的某些实施例的半导体结构的一部分的简化示意横截面视图。图1A示出根据本公开的某些实施例的半导体结构100。半导体结构100也可被称作半导体装置或半导体设备。如图1A中所示，半导体结构100包含衬底10、沟道层12、势垒层14、介电层16、栅极20、漏极22和源极24。半导体结构100另外包含间隔件18a和18b。衬底10可包含但不限于硅(Si)、经掺杂Si、碳化硅(SiC)、硅化锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)或其它半导体材料。衬底10可包含但不限于蓝宝石、绝缘体硅片(SOI)或其它合适的材料。在一些实施例中，衬底10可另外包含掺杂区(图1A中未示出)，例如p阱、n阱等。沟道层12可安置于衬底10上。沟道层12可含有例如但不限于第III族氮化物，例如化合物AlyGa(1-y)N，其中y≦1。在一些实施例中，沟道层12可包含GaN。在一些实施例中，沟道层12可包含未经掺杂GaN。在一些实施例中，沟道层12可包含经掺杂GaN。势垒层14可安置于沟道层12上。势垒层14可含有例如但不限于第III族氮化物，例如化合物AlyGa(1-y)N，其中y≦1。势垒层14与沟道层12相比可具有相对较大带隙。在一些实施例中，势垒层14可包含AlGaN。在一些实施例中，势垒层14可包含未经掺杂AlGaN。在一些实施例中，势垒层14可包含经掺杂AlGaN。沟道层12和势垒层14可包含但不限于例如p型掺杂剂、n型掺杂剂或其它掺杂剂。在一些实施例中，示范性掺杂剂可包含例如但不限于镁(Mg)、锌(Zn)、镉(Cd)、硅(Si)、锗(Ge)等等。...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其包括：/n衬底；/n势垒层，其安置于所述衬底上方；/n介电层，其安置于所述势垒层上并且界定第一凹部；/n间隔件，其安置于所述第一凹部内；和/n栅极，其安置于所述间隔件的第一部分与所述间隔件的第二部分之间，其中所述栅极界定第一凹部。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190328 CN 20191024526121.一种半导体装置，其包括：
衬底；
势垒层，其安置于所述衬底上方；
介电层，其安置于所述势垒层上并且界定第一凹部；
间隔件，其安置于所述第一凹部内；和
栅极，其安置于所述间隔件的第一部分与所述间隔件的第二部分之间，其中所述栅极界定第一凹部。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述栅极与所述势垒层直接接触。


3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述间隔件的所述第一部分包括从横截面视角将所述介电层横向连接到所述势垒层的表面。


4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述间隔件的所述第二部分包括从横截面视角将所述介电层横向连接到所述势垒层的表面。


5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第一凹部是由第一弯曲表面和第二弯曲表面界定。


6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述间隔件的所述第一部分和所述间隔件的所述第二部分从横截面视角界定锥形凹部。


7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中所述锥形凹部的尺寸在朝向所述势垒层的方向上逐渐减小。


8.根据权利要求6所述的半导体装置，其中所述栅极处于所述锥形凹部内的第一部分包括第一长度，所述栅极处于所述锥形凹部内的第二部分包括第二长度，且所述第一长度大于所述第二长度。


9.根据权利要求1所述的半导体装置，其中在所述间隔件的所述第一部分与所述势垒层之间存在第一界面，在所述栅极与所述势垒层之间存在第二界面，且所述第一界面不与所述第二界面共面。


10.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述势垒层包括介于所述间隔件的所述第一部分与所述间隔件的所述第二部分之间的第二凹部。


11.根据权利要求10所述的半导体装置，其中所述第二凹部的底表面低于所述间隔件的所述第一部分与所述势垒层之间的界面。


12.根据权利要求1所述的半导体装置，其进一步包括第一保护层，其中所述第一保护层包括安置于介于所述间隔件的所述第一部分与所述介电层之间的第一部分，且所述第一保护层包括安置于介于所述间隔件的所述第一部分与所述势垒层之间的第二部分。


13.根据权利要求12所述的半导体装置，其中所述第一保护层包括介于所述间隔件的所述第一部分与所述介电层之间的表面。


14.根据权利要求12所述的半导体装置，其中所述间隔件的所述第一部分包括相对粗糙表面。


15.根据权利要求12所述的半导体装置，其中所述介...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄敬源，
申请(专利权)人：英诺赛科珠海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44