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第一氮化物半导体层、第二氮化物半导体层、经掺杂III

【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


[0001]本公开涉及半导体装置和其制造方法，且更具体地说，涉及包含经掺杂III-V族半导体层的半导体装置和其制造方法。

技术介绍

[0002]包含直接带隙半导体的组件(例如，包含III-V族材料或III-V族化合物(类别：III-V化合物)的半导体组件)可归因于其特性而在多种条件下或在多种环境中(例如，在不同电压和频率下)操作或工作。
[0003]半导体组件可包含异质结双极晶体管(HBT)、异质结场效应晶体管(HFET)、高电子迁移率晶体管(HEMT)、经调制掺杂FET(MODFET)等。

技术实现思路

[0004]在本公开的一些实施例中，提供一种半导体装置，其包含第一氮化物半导体层、第二氮化物半导体层、经掺杂III-V族半导体层和栅极层。所述第一氮化物半导体层具有第一表面。所述第二氮化物半导体层形成于所述第一氮化物半导体层的第一表面上并且具有大于所述第一氮化物半导体层的带隙的带隙。所述经掺杂III-V族半导体层处于所述第二氮化物半导体层上方。所述经掺杂III-V族半导体层包含具有不同厚度的第一部分和第二部分。所述栅极层安置于所述经掺杂III-V族半导体层的所述第一部分和所述第二部分上。
[0005]在本公开的一些实施例中，提供一种半导体装置，其包含第一氮化物半导体层、第二氮化物半导体层、经掺杂III-V族半导体层和栅极层。所述第一氮化物半导体层具有第一表面。所述第二氮化物半导体层形成于所述第一氮化物半导体层的所述第一表面上并且具有大于所述第一氮化物半导体层的带隙的带隙。所述经掺杂III-V族半导体层处于所述第二氮化物半导体层上方，且所述经掺杂III-V族半导体层具有凹部。所述栅极层安置于所述经掺杂III-V族半导体层上。所述栅极层包含延伸到所述经掺杂III-V族半导体层的所述凹部中的第一部分。
[0006]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。所述方法包含形成第一氮化物半导体层，并且在所述第一氮化物半导体层的第一表面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大于所述第一氮化物半导体层的带隙的带隙。所述方法还包含在所述第二氮化物半导体层上方形成经掺杂III-V族半导体层，并且在所述经掺杂III-V族半导体层中形成凹部。所述方法另外包含在所述经掺杂III-V族半导体层上形成栅极层并且使所述栅极层延伸到所述经掺杂III-V族半导体层的所述凹部中。
附图说明
[0007]当结合附图阅读时，易于根据以下详细描述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构件的尺寸。
[0008]图1是根据本公开的一些实施例的半导体装置的横截面图；
[0009]图2是根据本公开的一些实施例的半导体装置的横截面图；
[0010]图3是根据本公开的一些实施例的半导体装置的横截面图；
[0011]图4是根据本公开的一些实施例的半导体装置的横截面图；
[0012]图5说明根据本公开的一些实施例和比较性实施例的半导体装置的电场分布；和
[0013]图6A、6B、6C、6D和6E说明根据本公开的一些实施例在制造半导体装置中的数个操作步骤。
具体实施方式
[0014]以下公开内容提供用于实施所提供主题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，这些仅仅是实例，而并非作为限制性的条件。在本公开中，在下文中的將第一特征形成在第二特征之上的描述或將第一特征形成在第二特征上方的描述，可以包含将第一特征和第二特征形成为直接接触的实施例，并且还可以包含在第一特征与第二特征之间可以形成另外的特征、使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。此外，本公开可以在各个实例中重复附图标记和/或字母。这种重复的附图标记和/或字母是为了简单和清晰的目的，而并不特定表示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0015]下文详细论述本公开的实施例。然而，应当理解的是，本公开提供了许多可以在各种各样的特定上下文中具体化的适用概念。所讨论的具体实施例仅是说明性的，而不限制本公开的范围。
[0016]参考图1，其说明根据本公开的一些实施例的半导体装置10的横截面图。半导体装置10可在各种电压电平(voltage level)下工作。举例来说，半导体装置10可在相对大的电压电平(例如，等于或大于大约200V)下工作。举例来说，半导体装置10也可在相对低的电压电平(例如，从约10V到约20V)下工作。
[0017]半导体装置10可包含衬底100、氮化物半导体层111和113、经掺杂III-V族半导体层120、栅极层130、漏电极160和源电极162。
[0018]衬底100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)、蓝宝石绝缘体硅片(SOI)或其它合适材料。衬底100可另外包含掺杂区，例如p阱、n阱等。衬底100可包含杂质。衬底100可包含p型硅衬底。
[0019]氮化物半导体层111可形成于衬底100上。氮化物半导体层111具有表面111a。氮化物半导体层111可包含但不限于III族氮化物，例如化合物In
x
Al
y
Ga
1-x-y
N，其中x+y≤1。III族氮化物可另外包含但不限于例如化合物Al
y
Ga
(1-y)
N，其中y≤1。举例来说，氮化物半导体层111可包含具有约3.4eV的带隙的GaN层。
[0020]氮化物半导体层113可形成于氮化物半导体层111的表面111a上。氮化物半导体层113可具有大于氮化物半导体层111的带隙的带隙。氮化物半导体层113可与氮化物半导体层111直接接触。氮化物半导体层113可包含但不限于III族氮化物，例如化合物In
x
Al
y
Ga
1-x-y
N，其中x+y≤1。III族氮化物可另外包含但不限于例如化合物Al
y
Ga
(1-y)
N，其中y≤1。举例来说，氮化物半导体层113可包含具有约4eV的带隙的AlGaN。
[0021]异质结可形成于氮化物半导体层111与氮化物半导体层113之间，例如形成于氮化
V族半导体层120的部分123一沿着方向DR1的长度L2。长度L1可大于长度L2。具有相对小电容C1的部分121可与漏电极160相邻并且具有相对长的长度L1。因此，与漏电极160相邻的电场可归因于电容C1和C2的差而减小，可在经掺杂III-V族半导体层120内的相对大的区(例如，沿着长度L1的区)当中产生相对均匀的电场分布，且因此，半导体装置10的击穿电压可显著地提高。
[0028]经掺杂III-V族半导体层120可具有凹部127。经掺杂III-V族半导体层120可具有面向栅极层130的表面120a，经掺杂III-V族半导体层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，其包括：第一氮化物半导体层，其具有第一表面；第二氮化物半导体层，其形成于所述第一氮化物半导体层的所述第一表面上并且具有大于所述第一氮化物半导体层的带隙的带隙；经掺杂III-V族半导体层，其处于所述第二氮化物半导体层上方，其中所述经掺杂III-V族半导体层包括具有不同厚度的第一部分和第二部分；和栅极层，其安置于所述经掺杂III-V族半导体层的所述第一部分和所述第二部分上。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述栅极层直接接触所述经掺杂III-V族半导体层的所述第一部分和所述第二部分。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其另外包括：漏电极，其安置成靠近所述经掺杂III-V族半导体层的所述第一部分，其中所述经掺杂III-V族半导体层的所述第一部分的厚度大于所述经掺杂III-V族半导体层的所述第二部分的厚度。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述经掺杂III-V族半导体层另外包括第三部分，所述第二部分处于所述第一部分和第三部分之间，且所述经掺杂III-V族半导体层的所述第一部分的厚度大于所述经掺杂III-V族半导体层的所述第二部分的厚度。5.根据权利要求4所述的半导体装置，其中所述经掺杂III-V族半导体层的所述第三部分的厚度大于所述经掺杂III-V族半导体层的所述第二部分的厚度。6.根据权利要求4所述的半导体装置，其中所述经掺杂III-V族半导体层的所述第三部分的厚度与所述经掺杂III-V族半导体层的所述第一部分的厚度大体相同。7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述经掺杂III-V族半导体层的所述第一部分和所述第二部分的所述厚度之间的差是从约5nm到约100nm。8.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述经掺杂III-V族半导体层具有面向所述栅极层的第一表面，所述经掺杂III-V族半导体层的所述第一表面包括第一局部和与所述第一局部相邻的第二局部，所述第一局部和所述第二局部处于不同高程处。9.一种半导体装置，其包括：第一氮化物半导体层，其具有第一表面；第二氮化物半导体层，其形成于所述第一氮化物半导体层的所述第一表面上并且具有大于所述第一氮化物半导体层的带隙的带隙；经掺杂III-V族半导体层，其处于所述第二氮化物半导体层上方，所述经掺杂III-V族半导体层具有凹部；和栅极层，其安置于所述经掺杂III-V族半导体层上，其中所述栅极层包括延伸到所述经掺杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：张安邦，
申请(专利权)人：英诺赛科苏州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：