半导体器件制造技术

半导体器件包括氮化物半导体层、源极和漏极、栅极、第一及第二p型掺杂氮化物半导体层以及漏极场板。源极、漏极和栅极设置于氮化物半导体层上。且栅极位在源极和漏极之间。第一p型掺杂氮化物半导体层设置于氮化物半导体层上，且位于栅极和漏极之间。第一p型掺杂氮化物半导体层包括分离的第一、第二及第三p型掺杂氮化物半导体岛。第二p型掺杂氮化物半导体岛位在第一与第三p型掺杂氮化物半导体岛之间。部分的漏极填充于第一、第二及第三p型掺杂氮化物半导体岛的间隔中。第二p型掺杂氮化物半导体层位于氮化物半导体层与栅极之间。漏极场板位于第一、第二及第三p型掺杂氮化物半导体岛的正上方。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件本申请是2020年04月30日提交的题为“半导体器件以及制造半导体器件的方法”的中国专利申请202080002210.8的分案申请。
本专利技术总体来说为涉及半导体器件。更具体地说，本专利技术涉及具有p型掺杂III-V族化合物/氮化物半导体层的高电子迁移率晶体管(highelectronmobilitytransistor；HEMT)半导体器件，以达到减少热载流子效应。
技术介绍
近年来，高电子迁移率晶体管(highelectronmobilitytransistor；HEMT)的研究在半导体器件中得到了广泛的应用，如高功率开关器件和高频应用器件。HEMT利用具有不同带隙的两种材料之间的接面作为通道。例如，氮化铝镓/氮化镓(AlGaN/GaN)HEMT是一种异质结合器件，其能够在比常规晶体管更高的频率下工作。在HEMT异质结合结构中，会因两种材料之间的带隙不连续，而形成量子阱结构，其能够容纳二维电子气(two-dimensionalelectrongas；2DEG)，从而导致异质结合界面处的载流子浓度增加，以达到满足高功率/高频率器件的要求。对于具有异质结合结构的器件，其实例包括：异质结双极晶体管(heterojunctionbipolartransistor；HBT)、异质结场效应晶体管(heterojunctionfieldeffecttransistor；HFET)、高电子迁移率晶体管(HEMT)或调制掺杂场效应管(modulation-dopedFET；MODFET)。目前，所面临的需求包括如何提高器件性能和克服现有缺陷。举例而言，在器件运作期间，可能会发生热载流子效应。也就是说，热载流子将可能因具有足够能量，而能够通过薄层体，并呈现为漏电流。如此热载流子形式的电子将可能从沟道区或漏极跃迁到栅极或衬底。亦即，热载流子形式的电子不会如预期形式地促进电流通过通道，反之，其是作为漏电流流动。这种载流子在器件中的存在会触发许多物理性的损坏现象，这些物理性的损坏现象将会极大地改变器件的特性，且最终将导致包含器件的电路发生故障。因此，在本领域中，需要一种新颖的HEMT结构，以防止热载流子效应，从而提高器件性能和其可靠性。
技术实现思路
根据本揭露内容的一个方面，提供了一种半导体器件，其包括第一氮化物半导体层、第二氮化物半导体层、源极和漏极、栅极、第一p型掺杂氮化物半导体层、第二p型掺杂氮化物半导体层以及漏极场板。第二氮化物半导体层设置于第一氮化物半导体层上，且具有的带隙大于第一氮化物半导体层的带隙。源极和漏极设置于第二氮化物半导体层上。栅极设置于第二氮化物半导体层上，且位在源极和漏极之间。第一p型掺杂氮化物半导体层设置于第二氮化物半导体层上，且位于栅极和漏极之间，其中第一p型掺杂氮化物半导体层包括彼此分离的第一p型掺杂氮化物半导体岛、第二p型掺杂氮化物半导体岛以及第三p型掺杂氮化物半导体岛。第二p型掺杂氮化物半导体岛位在第一p型掺杂氮化物半导体岛与第三p型掺杂氮化物半导体岛之间，其中部分的漏极填充于第一p型掺杂氮化物半导体岛、第二p型掺杂氮化物半导体岛及第三p型掺杂氮化物半导体岛之间的间隔中。第二p型掺杂氮化物半导体层设置于第二氮化物半导体层上，且位于第二氮化物半导体层与栅极之间。漏极场板设置于第一p型掺杂氮化物半导体层的上方，以位于第一p型掺杂氮化物半导体岛、第二p型掺杂氮化物半导体岛以及第三p型掺杂氮化物半导体岛的正上方。通过应用上述配置，可借由位于栅极和漏极之间的第一p型掺杂氮化物半导体岛、第二p型掺杂氮化物半导体岛以及第三p型掺杂氮化物半导体岛，有利地改善由热载流子效应对于半导体器件所引起的可靠性问题。对此，由于漏极边缘的电场强度随着漏极电压的增加而增加，因此于此区域内的高电场会借由轰击电离(impactionization)而产生电子-空穴对(electron-holepairs)，此将会为热载流子形式的电子提供足够的能量，使其意外地穿透半导体器件中的某些层体，并将导致半导体器件的永久性衰退。简言之，这些p型掺杂氮化物半导体岛可抑制住漏极边缘的电场，因此，由于降低了漏极边缘的电场，热载流子形式的电子也减少了，使得半导体器件的可靠性问题能获得改善。附图说明当结合附图阅读时，从以下具体实施方式能容易地理解本揭露内容的各方面。应注意的是，各个特征可以不按比例绘制。实际上，为了便于论述，可任意增大或减小各种特征的尺寸。以下所参照的附图为更详细地描述本专利技术的实施方式，其中：图1A和图1B为根据本揭露内容的一些实施方式绘示半导体器件的横截面图和俯视图；图1C绘示沿着图1B中的线段1C-1C的横截面图；图2是根据本揭露内容的一些实施方式绘示半导体器件的俯视图；图3是根据本揭露内容的一些实施方式绘示半导体器件的俯视图；图4A和图4B是根据本揭露内容的一些实施方式绘示半导体器件的横截面图和俯视图；图5A和图5B是根据本揭露内容的一些实施方式绘示半导体器件的横截面图和俯视图；以及图6A-6C是根据本揭露内容的一些实施方式绘示于制造半导体器件的方法中的不同阶段图。具体实施方式于全部的附图和详细说明中，将使用相同的参考符号来表示相同或相似的部件。借由以下结合附图的详细描述，将可容易理解本揭露内容的实施方式。于空间描述中，像是“上”、“下”、“上方”、“左侧”、“右侧”、“下方”、“顶部”、“底部”、“纵向”、“横向”、“一侧”、“较高”、“较低”、“较上”、“之上”、“之下”等的用语，是针对某个组件或是由组件所构成的群组的某个平面定义的，对于组件的定向可如其对应图所示。应当理解，这里使用的空间描述仅用于说明目的，并且在此所描述的结构于实务上的体现可以是以任何方向或方式布置在空间中，对此的前提为，本揭露内容的实施方式的优点不因如此布置而偏离。于下面的描述中，半导体器件和其制造方法等被列为优选实例。本领域技术人员将能理解到，可以在不脱离本专利技术的范围和精神的情况下进行修改，包括添加和/或替换。特定细节可以省略，目的为避免使本专利技术模糊不清；然而，本揭露内容是为了使本领域技术人员能够在不进行过度实验的情况下，实现本揭露内容中的教示。图1A和图1B为根据本专利技术的一些实施方式绘示半导体器件100A的横截面图和俯视图。半导体器件100A包括衬底110、缓冲层120、半导体层130、半导体层132、栅极结构140、源极146、漏极148和p型掺杂III-V族化合物/氮化物半导体层150。为了简单起见，图1B的绘示内容省略绘示了图1A中的一些元件。衬底110的示例性材料例如可包括但不限于硅(Si)、硅锗(SiGe)、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、p型掺杂硅(p-dopedSi)、n型掺杂硅(n-dopedSi)、蓝宝石(sapphire)、绝缘体层上覆半导体层，例如绝缘层上覆硅(silicononinsulator；SOI)，或其他适当的半导体材料，其包括第三族元素、第四族元素、第五族元素或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：/n第一氮化物半导体层；/n第二氮化物半导体层，设置于所述第一氮化物半导体层上，且具有的带隙大于所述第一氮化物半导体层的带隙；/n源极和漏极，设置于所述第二氮化物半导体层上；/n栅极，设置于所述第二氮化物半导体层上，且位在所述源极和所述漏极之间；/n第一p型掺杂氮化物半导体层，设置于所述第二氮化物半导体层上，且位于所述栅极和所述漏极之间，其中所述第一p型掺杂氮化物半导体层包括彼此分离的第一p型掺杂氮化物半导体岛、第二p型掺杂氮化物半导体岛以及第三p型掺杂氮化物半导体岛，且所述第二p型掺杂氮化物半导体岛位在所述第一p型掺杂氮化物半导体岛与所述第三p型掺杂氮化物半导体岛之间，其中部分的所述漏极填充于所述第一p型掺杂氮化物半导体岛、所述第二p型掺杂氮化物半导体岛及所述第三p型掺杂氮化物半导体岛之间的间隔中；/n第二p型掺杂氮化物半导体层，设置于所述第二氮化物半导体层上，且位于所述第二氮化物半导体层与所述栅极之间；以及/n漏极场板，设置于所述第一p型掺杂氮化物半导体层的上方，以位于所述第一p型掺杂氮化物半导体岛、所述第二p型掺杂氮化物半导体岛以及所述第三p型掺杂氮化物半导体岛的正上方。/n...

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：
第一氮化物半导体层；
第二氮化物半导体层，设置于所述第一氮化物半导体层上，且具有的带隙大于所述第一氮化物半导体层的带隙；
源极和漏极，设置于所述第二氮化物半导体层上；
栅极，设置于所述第二氮化物半导体层上，且位在所述源极和所述漏极之间；
第一p型掺杂氮化物半导体层，设置于所述第二氮化物半导体层上，且位于所述栅极和所述漏极之间，其中所述第一p型掺杂氮化物半导体层包括彼此分离的第一p型掺杂氮化物半导体岛、第二p型掺杂氮化物半导体岛以及第三p型掺杂氮化物半导体岛，且所述第二p型掺杂氮化物半导体岛位在所述第一p型掺杂氮化物半导体岛与所述第三p型掺杂氮化物半导体岛之间，其中部分的所述漏极填充于所述第一p型掺杂氮化物半导体岛、所述第二p型掺杂氮化物半导体岛及所述第三p型掺杂氮化物半导体岛之间的间隔中；
第二p型掺杂氮化物半导体层，设置于所述第二氮化物半导体层上，且位于所述第二氮化物半导体层与所述栅极之间；以及
漏极场板，设置于所述第一p型掺杂氮化物半导体层的上方，以位于所述第一p型掺杂氮化物半导体岛、所述第二p型掺杂氮化物半导体岛以及所述第三p型掺杂氮化物半导体岛的正上方。


2.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述漏极的所述部分被形成为高过所述第一p型掺杂氮化物半导体岛、所述第二p型掺杂氮化物半导体岛及所述第三p型掺杂氮化物半导体岛。


3.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，还包括：
介电层，至少覆盖在所述第二氮化物半导体层、所述栅极以及所述第一p型掺杂氮化物半导体层上。


4.如权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，部分的所述介电层还填充于所述第一p型掺杂氮化物半导体岛、所述第二p型掺杂氮化物半导体岛及所述第三p型掺杂氮化物半导体岛之间的间隔中。


5.如权利要求4所述的半导体器件，其特征在于，所述第一p型掺杂氮化物半导体岛、所述第二p型掺杂氮化物半导体岛及所述第三p型掺杂氮化物半导体岛各自具有侧表面，且所述介电层覆盖所述侧表面。


6.如权利要求4所述的半导体器件，其特征在于，所述第一p型掺杂氮化物半导体岛、所述第二p型掺杂氮化物半导体岛及所述第三p型掺杂氮化物半导体岛各自具有顶表面，且所述介电层覆盖所述顶表面。


7.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一p型掺杂氮化物半导体岛、所述第二p型掺杂氮化物半导体岛及所述第三p型掺杂氮化物半导体岛通过相同的间距沿着一方向排列。


8.如权利要求7所述的半导体器件，所述间距介于在0.1微米到10微米的范围内。


9.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝荣晖，黄敬源，
申请(专利权)人：英诺赛科苏州半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32