半导体器件及其制造方法技术

一种半导体器件，包括第一和氮基半导体层、栅极电极、介电层、第一接触电极和钝化层。介电层覆盖栅极电极。第一接触电极贯穿介电层以与第二氮基半导体层接触。第一接触电极包括在其第一不连续区域中的一个或多个封闭的不连续图块。钝化层设置在介电层上方并覆盖第一接触电极。钝化层贯穿在第一不连续区域中的第一接触电极以与第二氮基半导体层接触。一接触电极以与第二氮基半导体层接触。一接触电极以与第二氮基半导体层接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体器件及其制造方法


[0001]本专利技术一般涉及氮基半导体器件。更具体地说，本专利技术涉及一种氮基半导体器件，其具有包括嵌入/内埋的接触电极，接触电极包括一个或多个封闭的不连续图块(enclosed discontinuities)。

技术介绍

[0002]近年来，对高电子迁移率晶体管(high
‑
electron
‑
mobility transistor,HEMT)的深入研究非常普遍，尤其是在大功率开关和高频应用方面。III族氮基HEMT利用具有不同带隙的两种材料之间的异质接面形成类量子阱结构，其容纳二维电子气(two
‑
dimensional electron gas,2DEG)区域，满足高功率/频率器件的要求。除了HEMT，具有异质结构的器件的示例还包括异质结双极晶体管(heterojunction bipolar transistors,HBT)、异质结场效应晶体管(heterojunction field effect transistor,HFET)和调制掺杂的FET(modulation
‑
doped FET,MODFET)。目前，需要提高HMET器件的良率，从而使其适合大规模生产。

技术实现思路

[0003]根据本专利技术的一个方面，提供了一种半导体器件。半导体器件包括第一氮基半导体层、第二氮基半导体层、栅极电极、介电层、第一接触电极和钝化层。第二氮基半导体层设置在第一氮基半导体层上，并且其具有的带隙大于第一氮基半导体层的带隙。栅极电极设置在第二氮基半导体层上方。介电层设置在第二氮基半导体层上方并覆盖栅极电极。第一接触电极设置在第二氮基半导体层上方，并贯穿介电层以与第二氮基半导体层接触。第一接触电极包括在其第一不连续区域中的一个或多个封闭的不连续图块。钝化层设置在介电层上方并覆盖第一接触电极。钝化层贯穿第一不连续区域中的第一接触电极以与第二氮基半导体层接触。
[0004]根据本专利技术的一个方面，提供了一种半导体器件。半导体器件包括第一氮基半导体层、第二氮基半导体层、栅极电极、介电层、接触电极和钝化层。第二氮基半导体层设置在第一氮基半导体层上，并且其具有的带隙大于第一氮基半导体层的带隙。栅极电极设置在第二氮基半导体层上方。介电层设置在第二氮基半导体层上方并覆盖栅极电极。接触电极设置在第二氮基半导体层上方，并贯穿介电层以与第二氮基半导体层接触。第一接触电极具有两个彼此相对且面对的内侧壁，并从第二氮基半导体层向上延伸。钝化层设置在介电层上方并覆盖第一接触电极。钝化层向下并沿接触电极的内侧壁延伸。
[0005]通过上述配置，半导体器件采用不连续的接触电极设计，接触电极包括一个或多个封闭的不连续图块。封闭的不连续图块可导致接触电极的面积减小，从而可减轻接触电极与氮基半导体层之间的热应力。因此，可以降低产生裂缝的概率，并且可以提高半导体器件的电性能、可靠性和良率。
insulator,SOI))或其他合适的衬底材料。在一些实施例中，衬底102可包括，例如但不限于，III族元素、IV族元素、V族元素或其组合(例如，III
‑
V族化合物)。在其他实施例中，衬底102可包括，例如但不限于一个或多个其他特征，例如掺杂区(doped region)、埋层(buried layer)、外延层(epitaxial(epi)layer)或其组合。
[0021]氮基半导体层104设置在衬底102上。氮基半导体层106设置在氮基半导体层104上。氮基半导体层104的示例性材料可包括但不限于，氮化物或III
‑
V族化合物，例如氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)、In
x
Al
y
Ga
(1
‑
x
‑
y)
N其中x+y≤1，Al
y
Ga
(1
–
y)
N其中y≤1.氮基半导体层106的示例性材料可包括，但不限于，氮化物或III
‑
V族化合物，例如氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)、In
x
Al
y
Ga
(1
–
x
–
y)
N，其中x+y≤1，Al
y
Ga
(1
–
y)
N其中y≤1。
[0022]可选择氮基半导体层104和106的示例性材料，使得氮基半导体层106的带隙(即，禁带宽度)大于氮基半导体层104的带隙，这使得它们的电子亲和力彼此不同，并在它们之间形成异质结(heterojunction)。例如，当氮基半导体层104是具有约3.4ev的带隙的未掺杂的氮化镓(GaN)层时，氮基半导体层106可以被选择为具有约4.0ev的带隙的氮化铝镓(AlGaN)层。因此，氮基半导体层104和106可分别用作沟道层和阻挡层。在沟道层和势垒层之间的接合界面处产生三角阱电势，使得电子在三角阱中积聚，从而在异质结附近产生二维电子气(two
‑
dimensional electron gas,2DEG)区域。因此，半导体器件100A可以包括至少一个氮化镓基(GaN
‑
based)的高电子迁移率晶体管(high
‑
electron
‑
mobility transistor,HEMT)。
[0023]在一些实施例中，半导体器件100A可进一步包括缓冲层、成核层或其组合(未示出)。缓冲层可设置在衬底102和氮基半导体层104之间。缓冲层可被配置为减少衬底102和氮基半导体层104之间的晶格和热失配，从而修补由于失配/差异引起的缺陷。缓冲层可包括III
‑
V族化合物。III
‑
V族化合物可包括但不限于铝、镓、铟、氮或其组合。因此，缓冲层的示例性材料还可以包括，例如但不限于，氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铝镓(AlGaN)、氮化铝铟镓(InAlGaN)或其组合。可以在衬底102和缓冲层之间形成成核层。成核层可被做为过渡层以适应衬底102和缓冲层的III族氮化物层之间的失配/差异。成核层的示例性材料可包括但不限于氮化铝(AlN)或其任何合金。
[0024]栅极结构110设置在氮基半导体层106上/上方/之上。栅极结构110包括掺杂的氮基半导体层112和栅极电极114。在半导体器件100A的布局中，掺杂的氮基半导体层112和栅极电极114可沿方向D1延伸。掺杂的氮基半导体层112设置在氮基半导体层106上。掺杂的氮基半导体层112与氮基半导体层106接触。掺杂的氮基半导体层112设置在氮基半导体层106和栅极电极114之间。栅极电极114设置在掺杂的氮基半导体层112上。栅极电极114与掺杂的氮基半导体层112接触。
[0025]在图1A、1B和1C的示例性图示中，掺杂的氮基半导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体器件，其特征在于，包括：第一氮基半导体层；第二氮基半导体层，设置在所述第一氮基半导体层上，并且其具有的带隙大于所述第一氮基半导体层的带隙；栅极电极，设置在所述第二氮基半导体层上方；介电层，设置在所述第二氮基半导体层上方并覆盖所述栅极电极；第一接触电极，设置在所述第二氮基半导体层上方并贯穿所述介电层以与所述第二氮基半导体层接触，其中所述第一接触电极在其第一不连续区域中包括一个或多个封闭的不连续图块；以及钝化层，设置在所述介电层上方并覆盖所述第一接触电极，其中所述钝化层在所述第一不连续区域中贯穿所述第一接触电极以与所述第二氮基半导体层接触。2.根据任一权利要求所述的半导体器件，其特征在于，其中所述第一接触电极在其所述一个或多个封闭的不连续图块内封闭所述钝化层的至少一部分。3.根据任一权利要求所述的半导体器件，其特征在于，其中所述第一接触电极在所述第一不连续区域中具有两个彼此面对的内侧壁。4.根据任一权利要求所述的半导体器件，其特征在于，其中所述钝化层与所述第一接触电极的所述第一不连续区域的所述内侧壁接触。5.根据任一权利要求所述的半导体器件，其特征在于，其中所述第一接触电极的所述内侧壁相对于所述第二氮基半导体层倾斜。6.根据任一权利要求所述的半导体器件，其特征在于，还包括：接触通孔，延伸以连接所述第一接触电极，并与所述第一接触电极的所述第一不连续区域相邻。7.根据任一权利要求所述的半导体器件，其特征在于，其中所述第一接触电极具有内边界，所述内边界围绕以所述矩形、圆形、椭圆形或其组合为形状的所述一个或多个封闭的不连续图块。8.根据任一权利要求所述的半导体器件，其特征在于，其中所述第一接触电极在所述不连续区域中具有弯曲内边界。9.根据任一权利要求所述的半导体器件，其特征在于，其中所述第一接触电极在其所述第一不连续区域中包括多个所述封闭的不连续图块，使得所述钝化层的多个部分在所述多个封闭的不连续图块内。10.根据任一权利要求所述的半导体器件，其特征在于，其中所述钝化层的所述多个部分通过所述第一接触电极的所述不连续区域彼此分离。11.根据任一权利要求所述的半导体器件，其特征在于，其中所述栅极电极和所述第一接触电极沿一方向延伸，且所述钝化层的所述多个部分沿所述方向设置。12.根据任一权利要求所述的半导体器件，其特征在于，还包括：第二接触电极，设置在所述第二氮基半导体层上方，并贯穿所述介电层以与所述第二氮基半导体层接触，其中所述栅极电极位于所述第一和第二接触电极之间，且所述第二接触电极在其第二不连续区域中包括一个或多个封闭的不连续图块。13.根据任一权利要求所述的半导体器件，其特征在于，其中所述第一和第二接触电极
相对于所述栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长安，
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：