一种氮基半导体装置包括，基本上由氮基半导体构成的第一半导体层，置于第一半导体层上的并且基本上由不掺杂的或者第一传导型氮基半导体构成的第二半导体层。第一以及第二半导体层形成异质界面。栅极置于第二半导体层上。第一和第二沟槽在将栅极夹在之间的位置处在第二半导体层上的表面上形成。第一传导型的第三和第四半导体层分别在第一和第二沟槽表面中形成，并且每个都基本上由具有比第一和第二半导体层的电阻率低的电阻率的扩散层构成。源极和漏极分别电连接到第三和第四半导体层上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氮基半导体装置，尤其涉及用于控制电力的横向功率FET(FBT场效应晶体管)。
技术介绍
在例如为开关电源或者换流器的回路中，使用功率半导体装置，例如开关装置或者二极管。功率半导体装置需要具有较高的击穿电压和较低的接通电阻。击穿电压和接通电阻之间的关系包括由装置的材料确定的折衷关系。到目前为止，技术发展的进程允许功率半导体装置具有接近由硅确定的极限值的较低接通电阻，其中硅是主要的装置材料。因此，如果需要较低的接通电阻，就需要改变装置的材料。近年来，对使用宽带隙半导体的功率半导体装置的研究比较关注。例如，已经提出使用宽带隙半导体，例如氮基材料(例如GaN、AlGaN)或者碳化硅基材料(SiC)来代替硅作为开关装置材料。使用这种半导体可以改善由装置材料确定的接通电阻/击穿电压折衷关系，从而显著地减小接通电阻。例如，具有由GaN沟槽道层和AlGaN阻挡层形成的异质结构的HFET(HFET异质FET)可以实现具有高击穿电压/低接通电阻的功率FET。将对如下作为相关技术列出的公布进行简要的说明。日本专利申请(KOKAI)公布号2002-184972[专利公布2]日本专利申请(KOKAI)公布号2002-289837[专利公布3]日本专利申请(KOKAI)公布号2001-284576[专利公布4]日本专利申请(KOKAI)公布号11-145157[专利公布5]日本专利申请(KOKAI)公布号07-135220[专利公布6]日本专利申请(KOKAI)公布号2003-258005[专利公布7]美国专利号6,534,801[专利公布8]美国专利号6,690,042[专利公布9]美国专利号6,586,781[专利公布10]美国专利号6,548,333专利公布1和7公开了具有AlGaN沟槽道层、GaN过渡层和n型GaN源极/漏极层的HEMT(HEMT高电子迁移率晶体管)。专利公布3公开了一种具有AlGaN电子供应层和GaN电子累积层的HEMT。专利公布6公开了一种使用AlGaN/GaN异质结的HEMT。专利公布2公开了一种具有AlGaN电子供应层、GaN过渡层和n型GaN源极/漏极层的FET。专利公布8至10公开了一种具有AlGaN/GaN接合层来产生两维电子气的HFET。专利公布4公开了一种具有嵌入区从而提高栅极和漏极之间的击穿电压的GaAs基FET。专利公布5公开了一种具有在漏极区域形成的沟槽和置于沟槽中的电极从而提高漏极区域的击穿电压的GaAs基FET。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种氮基半导体装置，包括基本上由氮基半导体构成的第一半导体层；置于第一半导体层上的第二半导体层，它基本上由不掺杂的或者第一传导型氮基半导体构成，第一和第二半导体层形成异质界面；置于第二半导体层上的栅极；在将栅极夹在之间的位置处，在第二半导体层的表面上形成的第一和第二沟槽；分别在第一和第二沟槽表面中形成的第一传导型的第三和第四半导体层，并且每个都基本上由具有比第一和第二半导体层的电阻率低的电阻率的扩散层构成；电连接到第三半导体层的源极；和电连接到第四半导体层上的漏极。根据本专利技术的第二方面，提供了一种氮基功率半导体装置，包括不掺杂的AlXGa1-XN(0≤X≤1)形成的第一半导体层；置于第一半导体层上的不掺杂的或者n型AlYGa1-YN(0≤Y≤1，X＜Y)形成的第二半导体层，第一和第二半导体层形成异质界面；彼此分隔放置并且都连接到第一半导体层上的源极和漏极；置于源极和漏极之间的第二半导体层上的栅极；在与漏极对应的位置处的第二半导体层表面中形成的漏极侧沟槽；和在漏极侧沟槽的表面形成并且由n型半导体扩散层构成的漏极接触层，其中扩散层具有比第一和第二半导体层的电阻率低的电阻率，漏极与漏极侧沟槽内部的漏极接触层欧姆接触。附图说明图1是显示了根据本专利技术的第一实施例的氮基功率半导体装置(GaN基NFET)的剖视示意图；图2是显示了GaN基HFET中的接触层深度(距离阻挡层表面的深度)和击穿电压之间的关系的曲线图；图3A至3D是依次显示了一种用于制造如图1所示的装置的方法中的步骤；图3E是显示了通过改变如图1所示的装置的漏极侧结构所获得的改进的剖视图；图4A至4D是依次显示了一种用于制造如图1所示的装置的另一种方法中的步骤；图5是显示了根据本专利技术的第二实施例的氮基功率半导体装置(GaN基NFET)的剖视示意图；图6是显示了根据本专利技术第三实施例的氮基功率半导体装置(GaN基HFET)的剖视示意图；图7A是显示了根据本专利技术的第四实施例的氮基功率半导体装置(GaN基HFET)的剖视示意图；图7B是沿着图7A中的线VIIB-VIIB剖开的剖视图；图8A是显示了根据本专利技术的第五实施例的氮基功率半导体装置(GaN基HFET)的剖视示意图；图8B是沿着图8A中的线VIIIB-VIIIB剖开的剖视图；图9A是显示了根据本专利技术的第六实施例的氮基功率半导体装置(GaN基HFET)的平面示意图；和图9B是沿着图9A中的线IXB-IXB剖开的剖视图。具体实施例方式在发展本专利技术的过程中，专利技术者研究了传统的GaN基功率HFET等等。因此，专利技术者得出了下面给出的结论。为了在GaN基HFET中获得较高的击穿电压，使用不掺杂的AlαGa1-αN(0≤α≤1)作为阻挡层很有效。然而，在这种情形下，电极相对于不掺杂的AlαGa1-αN(0≤α≤1)层的接触阻力较高，因此在获得较低的接通电阻方面会遇到困难。如果电极相对于不掺杂的AlαGa1-αN(0≤α≤1)层的欧姆接触状态不稳定，那么装置的接通阻力就互不相同。另外，横向装置例如GaN基HFET的击穿电压由栅极和漏极之间的电场分布确定。尤其是考虑到减小接通电阻时，漏极端处的电场强度是确定击穿电压的重要因素，其中栅极和漏极之间的距离设置得较短。为了解决这个问题，在不掺杂的AlαGa1-αN(0≤α≤1)层和电极之间插入n+型接触层很有效。然而，GaN基材料不允许深扩散，但是仅仅允许大约等于10纳米的浅扩散层。为此，一般而言，在接触层使用GaN基材料制成的地方，就使用选择增长技术。然而，在结合了选择增长的地方，过程就变得很复杂，而这种复杂是所不希望的。下面将参照附图描述基于上方给出的结论而实现的本专利技术的实施例。在下文的说明中，基本上具有相同功能和配置的构成元件由相同的参考数字表示，并且仅仅在必要的时候才进行重复的说明。<第一实施例> 图1是显示了根据本专利技术的第一实施例的氮基功率半导体装置(GaN基HFET)的剖视示意图。如图1所示，这种HFET包括置于蓝宝石支撑衬底S1上的不掺杂型的沟槽道层(第一半导体层)1，以及置于沟槽道层1上的不掺杂的或者N型的阻挡层(第二半导体层)2。沟槽道层1包括AlXGa1-XN(0≤X≤1)例如GaN。阻挡层2包括AlYGa1-YN(0≤Y≤1，X＜Y)，例如Al0.2Ga0.8N。阻挡层2具有例如大约为30纳米的厚度。栅极11置于阻挡层2上与阻挡层2形成肖特基接触，并且因此栅极11经过阻挡层2面向沟槽道层1。源极15和漏极16放置成使栅极11插入在它们之间。源极15和漏极16通过下面的方式电连接至沟槽道层1。特别地，源极侧的沟槽3和漏极侧的沟槽4在阻本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氮基半导体装置，包括：基本上由氮基半导体构成的第一半导体层；置于第一半导体层上的第二半导体层，它基本上由不掺杂的或者第一传导型氮基半导体构成，第一和第二半导体层形成异质界面；置于第二半导体层上的栅极；在将 栅极夹在之间的位置处，在第二半导体层上的表面上形成的第一和第二沟槽；分别在第一和第二沟槽表面中形成的第一传导型的第三和第四半导体层，并且每个都基本上由具有比第一和第二半导体层的电阻率低的电阻率的扩散层构成；电连接到第三半导体 层的源极；以及电连接到第四半导体层上的漏极。
【技术特征摘要】
JP 2004-9-16 269955/20041.一种氮基半导体装置，包括基本上由氮基半导体构成的第一半导体层；置于第一半导体层上的第二半导体层，它基本上由不掺杂的或者第一传导型氮基半导体构成，第一和第二半导体层形成异质界面；置于第二半导体层上的栅极；在将栅极夹在之间的位置处，在第二半导体层上的表面上形成的第一和第二沟槽；分别在第一和第二沟槽表面中形成的第一传导型的第三和第四半导体层，并且每个都基本上由具有比第一和第二半导体层的电阻率低的电阻率的扩散层构成；电连接到第三半导体层的源极；以及电连接到第四半导体层上的漏极。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，第一和第二沟槽具有从10纳米到300纳米的深度范围。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，第一和第二沟槽具有比第一和第二半导体层之间的异质界面更深的深度。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，第一和第二沟槽具有的深度在栅极和第四半导体层之间的距离的0.1％到3％的范围内。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括在源极和漏极的至少一个电极一侧和第一和第二沟槽中的至少一个沟槽的内表面之间插入的绝缘层，其中在沟槽中放置了所述至少一个电极。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，绝缘层填充所述至少一个沟槽，并且所述至少一个电极置于在绝缘层中形成的接触孔中。7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在与第一和第二半导体层之间的异质界面相对应的位置处，源极和漏极的至少一个电极的一侧与第一和第二沟槽中的至少一个沟槽的内表面接触，其中在沟槽中放置了所述至少一个电极。8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括置于第二半导体层上覆盖住栅极的绝缘层，以及置于绝缘层上的覆盖住栅极并且电连接到源极上的第一电场板电极。9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括置于绝缘层上并且电连接到漏极上的第二电场板电极。10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，第二沟槽和漏极由栅极围绕着，并且栅极由第一沟槽和源极围绕着。11.如权利要求10所述的装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤涉，大村一郎，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。