半导体装置和其制造方法制造方法及图纸

一种半导体装置包含第一基于氮化物的半导体层和第二基于氮化物的半导体层、第一p型掺杂基于氮化物的半导体层、第一电极和第二电极。所述第一p型掺杂基于氮化物的半导体层安置在所述第二基于氮化物的半导体层上方，且具有与所述第二基于氮化物的半导体层接触的底部表面。所述第一p型掺杂基于氮化物的半导体层具有沿着从所述第一p型掺杂基于氮化物的半导体层的所述底部表面指向顶部表面的方向递减减小的氢浓度。所述第一电极安置在所述第一p型掺杂基于氮化物的半导体层上，且与所述第一p型掺杂基于氮化物的半导体层的所述顶部表面接触。所述第二电极安置在所述第二基于氮化物的半导体层上方以界定漂移区。物的半导体层上方以界定漂移区。物的半导体层上方以界定漂移区。

【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]本专利技术大体上涉及一种基于氮化物的半导体装置。更确切地说，本专利技术涉及一种基于III
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氮化物的半导体装置，其具有改进/修改的p型掺杂基于氮化物的半导体层，所述p型掺杂基于氮化物的半导体层具有递减减小的氢浓度分布。

技术介绍

[0002]基于氮的III
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V半导体由于其独特电子和机械特性而备受关注。基于氮的III
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V半导体是拥有直接隙带和较高热稳定性的宽带隙半导体。近年来，对氮化镓(GaN)的大量研究已在盛行，尤其对于高功率开关和高频应用，如高空穴迁移率晶体管(HHMT)和高电子迁移率晶体管(HEMT)。
[0003]就实际需求而言，需要将具有较高空穴浓度的p型掺杂GaN材料应用于基于GaN的装置中。然而，归因于制造因素，难以获得具有较高空穴浓度的p型掺杂GaN。确切地说，在p型掺杂GaN的形成期间，氢气(H2)气体通常用作运载气体。p型掺杂剂/接受体(例如Mg)可与所并入氢气形成极稳定的复合物，由此进行钝化。MgH复合物的存在严重地影响p型掺杂GaN的电特性，这限制了基于GaN的装置的应用。此外，p型掺杂GaN的空穴浓度分布可影响其电特性。

技术实现思路

[0004]根据本公开的一个方面，提供一种半导体装置。半导体装置包含第一基于氮化物的半导体层、第二基于氮化物的半导体层、第一p型掺杂基于氮化物的半导体层、第一电极和第二电极。第二基于氮化物的半导体层安置在第一基于氮化物的半导体层上，且具有与第一基于氮化物的半导体层的带隙不同的带隙以在其间形成异质结。第一p型掺杂基于氮化物的半导体层安置在第二基于氮化物的半导体层上方，且具有与第二基于氮化物的半导体层接触的底部表面。第一p型掺杂基于氮化物的半导体层具有沿着从第一p型掺杂基于氮化物的半导体层的底部表面指向顶部表面的方向递减减小的氢浓度。第一电极安置在第一p型掺杂基于氮化物的半导体层上，且与第一p型掺杂基于氮化物的半导体层的顶部表面接触。第二电极安置在第二基于氮化物的半导体层上方以界定漂移区。
[0005]根据本公开的一个方面，提供一种用于制造半导体结构的方法。方法包含如下步骤。形成第一基于氮化物的半导体层。在第一基于氮化物的半导体层上形成第二基于氮化物的半导体层，以在其间形成异质结。在第二基于氮化物的半导体层上方形成毯覆式p型掺杂基于氮化物的半导体层。在毯覆式p型掺杂基于氮化物的半导体层上方形成氢吸收层。改变工艺温度以使得毯覆式p型掺杂基于氮化物的半导体层中的氢由氢吸收层吸收。去除氢吸收层。图案化毯覆式p型掺杂基于氮化物的半导体层以形成p型掺杂基于氮化物的半导体层。第一电极形成为与p型掺杂基于氮化物的半导体层接触。
[0006]根据本公开的一个方面，提供一种半导体装置。半导体装置包含第一基于氮化物的半导体层、第二基于氮化物的半导体层、p型掺杂基于氮化物的半导体层、第一电极和第
二电极。第二基于氮化物的半导体层安置在第一基于氮化物的半导体层上，且具有与第一基于氮化物的半导体层的带隙不同的带隙以在其间形成异质结。p型掺杂基于氮化物的半导体层安置在第二基于氮化物的半导体层上方，且具有与第二基于氮化物的半导体层接触的底部表面。p型掺杂基于氮化物的半导体层包含从其底部表面到顶部表面递减分布的Mg
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H复合物。第一电极安置在p型掺杂基于氮化物的半导体层上，且与p型掺杂基于氮化物的半导体层的顶部表面接触。第二电极安置在第二基于氮化物的半导体层上方以界定第一电极与第二电极之间的漂移区。
[0007]通过在p型掺杂基于氮化物的半导体层的顶部表面上形成氢吸收层，可将氢/Mg
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H复合物浓度的分布修改成沿着从其底部表面指向顶部表面的方向递减减小。更多p型掺杂剂/接受体可通过氢吸收层活化，且因而可释放更多空穴。p型掺杂基于氮化物的半导体层的顶部表面可充当与电极的接触表面。因为释放出更多空穴且空穴浓度予以改进，所以可实现p型掺杂基于氮化物的半导体层与电极之间的更好电接触。
附图说明
[0008]当结合附图阅读时，根据以下详细描述容易理解本公开的各方面。应注意，各种特征可以不按比例绘制。即，为了论述清楚起见，各种特征的尺寸可以任意增大或减小。在下文中参考图式更详细地描述本公开的实施例，在图式中：
[0009]图1A、图1B、图1C和图1D展示根据本公开的一些实施例的活化机制的不同阶段；
[0010]图2A是根据本公开的一些实施例的半导体装置的竖直横截面图；
[0011]图2B是图1A中的区B的放大竖直横截面图；
[0012]图2C是根据本公开的一些实施例的半导体装置的区的放大竖直横截面图；
[0013]图3A、图3B、图3C和图3D展示根据本公开的一些实施例的用于制造基于氮化物的半导体装置的方法的不同阶段；
[0014]图4A是根据本公开的一些实施例的半导体装置的竖直横截面图；
[0015]图4B是图4A中的区C的放大竖直横截面图；
[0016]图4C是根据本公开的一些实施例的半导体装置的区的放大竖直横截面图；
[0017]图5A、图5B、图5C和图5D展示根据本公开的一些实施例的用于制造基于氮化物的半导体装置的方法的不同阶段。
具体实施方式
[0018]在整个图式和详细描述中使用共同参考标号来指示相同或类似组件。根据结合附图作出的以下详细描述将容易理解本公开的实施例。
[0019]针对相关联图中所展示的组件的定向，相对于某一组件或组件群组或者组件或组件群组的某一平面指定空间描述，如“在
……
上方”、“在
……
上”、“在
……
下方”、“在
……
之上”、“向左”、“向右”、“向下”、“顶部”、“底部”、“竖直”、“水平”、“侧面”、“较高”、“下部”、“上部”、“上方”、“在
……
下”等。应理解，本文中所使用的空间描述仅出于说明的目的，且本文中所描述的结构的实际实施可以任何定向或方式在空间上布置，前提是本公开的实施例的优点不会因这一布置而有偏差。
[0020]此外，应注意，归因于装置制造条件，描绘为近似矩形的各种结构的实际形状在实
际装置中可能是曲形、具有圆形边缘、具有稍微不均匀的厚度等。使用直线和直角仅为了方便表示层和特征。
[0021]在以下描述中，阐述半导体装置/管芯/封装、其制造方法和类似物作为优选实例。所属领域的技术人员将显而易见，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下作出修改，包含添加和/或替代。可省略特定细节以免混淆本公开；然而，编写本公开是为了使所属领域的技术人员能够在不进行不当实验的情况下实践本文中的教示。
[0022]为了增加p型掺杂基于氮化物的半导体层的空穴浓度，提供一种用于活化其中的p型杂质或接受体的方式。图1A、图1B、图1C和图1D展示根据本公开的一些实施例的活化机制的不同阶段。如下充分描述详细机制本文档来自技高网...

【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：第一基于氮化物的半导体层；第二基于氮化物的半导体层，其安置在所述第一基于氮化物的半导体层上，且具有与所述第一基于氮化物的半导体层的带隙不同的带隙以在其间形成异质结；第一p型掺杂基于氮化物的半导体层，其安置在所述第二基于氮化物的半导体层上方，且具有与所述第二基于氮化物的半导体层接触的底部表面，其中所述第一p型掺杂基于氮化物的半导体层具有沿着从所述第一p型掺杂基于氮化物的半导体层的所述底部表面指向顶部表面的方向递减减小的氢浓度；第一电极，其安置在所述第一p型掺杂基于氮化物的半导体层上，且与所述第一p型掺杂基于氮化物的半导体层的所述顶部表面接触；以及第二电极，其安置在所述第二基于氮化物的半导体层上方以界定漂移区。2.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置，其进一步包括：氢吸收岛，其安置在所述第一p型掺杂基于氮化物的半导体层与所述第一电极之间。3.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置，其中所述氢吸收岛包括Ti、Zr、Ca、Mg、V、Nb、Re或其组合。4.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置，其中所述氢吸收岛包括KHCO3、NaHCO3、Li3N或其组合。5.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置，其中所述氢吸收岛包括Al
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Ni纳米粒子。6.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置，其中所述氢吸收岛包括活性炭、石墨化炭纳米纤维、碳纳米管或其组合。7.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置，其中所述氢吸收岛包括气体水合物。8.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置，其中所述氢吸收岛在内部存储氢。9.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置，其中所述氢吸收岛包括金属氢化物。10.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置，其中所述第一p型掺杂基于氮化物的半导体层包括从所述底部表面到所述顶部表面递减分布的Mg
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H复合物。11.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置，其中所述第一p型掺杂基于氮化物的半导体层的所述氢浓度在所述顶部表面处是水平均一的。12.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置，其进一步包括：第二p型掺杂基于氮化物的半导体层，其安置在所述第二基于氮化物的半导体层上方，其中所述第二p型掺杂基于氮化物的半导体层的氢浓度沿着所述方向递减减小；以及第三电极，其安置在所述第二p型掺杂基于氮化物的半导体层上，且与所述第二p型掺杂基于氮化物的半导体层接触。13.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置，其中所述第二基于氮化物的半导体层的所述带隙大于所述第一基于氮化物的半导体层的所述带隙，使得异质结形成有二维电子气(2DEG)区。14.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置，其中所述第二基于氮化物的半导
体层的所述带隙小于所述第一基于氮化物的半导体层的所述带隙，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝荣晖，何川，黄敬源，
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：