氮化物基半导体装置以及其制造方法制造方法及图纸

氮化物基半导体装置包含第一氮化物基半导体层、第二氮化物基半导体层、源极电极和漏极电极、栅极结构、第一场板和第二场板。所述第二氮化物基半导体层安置在所述第一氮化物基半导体层上。所述源极电极和所述漏极电极安置在所述第二氮化物基半导体层上方。所述栅极结构安置在所述第二氮化物基半导体层上方。所述第一场板安置在所述栅极结构上方并且与所述源极电极和所述漏极电极电耦合。所述第二场板安置在所述栅极结构上方并且与所述栅极结构电耦合。所述第一场板和所述第二场板彼此平行。所述第一场板的顶表面面向所述第二场板的底表面以彼此重叠。底表面以彼此重叠。底表面以彼此重叠。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氮化物基半导体装置以及其制造方法


[0001]本专利技术总体上涉及一种氮化物基半导体装置。更具体来说，本专利技术涉及一种III族氮化物基半导体装置，其具有集成到单个结构中的MIM电容器和HEMT电容器。

技术介绍

[0002]近年来，关于高电子迁移率晶体管(HEMT)的深入研究已经非常普遍，尤其对于高功率切换和高频率应用。III族氮化物基HHMT利用具有不同带隙的两种材料之间的异质结界面来形成量子阱类结构，所述量子阱类结构适应二维电子气(2DEG)区，从而满足高功率/频率装置的需求。除了HEMT之外，具有异质结构的装置的实例进一步包含异质结双极晶体管(HBT)、异质结场效应晶体管(HFET)和调制掺杂FET(MODFET)。
[0003]目前，存在两个主要电容器设计，包含HEMT电容器和MIM(金属到金属)电容器。这两种类型的电容器具有其自身的特性。一般来说，电路设计可以根据所需要求应用不同电容器类型。因此，需要一种具有集成为一体的HEMT电容器和MIM电容器的结构。

技术实现思路

[0004]根据本公开的一个方面，提供一种氮化物基半导体装置。氮化物基半导体装置包含第一氮化物基半导体层、第二氮化物基半导体层、源极电极和漏极电极、栅极结构、第一场板和第二场板。第二氮化物基半导体层安置在第一氮化物基半导体层上且具有比所述第一氮化物基半导体层的带隙大的带隙。源极电极和漏极电极安置在第二氮化物基半导体层上方。栅极结构安置在第二氮化物基半导体层上方并且位于源极电极与漏极电极之间。第一场板安置在栅极结构上方并且与源极电极和漏极电极电耦合。第二场板安置在栅极结构上方并且与栅极结构电耦合。第一场板和第二场板彼此平行。第一场板的顶表面面向第二场板的底表面以在栅极结构上方彼此重叠。
[0005]根据本公开的一个方面，提供一种用于制造半导体装置的方法。所述方法包含如下步骤。第二氮化物基半导体层形成于第一氮化物基半导体层上。源极电极、漏极电极和栅极结构形成于第二氮化物基半导体层上方。第一场板形成于栅极结构上方。第二场板形成于第一场板上方。栅极结构和第二场板连接。源极电极和漏极电极电连接到第一场板。
[0006]根据本公开的一个方面，提供一种氮化物基半导体装置。氮化物基半导体装置包含第一氮化物基半导体层、第二氮化物基半导体层、源极电极和漏极电极、栅极结构、第一场板、第二场板和栅极触点。第二氮化物基半导体层安置在第一氮化物基半导体层上且具有比所述第一氮化物基半导体层的带隙大的带隙。源极电极和漏极电极安置在第二氮化物基半导体层上方并且与第二氮化物基半导体层的有源区重叠。栅极结构安置在第二氮化物基半导体层上方，并且位于源极电极与漏极电极之间且从有源区延伸到有源区的外部。第一场板和第二场板安置在栅极结构上方且彼此平行。栅极触点从栅极结构向上延伸并超出第一场板以与第二场板接触。栅极结构与栅极触点之间的界面是有源区。
[0007]基于以上配置，HEMT电容器和MIM电容器可以并联集成到半导体装置中，这有利于
改进空间利用率。因此，半导体装置中每单位体积或每区域的电容增加。此电连接方式与HEMT装置高度兼容，由此适应HEMT装置。
附图说明
[0008]当结合附图阅读时，从以下具体实施方式容易理解本公开的各方面。应注意，不同特征可以不按比例绘制。也就是说，为了论述的清楚起见，各种特征的尺寸可以任意增大或减小。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是根据本公开的一些实施例的半导体装置的示意性透视图；
[0010]图1B是根据本公开的一些实施例的沿着箭头观察到的图1A的半导体装置的示意图；
[0011]图1C是根据本公开的一些实施例的沿着箭头观察到的图1A的半导体装置1A的示意图；
[0012]图1D描绘根据本公开的一些实施例的在半导体装置的氮化物基半导体层上方的布局；
[0013]图1E描绘根据本公开的一些实施例的半导体装置的等效电路图；
[0014]图2是根据本公开的一些实施例的半导体装置的侧视图；
[0015]图3是根据本公开的一些实施例的半导体装置的侧视图；以及
[0016]图4是根据本公开的一些实施例的半导体装置的侧视图。
具体实施方式
[0017]贯穿图式和详细描述使用共同参考数字来指示相同或类似组件。本公开的实施例将容易从结合附图进行的以下详细描述理解。
[0018]相对于某一组件或组件群组，或组件或组件群组的某一平面而指定空间描述，例如“上方”、“在
……
上”、“下方”、“向上”、“左”、“右”、“向下”、“顶部”、“底部”、“垂直”、“水平”、“侧面”、“较高”、“较低”、“上部”、“之上”、“之下”等，以用于定向如相关联图中所示的组件。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方案可以任何定向或方式在空间上布置，其限制条件为本公开的实施例的优点不会因此类布置而有偏差。
[0019]此外，应注意，在实际装置中，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可能弯曲、具有圆形边缘、具有稍微不均匀的厚度等。使用直线和直角只是为了方便表示层和特征。
[0020]在以下描述中，将半导体装置/裸片/封装、用于制造半导体装置/裸片/封装的方法等阐述为优选实例。本领域的技术人员将显而易见，可以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/或取代。可以省略特定细节以免使本公开模糊不清；然而，编写本公开是为了使本领域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。
[0021]图1A是根据本公开的一些实施例的半导体装置1A的示意性透视图。图1B是根据本公开的一些实施例的沿着箭头AR1观察到的图1A的半导体装置1A的示意图。图1C是根据本公开的一些实施例的沿着箭头AR2观察到的图1A的半导体装置1A的示意图。
[0022]半导体装置1A包含衬底10、氮化物基半导体层12和14、电极20和22、栅极结构30A、
场板33A和34A、导电层36、栅极触点40A、接触通孔42和44，以及介电层50。
[0023]衬底10可以是半导体衬底。衬底10的示例性材料可以包含例如但不限于Si、SiGe、SiC、砷化镓、p掺杂的Si、n掺杂的Si、蓝宝石、绝缘体上半导体(例如绝缘体上硅(SOI))或其它合适的衬底材料。在一些实施例中，衬底10可以包含例如但不限于III族元素、IV族元素、V族元素或其组合(例如，III
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V族化合物)。在其它实施例中，衬底10可以包含例如但不限于一个或多个其它特征，例如掺杂区、掩埋层、外延(epi)层，或其组合。
[0024]在一些实施例中，衬底10可以包含缓冲层。缓冲层可以与氮化物基半导体层12接触。缓冲层可以被配置成减小衬底10与氮化物基半导体层12之间的晶格和热失配，由此解决因失配/差异而导致的缺陷。缓冲层可以包含III
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种氮化物基半导体装置，其特征在于，包括：第一氮化物基半导体层；第二氮化物基半导体层，其安置在所述第一氮化物基半导体层上且具有比所述第一氮化物基半导体层的带隙大的带隙；源极电极和漏极电极，其安置在所述第二氮化物基半导体层上方；栅极结构，其安置在所述第二氮化物基半导体层上方并且位于所述源极电极与所述漏极电极之间；第一场板，其安置在所述栅极结构上方并且与所述源极电极和所述漏极电极电耦合；以及第二场板，其安置在所述栅极结构上方并且与所述栅极结构电耦合，其中所述第一场板和所述第二场板彼此平行，并且所述第一场板的顶表面面向所述第二场板的底表面以在所述栅极结构上方彼此重叠。2.根据前述权利要求中任一项所述的氮化物基半导体装置，其特征在于，所述栅极结构、所述源极电极和所述漏极电极布置成与有源区重叠，其中所述第一场板的所述顶表面和所述第二场板的所述底表面在所述有源区上方彼此重叠。3.根据前述权利要求中任一项所述的氮化物基半导体装置，其特征在于，进一步包括：栅极触点，其在所述栅极结构与所述第二场板之间延伸。4.根据前述权利要求中任一项所述的氮化物基半导体装置，其特征在于，所述栅极触点向上延伸以与所述第二场板接触，以便在高于所述第一场板的位置中与所述第二场板形成界面。5.根据前述权利要求中任一项所述的氮化物基半导体装置，其特征在于，所述栅极结构、所述源极电极和所述漏极电极布置成与有源区重叠，并且在所述第二氮化物基半导体层上的所述栅极触点的垂直突起在所述有源区外部。6.根据前述权利要求中任一项所述的氮化物基半导体装置，其特征在于，所述栅极触点与所述第一场板水平地重叠。7.根据前述权利要求中任一项所述的氮化物基半导体装置，其特征在于，进一步包括：导电层，其安置在所述第二场板上方，其中所述第一场板通过所述导电层与所述源极电极和所述漏极电极电耦合。8.根据前述权利要求中任一项所述的氮化物基半导体装置，其特征在于，所述第二场板位于所述第一场板与所述导电层之间。9.根据前述权利要求中任一项所述的氮化物基半导体装置，其特征在于，进一步包括：多个第一接触通孔，其从所述源极电极和所述漏极电极向上延伸到所述导电层。10.根据前述权利要求中任一项所述的氮化物基半导体装置，其特征在于，所述第一接触通孔向上延伸以与所述导电层接触，以便在高于所述第二场板的位置中与所述导电层形成界面。11.根据前述权利要求中任一项所述的氮化物基半导体装置，其特征在于，进一步包括：多个第二接触通孔，其从所述第一场板向上延伸到所述导电层。12.根据前述权利要求中任一项所述的氮化物基半导体装置，其特征在于，所述第二接
触通孔与所述第二场板水平地重叠。13.根据前述权利要求中任一项所述的氮化物基半导体装置，其特征在于，所述第一场板和所述第二场板位于所述源极电极与所述漏极电极之间的区中。14.根据前述权利要求中任一项所述的氮化物基半导体装置，其特征在于，进一步包括：介电材料，其填充所述第一场板与所述第二场板之间的区。15.根据前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昕，盛健健，吕俊源，李臻哲，
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：