一种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、第三氮化物基半导体层、钝化层、栅极绝缘体层和栅电极。所述第一氮化物基半导体层包含至少两个掺杂势垒区，用于在所述掺杂势垒区之间限定孔。所述第二氮化物基半导体层安置在第一氮化物基半导体层之上。所述第三氮化物基半导体层安置在所述第二氮化物基半导体层上且其带隙高于所述第二氮化物基半导体层的带隙。所述钝化层安置在所述第三氮化物基半导体层之上，其中所述钝化层在所述第一氮化物基半导体层上的垂直投影与所述孔间隔开。所述栅极绝缘体层安置在所述第三氮化物基半导体层之上。所述栅电极安置在所述栅极绝缘体层之上且与所述孔对准。安置在所述栅极绝缘体层之上且与所述孔对准。安置在所述栅极绝缘体层之上且与所述孔对准。
【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及其制造方法
[0001]本公开总体上涉及一种氮化物基半导体装置。更确切地说，本公开涉及一种具有带薄势垒层的竖直HEMT结构以实现常关状态的氮化物基半导体装置。
技术介绍
[0002]近年来，对高电子迁移率晶体管(HEMT)的深入研究已经很普遍，特别是对于高功率开关和高频应用来说。III族氮化物基HEMT利用两种不同带隙材料之间的异质结界面形成量子阱状结构，用于容纳二维电子气体(2DEG)区，满足高功率/高频率装置的需求。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)和调制掺杂的FET(MODFET)。
技术实现思路
[0003]根据本公开的一个方面，提供一种氮化物基半导体装置。所述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、第三氮化物基半导体层、钝化层、栅极绝缘体层和栅电极。所述第一氮化物基半导体层包含至少两个掺杂势垒区，用于在所述掺杂势垒区之间限定孔。所述第二氮化物基半导体层安置在第一氮化物基半导体层之上。所述第三氮化物基半导体层安置在所述第二氮化物基半导体层上且其带隙高于所述第二氮化物基半导体层的带隙。所述钝化层安置在所述第三氮化物基半导体层之上，其中所述钝化层在所述第一氮化物基半导体层上的垂直投影与所述孔间隔开。所述栅极绝缘体层安置在所述第三氮化物基半导体层之上。所述栅电极安置在所述栅极绝缘体层之上且与所述孔对准。
[0004]根据本公开的一个方面，提供一种半导体装置制造方法。所述方法包含如下步骤。在第一氮化物基半导体层之上形成第二氮化物基半导体层。在第二氮化物基半导体层之上形成第三氮化物基半导体层以在其间形成异质结。在所述第三氮化物基半导体层上形成钝化层。所述钝化层进行图案化以暴露所述第三氮化物基半导体层中与所述第一氮化物基半导体层的孔对准的部分。在所述第三氮化物基半导体层的暴露部分上形成栅极绝缘体层。在所述栅极绝缘体层上形成栅电极。
[0005]根据本公开的一个方面，提供一种氮化物基半导体装置。所述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、第三氮化物基半导体层、钝化层、栅极绝缘体层和栅电极。所述第一氮化物基半导体层包含至少两个掺杂势垒区，用于在所述掺杂势垒区之间限定孔。所述第二氮化物基半导体层安置在第一氮化物基半导体层之上。所述第三氮化物基半导体层安置在所述第二氮化物基半导体层上且其带隙高于所述第二氮化物基半导体层的带隙。所述钝化层安置在所述第三氮化物基半导体层之上以与所述第三氮化物基半导体层形成沟槽，其中所述沟槽与所述孔对准。所述栅极绝缘体层安置在所述第三氮化物基半导体层之上所述沟槽内。所述栅电极安置在所述栅极绝缘体层之上所述沟槽内。
[0006]在此类配置下，半导体装置可具有常关状态的竖直结构。所述常关状态可通过一种不含凹陷过程的方式来实现，因此可以避免在势垒层和通道层上执行蚀刻过程。
附图说明
[0007]当结合附图阅读时，根据以下详细描述可以很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。也就是说，为了讨论清楚起见，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：
[0008]图1A是根据本公开的一些实施例的半导体装置的竖直横截面视图；
[0009]图1B描绘根据本公开的一些实施例的在接通状态下操作的图1A的半导体装置；
[0010]图2A、图2B、图2C、图2D和图2E示出根据本公开的一些实施例的半导体装置制造方法的不同阶段；且
[0011]图3是根据本公开的一些实施例的半导体装置的竖直横截面视图。
具体实施方式
[0012]在整个附图和详细描述中使用共同参考标号来指示相同或相似的组件。通过结合附图进行的以下详细描述，可以很容易理解本公开的实施例。
[0013]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为相关联图中所示的组件的定向指定空间描述，例如“上”、“上方”、“下方”、“向上”、“左”、“右”、“向下”、“顶部”、“底部”、“竖直”、“水平”、“侧面”、“较高”、“较低”、“上部”、“之上”、“之下”等等。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方案可以任何定向或方式进行空间布置，前提为本公开的实施例的优点是不会因此布置而有偏差。
[0014]此外，应注意，在实际装置中，由于装置制造条件，描绘为近似矩形的各种结构的实际形状可能是弯曲的、具有圆形边缘、具有略微不均匀的厚度等。使用直线和直角只是为了方便表示层和特征。
[0015]在以下描述中，半导体电路/装置/裸片/封装及其制造方法等作为优选实例进行阐述。所属领域的技术人员将清楚，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下进行包含添加和/或替代在内的修改。可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。
[0016]在本公开中，掺杂区可具有一种导电类型，表示为掺杂类型。例如，掺杂类型可为n型或p型。术语“n型”可包含+/
‑
符号。例如，对于n型掺杂剂，存在三种导电类型，包含“n+”、“n
‑”
和“n”。n+掺杂区的掺杂浓度高于/重于n掺杂区；且n掺杂区的掺杂浓度高于n
‑
掺杂区。相同符号的掺杂区可具有不同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同的n掺杂区可具有相同或不同的绝对掺杂浓度。此定义可适用于p型掺杂。
[0017]在一些实施例中，n型掺杂剂可包含但不限于硅(Si)、碳(C)、锗(Ge)、硒(Se)、碲(Te)等等。在一些实施例中，p型掺杂剂可包含但不限于镁(Mg)、铍(Be)、锌(Zn)等等。在本公开的示例性图示中，尽管元件示出为单层，但是它里面也可包含多个层。
[0018]图1是根据本公开的一些实施例的半导体装置1A的竖直横截面视图。半导体装置1A包含衬底10、氮化物基半导体层12、13、14、16和18、源电极20和22、钝化层30、栅极绝缘体层40、栅电极42和漏电极44A。
[0019]衬底10可以是半导体衬底。衬底10的示例性材料可包含例如但不限于：Si、SiGe、SiC、砷化镓、p掺杂Si、n掺杂Si、蓝宝石、诸如绝缘体上硅(SOI)之类的绝缘体上半导体，或其它合适的衬底材料。在一些实施例中，衬底10可包含例如但不限于III族元素、IV族元素、V族元素或其组合(例如，III
‑
V化合物)。在其它实施例中，衬底10可包含例如但不限于一个或多个其它特征，例如掺杂区、内埋层、外延(epi)层或其组合。在一些实施例中，衬底10的材料可包含具有<111>定向的硅衬底。
[0020]氮化物基半导体层12安置在衬底10上。氮化物基半导体层12可掺杂为具有导电类型n。氮化物基半导体层12的示例性材料可包含例如但不限于氮化物本文档来自技高网...
【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，其包括至少两个掺杂势垒区，用于在所述掺杂势垒区之间限定孔；第二氮化物基半导体层，其安置在第一氮化物基半导体层之上；第三氮化物基半导体层，其安置在所述第二氮化物基半导体层上且其带隙高于所述第二氮化物基半导体层的带隙；钝化层，其安置在所述第三氮化物基半导体层之上，其中所述钝化层在所述第一氮化物基半导体层上的垂直投影与所述孔间隔开；栅极绝缘体层，其安置在所述第三氮化物基半导体层之上；以及栅电极，其安置在所述栅极绝缘体层之上且与所述孔对准。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，所述栅电极比所述孔宽。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，所述第三氮化物基半导体层和所述钝化层共同形成容纳所述栅极绝缘体层和所述栅电极的沟槽。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，所述栅极绝缘体层包裹所述沟槽中的所述栅电极的侧壁和底表面。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，所述沟槽中的所述栅电极通过所述栅极绝缘体层与所述第三氮化物基半导体层和所述钝化层分隔开。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，所述钝化层在所述第一氮化物基半导体层上的所述垂直投影与所述掺杂势垒区重叠。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，所述钝化层在所述第一氮化物基半导体层上的所述垂直投影全部都在所述掺杂势垒区内。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，进一步包括：源电极，其安置在所述第一氮化物基半导体层之上且邻接所述第二和第三氮化物基半导体层和所述钝化层的侧壁。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，所述钝化层具有分别位于所述掺杂势垒区正上方的第一部分和第二部分，且所述栅电极位于所述钝化层的所述第一和第二部分之间。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，所述钝化层的所述第一部分到所述第二部分的距离大于所述孔的宽度。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，所述第三氮化物基半导体层的厚度在约2nm到约4nm的范围内。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，所述第三氮化物基半导体层包括AlGaN、InAlN、AlN或其组合。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，所述钝化层包括AlGaN、AlN、Si或其组合。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，所述栅极绝缘体层包括Si...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨超，周春华，刘勇，赵起越，沈竞宇，
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：
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