具有含多个区的栅极电极的半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本公开涉及具有含多个区的栅极电极的半导体装置及其制造方法。一种半导体装置包括半导体衬底、设置在所述半导体衬底的上表面上的第一介电层、设置在所述第一介电层上的第二介电层、设置在所述第二介电层上的第三介电层、形成于所述第一介电层中的下部开口、形成于所述第二介电层和所述第三介电层中的上部开口，以及控制电极，其中所述上部开口的至少一部分与所述下部开口的一部分重叠，所述控制电极形成于所述下部开口的至少一部分内和所述上部开口的一部分内，其中所述控制电极的一部分形成于所述第三介电层上。成于所述第三介电层上。成于所述第三介电层上。

【技术实现步骤摘要】
具有含多个区的栅极电极的半导体装置及其制造方法


[0001]本文描述的主题的实施例大体上涉及具有栅极电极的半导体装置以及用于制造此类装置的方法。

技术介绍

[0002]半导体装置应用于各种电子组件和系统。高功率、高频率晶体管应用于射频(RF)系统和电力电子系统。氮化镓(GaN)装置技术由于其优良的电子特性和热特性而特别适合于这些RF功率应用和电力电子应用。具体地，GaN的高电子速度和高击穿场强度使得由这种材料制造的装置对于RF功率放大器和大功率开关应用来说是理想的。GaN装置中的栅极电极的设计在实现用于各种RF和电力应用的必要装置性能方面发挥关键作用。因此，需要具有调适成满足给定应用的装置性能要求的栅极电极的GaN装置。

技术实现思路

[0003]根据本专利技术的第一方面，提供一种半导体装置，包括：
[0004]半导体衬底，所述半导体衬底包括上表面和沟道；
[0005]第一介电层，所述第一介电层设置在所述半导体衬底的所述上表面上；
[0006]第二介电层，所述第二介电层设置在所述第一介电层上；
[0007]第三介电层，所述第三介电层设置在所述第二介电层上；
[0008]下部开口，所述下部开口形成于所述第一介电层中；
[0009]上部开口，所述上部开口形成于所述第二介电层和所述第三介电层中，其中所述上部开口的至少一部分与所述下部开口的一部分重叠；以及
[0010]控制电极，所述控制电极形成于所述下部开口的至少一部分内和所述上部开口的一部分内，其中所述控制电极的一部分形成于所述第三介电层上。
[0011]在一个或多个实施例中，所述半导体装置另外包括形成于所述半导体衬底上并且在所述第一介电层中的第一载流开口内电耦合到所述沟道的第一载流电极以及形成于所述第一介电层中的第二载流开口内并且电耦合到所述沟道的第二载流电极，其中所述控制电极形成于所述第一载流电极与所述第二载流电极之间，并且其中所述第一载流电极和所述第二载流电极被配置成支持电流流动通过所述沟道。
[0012]在一个或多个实施例中，所述控制电极被配置为栅极电极，所述第一载流电极被配置为源极电极，并且所述第二载流电极被配置为漏极电极。
[0013]在一个或多个实施例中，在所述栅极电极上形成第四介电层并且邻近所述栅极电极且在所述第四介电层的至少一部分上形成场板。
[0014]在一个或多个实施例中，所述控制电极包括：
[0015]第一区，所述第一区形成于所述下部开口内；
[0016]第二区，所述第二区形成于所述第一区上方，其中所述第二区包括在所述第一介电层上在所述下部开口与所述第一载流电极之间延伸的第一突出区以及在所述第一介电
层上在所述下部开口与所述第二载流电极之间延伸的第二突出区；以及
[0017]第三区，所述第三区形成于所述第二区上方，其中所述第三区包括在所述第三介电层上在所述上部开口与所述第一载流电极之间延伸的第三突出区。
[0018]在一个或多个实施例中，所述控制电极的所述第三区包括在所述第三介电层上在所述上部开口与所述第二载流电极之间延伸的第四突出区。
[0019]在一个或多个实施例中，所述第三突出区的横向长度比所述第四突出区的横向长度长。
[0020]在一个或多个实施例中，所述第二突出区的横向长度比所述第四突出区的横向长度短。
[0021]在一个或多个实施例中，所述第一介电层的介电常数超过所述第二介电层的介电常数。
[0022]在一个或多个实施例中，所述第一介电层包括氮化硅并且所述第二介电层包括选自由二氧化硅、原硅酸四乙酯、有机硅酸盐玻璃和多孔二氧化硅组成的组的材料。
[0023]根据本专利技术的第二方面，提供一种氮化镓晶体管装置，包括：
[0024]包括氮化镓的半导体衬底，所述半导体衬底另外包括上表面和沟道；
[0025]第一介电层，所述第一介电层设置在所述半导体衬底的所述上表面上；
[0026]第二介电层，所述第二介电层设置在所述第一介电层上；
[0027]第三介电层，所述第三介电层设置在所述第二介电层上；
[0028]源极电极和漏极电极，所述源极电极和漏极电极在所述半导体衬底上形成于在所述第一介电层中形成的源极开口和漏极开口内并且电耦合到所述沟道，所述源极电极和漏极电极被配置成支持电流流动通过所述沟道；
[0029]下部开口，所述下部开口在所述第一介电层中形成于所述源极电极与所述漏极电极之间；
[0030]上部开口，所述上部开口形成于所述第二介电层和所述第三介电层中，其中所述上部开口的至少一部分与所述下部开口的一部分重叠；以及
[0031]栅极电极，所述栅极电极在所述源极电极与所述漏极电极之间在所述下部开口的至少一部分和所述上部开口的一部分内形成于所述半导体衬底上，所述栅极电极被配置成控制电流流动通过所述沟道，其中所述栅极电极包括：
[0032]第一栅极区，所述第一栅极区形成于所述下部开口内；
[0033]第二栅极区，所述第二栅极区形成于所述第一栅极区上方，其中所述第二栅极区包括在所述第一介电层上在所述下部开口与所述源极电极之间横向延伸的第一突出区以及在所述第一介电层上在所述下部开口与所述漏极电极之间横向延伸的第二突出区；以及
[0034]第三栅极区，所述第三栅极区形成于所述第二栅极区上方，其中所述第三栅极区包括在所述第三介电层上在所述上部开口与所述源极电极之间延伸的第三突出区。
[0035]在一个或多个实施例中，所述第三栅极区包括在所述第三介电层上在所述上部开口与所述漏极电极之间延伸的第四突出区。
[0036]在一个或多个实施例中，所述第二介电层和所述第三介电层在所述第三突出区的末端处终止。
[0037]在一个或多个实施例中，在所述栅极电极的至少一部分上形成第四介电层，并且
其中邻近所述栅极电极且在所述栅极电极与所述漏极电极之间在所述第四介电层上形成场板。
[0038]根据本专利技术的第三方面，提供一种用于形成氮化镓晶体管装置的方法，所述方法包括：
[0039]形成包括氮化镓并且另外包括上表面和沟道的半导体衬底；
[0040]在所述半导体衬底的所述上表面上形成第一介电层；
[0041]在所述第一介电层中形成源极
‑
漏极开口；
[0042]在所述半导体衬底上在所述源极
‑
漏极开口内形成源极电极和漏极电极；
[0043]在所述第一介电层上形成第二介电层；
[0044]在所述第二介电层上形成第三介电层；
[0045]在所述第三介电层和所述第二介电层中在所述源极电极与所述漏极电极之间形成上部开口；
[0046]在所述第一介电层中形成下部开口，其中所述上部开口的至少一部分与所述下部开口的一部分重叠；以及
[0047]形成栅极电极，其中形成所述栅极电极包括：
[0048]在所述下部开口内形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括上表面和沟道；第一介电层，所述第一介电层设置在所述半导体衬底的所述上表面上；第二介电层，所述第二介电层设置在所述第一介电层上；第三介电层，所述第三介电层设置在所述第二介电层上；下部开口，所述下部开口形成于所述第一介电层中；上部开口，所述上部开口形成于所述第二介电层和所述第三介电层中，其中所述上部开口的至少一部分与所述下部开口的一部分重叠；以及控制电极，所述控制电极形成于所述下部开口的至少一部分内和所述上部开口的一部分内，其中所述控制电极的一部分形成于所述第三介电层上。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，另外包括形成于所述半导体衬底上并且在所述第一介电层中的第一载流开口内电耦合到所述沟道的第一载流电极以及形成于所述第一介电层中的第二载流开口内并且电耦合到所述沟道的第二载流电极，其中所述控制电极形成于所述第一载流电极与所述第二载流电极之间，并且其中所述第一载流电极和所述第二载流电极被配置成支持电流流动通过所述沟道。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述控制电极被配置为栅极电极，所述第一载流电极被配置为源极电极，并且所述第二载流电极被配置为漏极电极。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，在所述栅极电极上形成第四介电层并且邻近所述栅极电极且在所述第四介电层的至少一部分上形成场板。5.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述控制电极包括：第一区，所述第一区形成于所述下部开口内；第二区，所述第二区形成于所述第一区上方，其中所述第二区包括在所述第一介电层上在所述下部开口与所述第一载流电极之间延伸的第一突出区以及在所述第一介电层上在所述下部开口与所述第二载流电极之间延伸的第二突出区；以及第三区，所述第三区形成于所述第二区上方，其中所述第三区包括在所述第三介电层上在所述上部开口与所述第一载流电极之间延伸的第三突出区。6.根据权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，所述控制电极的所述第三区包括在所述第三介电层上在所述上部开口与所述第二载流电极之间延伸的第四突出区。7.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一介电层的介电常数超过所述第二介电层的介电常数。8.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一介电层包括氮化硅并且所述第二介电层包括选自由二氧化硅、原硅酸四乙酯、有机硅酸盐玻璃和多孔二氧化硅组成的组的材料。9.一种氮化镓晶体管装置，其特征在于，包括：包括氮化镓的半导体衬底，所述半导体衬底另外包括上表面和沟道；第一介...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：恩智浦美国有限公司，
类型：发明
国别省市：