CN115939204A - 氮化物半导体器件及其制造方法 - Google Patents
氮化物半导体器件及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115939204A CN115939204A CN202211514252.7A CN202211514252A CN115939204A CN 115939204 A CN115939204 A CN 115939204A CN 202211514252 A CN202211514252 A CN 202211514252A CN 115939204 A CN115939204 A CN 115939204A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nitride
- semiconductor layer
- nitride semiconductor
- fin structure
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims abstract description 198
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 178
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 17
- -1 nitride compound Chemical class 0.000 claims abstract description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 102
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 11
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 9
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- AJGDITRVXRPLBY-UHFFFAOYSA-N aluminum indium Chemical compound [Al].[In] AJGDITRVXRPLBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N aluminum gallium Chemical compound [Al].[Ga] RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N azanylidyneindigane Chemical compound [In]#N NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000779 depleting effect Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
一种氮化物半导体器件，其特征在于，包括氮化物鳍结构(fin structure)、氮化物半导体层、掺杂III‑V半导体层以及栅电极。氮化物鳍结构包括多个沿着第一方向配置的鳍片，且鳍片各自沿着第二方向延伸，其中第一方向与第二方向相异，氮化物鳍结构包括第一氮化物化合物。氮化物半导体层覆盖鳍片，并包括第二氮化物化合物，其中第二氮化物化合物的带隙大于第一氮化物化合物的带隙。掺杂III‑V半导体层，设置在氮化物鳍结构上，并至少具有第一部分以及第二部分，且鳍片位在第一部分与第二部分之间。栅电极设置在氮化物鳍结构上。
Description
技术领域
本公开总体上涉及一种氮化物半导体器件。更确切地说，本公开涉及一种具有氮化物鳍结构的氮化物半导体器件。
背景技术
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，尤其是对于高功率切换和高频率应用。III族氮化物基HEMT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，所述量子阱类结构容纳二维电子气体(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)。为了满足更多设计要求，HEMT装置需要变得更小。因此，在HEMT装置小型化的情况下，需要保持那些HEMT装置的可靠性。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供一种氮化物半导体器件，其特征在于，包括氮化物鳍结构(fin structure)、氮化物半导体层、掺杂III-V半导体层以及栅电极。氮化物鳍结构包括多个沿着第一方向配置的鳍片，且所述鳍片各自沿着第二方向延伸，其中所述第一方向与所述第二方向相异，所述氮化物鳍结构包括第一氮化物化合物。氮化物半导体层覆盖所述鳍片，并包括第二氮化物化合物，其中第二氮化物化合物的带隙大于所述第一氮化物化合物的带隙。掺杂III-V半导体层，设置在所述氮化物鳍结构上，并至少具有第一部分以及第二部分，且所述鳍片位在所述第一部分与所述第二部分之间。栅电极设置在所述氮化物鳍结构上，并且沿着所述第一方向延伸跨越多个所述鳍片。
根据本公开的一个方面，提供一种用于制造半导体器件的方法。所述方法包含如下步骤。形成第二氮化物半导体层于第一氮化物半导体层上。移除部分的第一氮化物半导体层以及部分的第二氮化物半导体层，以使得所述第一氮化物半导体层成为氮化物鳍结构。形成掺杂III-V半导体层在所述氮化物鳍结构的鳍片之间。形成栅电极，且所述栅电极延伸跨越多个所述鳍片。
根据本公开的一个方面，提供一种氮化物半导体器件，其特征在于，包括氮化物鳍结构、氮化物半导体层、掺杂III-V半导体层以及栅电极。氮化物鳍结构包括多个沿着第一方向配置的鳍片，且所述鳍片各自沿着第二方向延伸，其中所述第一方向与所述第二方向相异，所述氮化物鳍结构包括第一氮化物化合物。氮化物半导体层接触所述鳍片并形成交界面，并包括第二氮化物化合物，其中第二氮化物化合物的带隙大于所述第一氮化物化合物的带隙。掺杂III-V半导体层设置在所述氮化物鳍结构上，且所述掺杂III-V半导体层延伸以自所述交界面的下方至所述交界面的上方。栅电极设置在所述氮化物鳍结构上，并且沿着所述第一方向延伸跨越多个所述鳍片。
通过以上配置，可具体建构出增强型鳍结构氮化物半导体器件。采用鳍结构的配置可使沟道区的空穴浓度增大，从而电导调制效果更强，以使导通电阻进一步减小。采用鳍结构的配置还可使栅长设计能更灵活。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下详细描述容易地理解本公开的各方面。应注意，各种特征可不按比例绘制。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：
图1A根据本公开的一些实施例的氮化物半导体器件1A的立体视图；
图1B根据本公开的一些实施例的图1A的氮化物半导体器件沿着线段I-I’的横截面视图；
图1C根据本公开的一些实施例的图1A的氮化物半导体器件沿着线段II-II’的横截面视图；
图2A、图2B、图2C和图2D根据本公开的一些实施例展示用于制造氮化物半导体器件的方法的不同阶段；
图3A是根据本公开的一些实施例的氮化物半导体器件的横截面视图；以及
图3B是根据本公开的一些实施例的氮化物半导体器件的横截面视图。
具体实施方式
在所有附图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。
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，为相关联图中所展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任何定向或方式在空间上布置，前提为本公开的实施例的优点是不会因此类布置而有所偏差。
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曲形、具有圆形边缘、具有稍微不均匀的厚度等等。使用直线和直角只是为了方便表示层和特征。
在以下描述中，半导体器件/裸片/封装、其制造方法等被阐述为优选实例。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。
图1A根据本公开的一些实施例的氮化物半导体器件1A的立体视图。图1B根据本公开的一些实施例的图1A的氮化物半导体器件1A沿着线段I-I’的横截面视图。图1C根据本公开的一些实施例的图1A的氮化物半导体器件1A沿着线段II-II’的横截面视图。氮化物半导体器件1A包含衬底10、氮化物鳍结构(fin structure)12、氮化物半导体层20、掺杂氮化物半导体层22、栅电极24、欧姆电极26、电极30和32、沉积层40。
衬底10可以是氮化物半导体衬底。衬底10的示例性材料可包含例如但不限于氮化物或III-V族化合物，例如GaN、AlN、InN、InxAlyGa(1-x-y)N(其中x+y≤1)、AlxGa(1-x)N(其中x≤1)。衬底10可以具有掺杂，像是碳掺杂。衬底10可以是形成在硅衬底(未绘示)上。
氮化物鳍结构12设置于衬底10上/之上/上方。氮化物鳍结构12包括多个沿着方向D1配置的鳍片122。鳍片122各自沿着方向D2延伸，其中方向D1与方向D2相异，其例如可以是互相垂直。鳍片122之间存在沟槽，这些沟槽具有沿着方向D3的深度，其中方向D1、方向D2与方向D3相异，例如可以是互相垂直。氮化物鳍结构12包括氮化物化合物。在一些实施例中，氮化物鳍结构12的示例性材料可包含例如但不限于氮化物或III-V族化合物，例如GaN、AlN、InN、InxAlyGa(1-x-y)N(其中x+y≤1)、AlxGa(1-x)N(其中x≤1)。氮化物鳍结构12可包括主动区124，且鳍片122位在主动区124内。
氮化物半导体层20各自覆盖鳍片122的顶面。氮化物半导体层20与鳍片122具有相同的宽度。氮化物半导体层的20厚度小于鳍片122的厚度。氮化物半导体层20可包括多个部分。氮化物半导体层20的多个部分沿着方向D1配置，并随着鳍片122沿着方向D2延伸。氮化物半导体层20包括氮化物化合物。氮化物半导体层20的示例性材料可包含例如但不限于氮化物或III-V族化合物，例如GaN、AlN、InN、InxAlyGa(1-x-y)N(其中x+y≤1)、AlxGa(1-x)N(其中x≤1)。
可选择氮化物鳍结构12与氮化物半导体层20的示例性氮化物化合物材料以使得氮化物半导体层20的氮化物化合物的带隙(即，禁带宽度)大于/高于氮化物鳍结构12的氮化物化合物的带隙，这会使其电子亲和势彼此不同并且在其间形成异质结。举例来说，当氮化物鳍结构12的氮化物化合物是具有约3.4eV的带隙的未掺杂GaN层时，氮化物半导体层20的氮化物化合物可选择为具有约4.0eV的带隙的AlGaN层。因而，氮化物鳍结构12和氮化物半导体层20可分别充当沟道层和势垒层。亦即，氮化物鳍结构12的鳍片122可以作为沟道。在沟道层与势垒层之间的接合界面处能产生三角阱势，使得电子在三角阱中积聚，由此邻近于异质结而产生二维电子气体(2DEG)区。因此，氮化物半导体器件1A可包含至少一个GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)。
掺杂III-V半导体层22设置在氮化物鳍结构20上。掺杂III-V半导体层22可包括多个部分。掺杂III-V半导体层22的多个部分彼此分离，且各自伸入填充至鳍片122之间的沟槽内，使得鳍片122会位在不同的部分之间。掺杂III-V半导体层22的多个部分可自氮化物鳍结构12向上延伸，使得掺杂III-V半导体层22的位置与氮化物半导体层20的高度相同。例如，掺杂III-V半导体层22与氮化物半导体层20的顶面可以是共平面的。由于掺杂III-V半导体层22可自氮化物鳍结构12向上延伸，故掺杂III-V半导体层22还可覆盖氮化物鳍结构12的鳍片122与氮化物半导体层20之间的交界面。交界面相对衬底10的高度会小于掺杂III-V半导体层22的顶面的高度。伸入至沟槽内的掺杂III-V半导体层22可以覆盖每个鳍片的相对两个侧壁。伸入至沟槽内的掺杂III-V半导体层22的宽度可以与两个相邻鳍片122之间的距离相同。伸入至沟槽内的掺杂III-V半导体层22的底部可接触氮化物鳍结构12。因此，在图1B的视图中，掺杂III-V半导体层22会填满鳍片122之间的沟槽。
掺杂氮化物半导体层22的示例性材料例如可包括但不限于，p型掺杂III-V族氮化物半导体材料，像是p型氮化镓(GaN)、p型氮化铝镓(AlGaN)、p型氮化铟(InN)、p型氮化铝铟(AlInN)、p型氮化铟镓(InGaN)、p型氮化铝铟镓(AlInGaN)或其组合。在一些实施方式中，可通过使用p型杂质，像是铍(Be)、镁(Mg)、锌(Zn)、镉(Cd)来实现p型掺杂材料。在一些实施方式中，氮化物鳍结构12与掺杂氮化物半导体层22包括相同的材料，但是具有不同掺杂特征。使用相同材料可便于形成掺杂氮化物半导体层22。举例来说，氮化物鳍结构12与掺杂氮化物半导体层22均可以包括氮化镓，以便掺杂氮化物半导体层22能自氮化物鳍结构12外延生长而成。
栅电极24设置在氮化物鳍结构12上/之上/上方。栅电极24可沿着方向D1延伸，并跨越多个鳍片122。栅电极可沿着方向D1跨越氮化物半导体层20的多个部分。栅电极可接触氮化物半导体层20。栅电极24的示例性材料可以是金属或金属化合物，包括但不限于钨(W)、金(Au)、钯(Pd)、钛(Ti)、钽(Ta)、钴(Co)、镍(Ni)、铂(Pt)、钼(Mo)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、其他金属化合物、氮化物、氧化物、硅化物、掺杂半导体、金属合金或其组合。欧姆电极24设置在掺杂III-V半导体层22与栅电极24之间。欧姆电极26可起到降低电阻抗的效果。欧姆电极24提供的欧姆接触可通过将Ti、Al或其它合适的材料来实现。
电极30和32可设置于氮化物鳍结构12上/之上/上方。电极30和32可与氮化物鳍结构12接触。氮化物鳍结构12的鳍片122可位在电极30与32之间。栅电极24可位在电极30与32之间。电极30和32可与二维电子气体区电气连接。在一些实施例中，电极30可充当源极电极。在一些实施例中，电极30可充当漏极电极。在一些实施例中，电极32可充当源极电极。在一些实施例中，电极32可充当漏极电极。电极30和32的作用取决于装置设计。在一些实施例中，电极30和32可包含例如但不限于金属、合金、掺杂半导体材料(例如掺杂结晶硅)、例如硅化物和氮化物的化合物、其它导体材料或其组合。电极30和32的示例性材料可包含例如但不限于Ti、AlSi、TiN或其组合。电极30和32可以是单个层，或者是具有相同或不同组成的多个层。
沉积层40可覆盖氮化物鳍结构12及氮化物半导体层20。沉积层40可伸入填充至鳍片122之间的沟槽内。沉积层40可以是单个层，或者是具有相同或不同组成的多个层。沉积层40可充当保护层。钝化层40的材料可包含例如但不限于电介质材料。举例来说，钝化层40可包含SiNx(例如，Si3N4)、SiOx、Si3N4、SiON、SiC、SiBN、SiCBN、氧化物、氮化物、氧化物、等离子体增强氧化物(PEOX)或其组合。
通过以上配置，可以具体建构出增强模式(enhancement mode)器件，当栅电极24大致处于零偏置时，此增强模式器件会处于常关闭(normally-off)状态。具体来说，采用了鳍结构，用来耗尽二维电子气体区的掺杂氮化物半导体层22可置于沟道两侧，因此在减小沟道电阻的同时又能减小阻断状态的源漏漏电。此外，由于掺杂氮化物半导体层22是置于沟道两侧，器件厚度与掺杂氮化物半导体层22的厚度相关性较低，因此可以使氮化物半导体层20的厚度能够灵活设计调整。例如，氮化物半导体层20可以形成厚的氮化物半导体层20。采用鳍结构，可构造出立体器件，以有效降低器件宽度或长度。
此外，在器件结构中，掺杂氮化物半导体层22可与其上方的欧姆电极26形成欧姆接触，而沟道上方则有氮化物半导体层20与栅电极24形成的肖特基接触。在导通状态下，掺杂氮化物半导体层22可向沟道区内注入空穴，实现注入增强型。采用鳍结构的配置可使沟道区的空穴浓度增大，从而电导调制效果更强，以使导通电阻进一步减小。采用鳍结构的配置还可使栅长Lg设计能更灵活。在一些实施例中，可以使器件具有大的栅长Lg。如此一来，可进进一步减小阻断状态的源漏漏电。另外，大的栅长Lg意味着能增大空穴注入区域，从而进一步增强了电导调制效应以及减小导通电阻。
用于制造氮化物半导体器件1A的方法的不同阶段在图2A、图2B、图2C和图2D中展示，如下文所描述。在下文中，沉积技术可包含例如但不限于原子层沉积(ALD)、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、金属有机CVD(MOCVD)、等离子体增强型CVD(PECVD)、低压力CVD(LPCVD)、等离子体辅助气相沉积、外延生长或其它合适的工艺。此外，在下文中，层体的形成可涉及图案化，所述图案化包括一系列工艺，其可通过使用掩模层实现。
参考图2A，提供衬底10，其可通过提及的沉积技术形成。氮化物半导体层18及20可通过提及的沉积技术依序形成于衬底10上方。参考图2B，对氮化物半导体层18及20进行刻蚀工艺，以移除部分的氮化物半导体层18及20。于刻蚀工艺后，氮化物半导体层18可形成为氮化物鳍结构12,并包括多个鳍片122。于刻蚀工艺后，氮化物半导体层20被分开为多个部分，并分别覆盖鳍片122。于刻蚀工艺后，可在多个鳍片122之间形成沟槽。参考图2C，形成掺杂III-V半导体层22在氮化物鳍结构12的鳍片122之间，且掺杂III-V半导体层22自氮化物鳍结构12向上延伸，使得掺杂III-V半导体层22的位置与氮化物半导体层20的高度相同。参考图2D，形成欧姆电极24在掺杂III-V半导体层22上。接着，可形成栅电极，并使栅电极延伸跨越多个鳍片122，以得到如图1A、图1B、图1C所述的氮化物半导体器件1A。
图3A是根据本公开的一些实施例的氮化物半导体器件1B的横截面视图，其横截位置类似图1B的位置。图3B是根据本公开的一些实施例的氮化物半导体器件1B的横截面视图，其横截位置类似图1C的位置。氮化物半导体器件1B类似于如参考图1A、图1B、图1C所描述和说明的氮化物半导体器件1A，不同之处在于氮化物半导体层20由氮化物半导体层20B替换。
氮化物半导体层20B可包覆鳍片122的表面。具体来说，氮化物半导体层20B可进一步延伸以覆盖鳍片122的侧表面以及上表面。掺杂III-V半导体层22可通过氮化物半导体层20B而与鳍片122分隔开。将氮化物半导体层20B进一步形成在鳍片122之间的沟槽内，可拓展侧壁方向上的沟道面积，从而减小导通电阻。此外，对于掺杂III-V半导体层22的底面，其直接与氮化物鳍结构12接触。亦即，虽氮化物半导体层20B在鳍片122的侧表面上延伸，掺杂III-V半导体层22的底面处不存在氮化物半导体层20B，此将可在减小导通电阻的同时还保持小的源漏漏电。
选择和描述实施例是为了最佳地解释本公开的原理及其实际应用，使得所属领域的其他技术人员能够理解各种实施例的公开内容，并且能够进行适合于预期的特定用途的各种修改。
如本文中所使用且不另外定义，术语“基本上”、“大体上”、“近似”和“约”用于描述并考虑较小变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可涵盖事件或情形明确发生的情况以及事件或情形近似于发生的情况。举例来说，当结合数值使用时，术语可涵盖小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。术语“大体上共面”可指沿同一平面定位的在数微米内的两个表面，例如沿同一平面定位的在40μm内、30μm内、20μm内、10μm内或1μm内的两个表面。
如本文中所使用，除非上下文另外明确规定，否则单数术语“一(a/an)”和“所述”可包含多个提及物。在一些实施例的描述中，提供于另一组件“上”或“之上”的组件可涵盖前一组件直接在后一组件上(例如，与后一组件物理接触)的情况，以及一或多个中间组件位于前一组件与后一组件之间的情况。
虽然已参考本公开的具体实施例描述且说明本公开，但这些描述和说明并非限制性的。所属领域的技术人员应理解，在不脱离如由所附权利要求书定义的本公开的真实精神和范围的情况下，可作出各种改变且可取代等效物。所述说明可能未必按比例绘制。由于制造工艺和公差，本公开中的工艺再现与实际设备之间可能存在区别。此外，应了解，实际装置和层可能相对于图式的矩形层描绘存在偏差，且可能由于例如共形沉积、蚀刻等等制造工艺而包含角表面或边缘、圆角等等。可存在未特别说明的本公开的其它实施例。应将本说明书和图式视为说明性而非限制性的。可进行修改，以使特定情形、材料、物质组成、方法或工艺适应本公开的目标、精神和范围。所有此类修改都既定在所附权利要求书的范围内。虽然本文中公开的方法已参考按特定次序执行的特定操作加以描述，但应理解，可在不脱离本公开的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非在本文中特定指示，否则操作的次序和分组并非限制性的。
Claims (25)
1.一种氮化物半导体器件，其特征在于，包括：
氮化物鳍结构(fin structure)，包括多个沿着第一方向配置的鳍片，且所述鳍片各自沿着第二方向延伸，其中所述第一方向与所述第二方向相异，所述氮化物鳍结构包括第一氮化物化合物；
氮化物半导体层，覆盖所述鳍片，并包括第二氮化物化合物，其中第二氮化物化合物的带隙大于所述第一氮化物化合物的带隙；
掺杂III-V半导体层，设置在所述氮化物鳍结构上，并至少具有第一部分以及第二部分，且所述鳍片位在所述第一部分与所述第二部分之间；以及
栅电极，设置在所述氮化物鳍结构上，并且沿着所述第一方向延伸跨越多个所述鳍片。
2.如权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述掺杂III-V半导体层自所述氮化物鳍结构向上延伸，使得所述掺杂III-V半导体层的位置与所述氮化物半导体层的高度相同。
3.如权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述掺杂III-V半导体层的所述第一部分与所述第二部分分别覆盖所述鳍片的相对两个侧壁。
4.如权利要求3所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述掺杂III-V半导体层的所述第一部分与所述第二部分还覆盖所述氮化物鳍结构与所述氮化物半导体层之间的交界面。
5.如权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述栅电极接触所述氮化物半导体层。
6.如权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述氮化物半导体层与所述鳍片具有相同的宽度。
7.如权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述氮化物半导体层随着所述鳍片沿着所述第二方向延伸。
8.如权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述氮化物半导体层的厚度小于所述鳍片的厚度。
9.如权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述掺杂III-V半导体层的宽度与两个所述鳍片之间的距离相同。
10.如权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述氮化物鳍结构与所述掺杂III-V半导体层包括相同的材料。
11.如权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述掺杂III-V半导体层的底部接触所述氮化物鳍结构。
12.如权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述氮化物半导体层覆盖所述鳍片的侧表面以及上表面。
13.如权利要求12所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述掺杂III-V半导体层通过所述氮化物半导体层而与所述鳍片分隔开。
14.如权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征在于，还包括欧姆电极，设置在所述掺杂III-V半导体层与所述栅电极之间。
15.如权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征在于，还包括源电极以及漏电极，所述鳍片位在源电极与漏电极之间。
16.一种制造氮化物半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：
形成第二氮化物半导体层于第一氮化物半导体层上；
移除部分的第一氮化物半导体层以及部分的第二氮化物半导体层，以使得所述第一氮化物半导体层成为氮化物鳍结构；
形成掺杂III-V半导体层在所述氮化物鳍结构的鳍片之间；以及
形成栅电极，且所述栅电极延伸跨越多个所述鳍片。
17.如权利要求16所述的制造方法，其特征在于，所述掺杂III-V半导体层自所述氮化物鳍结构向上延伸，使得所述掺杂III-V半导体层的位置与所述第二氮化物半导体层的高度相同。
18.如权利要求16所述的制造方法，其特征在于，所述鳍片沿着第一方向配置，且所述鳍片各自沿着第二方向延伸，其中所述第一方向与所述第二方向相异。
19.如权利要求16所述的制造方法，其特征在于，所述第二氮化物半导体层的带隙大于所述第一氮化物半导体层的带隙。
20.如权利要求16所述的制造方法，其特征在于，所述掺杂III-V半导体层的底部接触所述氮化物鳍结构。
21.一种氮化物半导体器件，其特征在于，包括：
氮化物鳍结构(fin structure)，包括多个沿着第一方向配置的鳍片，且所述鳍片各自沿着第二方向延伸，其中所述第一方向与所述第二方向相异，所述氮化物鳍结构包括第一氮化物化合物；
氮化物半导体层，接触所述鳍片并形成交界面，并包括第二氮化物化合物，其中第二氮化物化合物的带隙大于所述第一氮化物化合物的带隙；
掺杂III-V半导体层，设置在所述氮化物鳍结构上，且所述掺杂III-V半导体层延伸以自所述交界面的下方至所述交界面的上方；以及
栅电极，设置在所述氮化物鳍结构上，并且沿着所述第一方向延伸跨越多个所述鳍片。
22.如权利要求21所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述掺杂III-V半导体层自所述氮化物鳍结构向上延伸，使得所述掺杂III-V半导体层的位置与所述氮化物半导体层的高度相同。
23.如权利要求21所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述掺杂III-V半导体层的底部接触所述氮化物鳍结构。
24.如权利要求21所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述氮化物半导体层覆盖所述鳍片的侧表面以及上表面。
25.如权利要求21所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述掺杂III-V半导体层通过所述所述氮化物半导体层而与所述鳍片分隔开。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211514252.7A CN115939204B (zh) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | 氮化物半导体器件及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211514252.7A CN115939204B (zh) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | 氮化物半导体器件及其制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115939204A true CN115939204A (zh) | 2023-04-07 |
| CN115939204B CN115939204B (zh) | 2024-01-02 |
Family
ID=86650060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211514252.7A Active CN115939204B (zh) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | 氮化物半导体器件及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115939204B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104916683A (zh) * | 2014-03-03 | 2015-09-16 | 英飞凌科技奥地利有限公司 | 一种iii族氮化物基增强型晶体管 |
| CN110392929A (zh) * | 2016-11-24 | 2019-10-29 | 剑桥企业有限公司 | 氮化镓晶体管 |
| CN113257899A (zh) * | 2020-01-28 | 2021-08-13 | 英飞凌科技奥地利有限公司 | 具有在栅极结构中的掺杂的半导体区的高电子迁移率晶体管 |
-
2022
- 2022-11-29 CN CN202211514252.7A patent/CN115939204B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104916683A (zh) * | 2014-03-03 | 2015-09-16 | 英飞凌科技奥地利有限公司 | 一种iii族氮化物基增强型晶体管 |
| CN110392929A (zh) * | 2016-11-24 | 2019-10-29 | 剑桥企业有限公司 | 氮化镓晶体管 |
| CN113257899A (zh) * | 2020-01-28 | 2021-08-13 | 英飞凌科技奥地利有限公司 | 具有在栅极结构中的掺杂的半导体区的高电子迁移率晶体管 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115939204B (zh) | 2024-01-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114270532B (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
| CN113875017B (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
| US20220376041A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
| CN114080691A (zh) | 氮化物基半导体装置及其制造方法 | |
| CN114402442B (zh) | 氮化物基半导体装置及其制造方法 | |
| US20230343864A1 (en) | Nitride-based semiconductor device and method for manufacturing the same | |
| CN114207835B (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
| US20220376042A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
| CN114207840B (zh) | 氮化物基半导体装置及其制造方法 | |
| CN114503282B (zh) | 氮化物基半导体装置及其制造方法 | |
| US20240222423A1 (en) | GaN-BASED SEMICONDUCTOR DEVICE WITH REDUCED LEAKAGE CURRENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME | |
| CN115939204B (zh) | 氮化物半导体器件及其制造方法 | |
| CN115458597B (zh) | 氮化物基半导体器件及其制造方法 | |
| CN115812253B (zh) | 氮化物基半导体器件及其制造方法 | |
| CN115663025B (zh) | 氮化物基半导体器件及其制造方法 | |
| CN115440811B (zh) | 半导体器件及其制造方法 | |
| CN114175273B (zh) | 半导体器件和其制造方法 | |
| WO2024011609A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing thereof | |
| CN116613207A (zh) | 氮化物半导体器件及其制造方法 | |
| CN118302863A (zh) | 氮化物基半导体器件及其制造方法 | |
| CN118103991A (zh) | 氮化物基半导体器件及其制造方法 | |
| CN118696401A (zh) | 氮化物基半导体器件及其制造方法 | |
| CN118216004A (zh) | 半导体器件及其制造方法 | |
| CN117410318A (zh) | 一种半导体器件 | |
| CN117897818A (zh) | 半导体器件及其制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |