[发明专利]将掺杂剂注入到III族氮化物结构中的方法及形成的器件

说明书

技术领域

本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种半导体器件及其形成方法。

背景技术

包括诸如氮化镓的III族氮化物的半导体器件用于在高频下工作或使用高工作电压的器件中。III族氮化物也用于诸如发光二极管(LED)的光电子器件中。为了提高III族氮化物的导电性，硅或镁注入到III族氮化物的源极区和漏极区中，并且使用退火工艺激活掺杂剂。注入工艺和退火工艺增加了III族氮化物中的电荷载流子的数量。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种形成半导体器件的方法，所述方法包括：在衬底上形成III-V族化合物层；

将主掺杂剂注入到所述III-V族化合物层中以形成源极区和漏极区；以及将V族物质注入到所述源极区和所述漏极区中。

该方法进一步包括：实施退火工艺以激活所述源极区和所述漏极区中的所述掺杂剂和所述V族物质的组合。

在该方法中，实施所述退火工艺包括：在约800℃至约1,200℃的范围内的温度下实施所述退火工艺。

在该方法中，注入所述主掺杂剂包括：注入硅、镁、铍、钙、锌、锗或硫中的至少一种。

在该方法中，注入所述V族物质包括：以所述主掺杂剂与所述V族物质的比率在约1,000∶1至约10∶1的范围内来注入所述V族物质。

该方法进一步包括：形成与所述源极区和所述漏极区电连接的源极接触件和漏极接触件。

在该方法中，形成所述源极接触件和所述漏极接触件包括：形成与所述源极区和所述漏极区的欧姆接触。

该方法进一步包括：在所述源极区和所述漏极区上方形成保护层；以及在所述III-V族化合物层上方形成栅极结构。

在该方法中，在注入所述主掺杂剂之后，实施注入所述V族物质。

在该方法中，注入所述主掺杂剂包括：将所述主掺杂剂注入到约5纳米(nm)至约100nm的范围内的深度。

根据本发明的另一方面，提供了一种半导体器件，包括：衬底；III-V族化合物层，位于所述衬底上方；源极区和漏极区，位于所述III-V族层中，所述源极区和漏极区包括第一掺杂剂和第二掺杂剂，并且所述第二掺杂剂包括V族材料，其中，所述第一掺杂剂与所述第二掺杂剂的比率在约1,000∶1至约10∶1的范围内。

在该半导体器件中，所述源极区和漏极区的深度在约5纳米(nm)至约100nm的范围内。

在该半导体器件中，所述III-V族化合物层包括多层结构，所述多层结构包括：第一缓冲层，位于所述衬底上方；第二缓冲层，位于所述第一缓冲层上方；主化合物层，位于所述第二缓冲层上方；以及顶部化合物层，位于所述主化合物层上方。

在该半导体器件中，所述第一缓冲层的晶体结构不同于所述衬底的晶体结构不同，并且所述第二缓冲层的晶体结构不同于所述第一缓冲层的晶体结构。

在该半导体器件中，所述第一缓冲层包括氮化铝(AlN)，所述第二缓冲层包括氮化铝镓(AlGaN)，所述主化合物层包括氮化镓(GaN)，以及所述顶部化合物层包括铝镓氮化物(Al_xGa_1-xN)。

在该半导体器件中，所述第一缓冲层的厚度在约20埃至约的范围内，所述第二缓冲层的厚度在约至约的范围内，所述主化合物层的厚度在约1微米(μm)至约10μm的范围内，以及所述顶部化合物层的厚度在约至约的范围内。

根据本发明的又一方面，提供了一种形成半导体器件的方法，所述方法包括：在衬底上方形成III族氮化物层；在所述III族氮化物层上方形成钝化层；将主掺杂剂注入到所述III族氮化物层中以形成源极区和漏极区；将V族物质注入到所述源极区和所述漏极区中；激活所述源极区和所述漏极区；在所述源极区和所述漏极区上方形成保护层；以及在所述III族氮化物层上方形成栅极结构。

在该方法中，激活所述源极区和漏极区包括：在约800℃至约1,200℃的范围内的温度下实施所述退火工艺。

在该方法中，注入所述V族物质包括：以所述主掺杂剂与所述V族物质的比率在约1,000∶1至约10∶1的范围内来注入所述V族物质。

在该方法中，形成所述栅极结构包括：在所述III族氮化物层上方形成栅极介电层；以及在所述栅极介电层上方形成栅电极层。

附图说明