[发明专利]形成高电子迁移率半导体器件的方法及其结构

权利要求书

1.一种形成半导体器件的方法，包括：

提供第一半导体材料的基础衬底，其中所述基础衬底限定所述半导体器件的第一载流电极；

在所述基础衬底上方形成III族氮化物沟道层；

在所述沟道层上方形成III族氮化物阻挡层，其中在所述III族氮化物沟道层和所述III族氮化物阻挡层之间的界面处形成二维电子气2DEG层；

在所述阻挡层中形成所述半导体器件的第二载流电极；

形成覆盖所述阻挡层的一部分并且与所述第二载流电极间隔开的所述半导体器件的栅极；以及

形成第一内部导体结构，所述第一内部导体结构包括从所述阻挡层穿过所述沟道延伸至所述基础衬底的沟槽，并且进一步包括位于所述阻挡层内的第一导体、从所述第一导体延伸到所述基础衬底的第二导体以及位于所述第二导体和所述沟道层之间的绝缘体，其中所述第一内部导体结构形成从所述基础衬底到所述阻挡层的低电阻垂直电流路径，并且其中所述绝缘体在所述沟槽的上表面下方凹进直到邻近或低于所述2DEG层的位置，以及其中所述第一导体沿着所述沟槽的侧壁与所述阻挡层接触。

2.根据权利要求1所述方法，其中形成所述第一内部导体结构包括形成所述第一内部导体结构以电连接至所述基础衬底和所述阻挡层。

3.根据权利要求1所述方法，进一步包括在所述基础衬底中形成第一导电类型的第一掺杂区域并且第一掺杂区域与所述第一内部导体结构间隔开，其中所述第一导电类型与所述基础衬底的导电类型相反；

形成覆盖所述第一掺杂区域的MOS晶体管的栅极导体，其中所述第一掺杂区域的一部分形成所述MOS晶体管的沟道区域；以及

形成与所述第一掺杂区域邻近但间隔开的第二内部导体结构，所述第二内部导体结构从所述III族氮化物阻挡层穿过所述III族氮化物沟道层延伸到所述基础衬底，其中所述第二内部导体结构形成低电阻电流路径。

4.根据权利要求1所述方法，进一步包括：

在所述基础衬底中形成第一导电类型的第一掺杂区域并且所述第一掺杂区域邻接所述第一内部导体结构，其中所述第一导电类型与所述基础衬底的导电类型相反，并且其中所述第一掺杂区域形成MOS晶体管的第一载流电极；

在所述基础衬底中形成所述第一导电类型的第二掺杂区域并且所述第二掺杂区域与所述第一掺杂区域间隔开，其中所述第二掺杂区域形成所述MOS晶体管的第二载流电极；

形成覆盖所述第一掺杂区域与第二掺杂区域之间的所述基础衬底的一部分的所述MOS晶体管的栅极导体，其中所述基础衬底的所述一部分形成所述MOS晶体管的沟道区域；以及

形成从所述III族氮化物阻挡层穿过所述III族氮化物沟道层延伸到所述第二掺杂区域的第二内部导体结构，其中所述第二内部导体结构形成低电阻电流路径。

5.一种半导体器件，包括：

第一导电类型的半导体衬底，其中所述半导体衬底提供所述半导体器件的第一载流电极；

所述半导体衬底上的多个III族氮化物层，用以提供高电子迁移率HEM结构，其中所述多个III族氮化物层包括位于所述半导体衬底上方的III族氮化物沟道层和位于所述III族氮化物沟道层上方的III族氮化物阻挡层，并且其中在所述III族氮化物沟道层和所述III族氮化物阻挡层之间的界面处形成有二维电子气2DEG层；以及

内部导体结构，包括从邻近所述HEM结构的主表面延伸至所述半导体衬底的沟槽以提供从所述半导体衬底到所述HEM结构的垂直电流路径，其中所述内部导体结构包括位于所述III族氮化物阻挡层内的第一导体、从所述第一导体延伸到所述半导体衬底的第二导体以及位于所述第二导体和所述III族氮化物沟道层之间的绝缘体，并且其中所述绝缘体在所述沟槽的上表面下方凹进直到邻近或低于所述2DEG层的位置，以及其中所述第一导体沿着所述沟槽的侧壁与所述阻挡层接触。

6.根据权利要求5所述半导体器件，进一步包括：

第一载流接触，邻接所述半导体衬底的背表面并且与所述第二导体电连通。