[发明专利]氮化物基半导体装置及其制造方法

说明书

一种氮化物基半导体装置包含第一和第二氮化物基半导体层、源电极和漏电极，及栅极结构。所述栅极结构包含至少一个导电层和两个或更多个经掺杂氮化物基半导体层。所述至少一个导电层包含金属，并且与所述第二氮化物基半导体层接触以在其间形成金属‑半导体结。所述两个或更多个经掺杂氮化物基半导体层与所述第二氮化物基半导体层接触且邻接所述导电层，以便与所述第二氮化物基半导体形成邻接所述金属‑半导体结的接触界面。

技术领域

本公开总体上涉及一种氮化物基半导体装置。更确切地说，本公开涉及一种与氮化物基HEMT装置和至少一个肖特基二极管集成的氮化物基半导体装置。

背景技术

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)。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供一种氮化物基半导体装置。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、源电极、漏电极和栅极结构。所述第二氮化物基半导体层安置在所述第一氮化物基半导体层上且其带隙大于所述第一氮化物基半导体层的带隙。所述源电极和所述漏电极安置在所述第二氮化物基半导体层之上。所述栅极结构安置在所述第二氮化物基半导体层之上及所述源电极和所述漏电极之间。所述栅极结构包含至少一个导电层和两个或更多个经掺杂氮化物基半导体层。所述至少一个导电层包含金属，且与所述第二氮化物基半导体层接触以在其间形成金属-半导体结。所述两个或更多个经掺杂氮化物基半导体层与所述第二氮化物基半导体层接触且邻接所述导电层，以便与所述第二氮化物基半导体形成邻接所述金属-半导体结的接触界面。

根据本公开的一个方面，提供一种氮化物基半导体装置制造方法。所述方法包含如下步骤。在衬底上形成第一氮化物基半导体层。在所述第一氮化物基半导体层上形成第二氮化物基半导体层。将两个或更多个经掺杂氮化物基半导体层形成为与所述第二氮化物基半导体层接触且彼此物理地分隔开。将导电层形成为与所述第二氮化物基半导体层和所述经掺杂氮化物基半导体层接触，使得所述导电层与所述第二氮化物基半导体层在所述经掺杂氮化物基半导体层之间形成金属-半导体结。在所述第二氮化物基半导体层之上形成钝化层，以覆盖所述经掺杂氮化物基半导体层和所述导电层。形成源电极和漏电极，以穿过所述钝化层与所述第二氮化物基半导体层接触。

根据本公开的一个方面，提供一种氮化物基半导体装置。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、源电极、漏电极、第一经掺杂氮化物基半导体层、第二经掺杂氮化物基半导体层和导电层。所述第二氮化物基半导体层安置在所述第一氮化物基半导体层上且其带隙大于所述第一氮化物基半导体层的带隙。所述源电极和漏电极安置在所述第二氮化物基半导体层之上。所述第一经掺杂氮化物基半导体层与所述第二氮化物基半导体层接触，并且比所述漏电极更靠近所述源电极。所述第二经掺杂氮化物基半导体层与所述第二氮化物基半导体层接触且在所述第一经掺杂氮化物基半导体层和所述漏电极之间。所述导电层安置在所述第一经掺杂氮化物基半导体层和所述第二经掺杂氮化物基半导体层之间。

通过上述配置，源电极、漏电极、栅极结构可构成具有2DEG区的氮化物基HEMT装置。栅极结构的导电层与第二氮化物基半导体层(例如，屏障层)接触，以便形成金属-半导体结，其中金属-半导体结可形成为肖特基结。因此，HEMT装置和至少一个肖特基二极管可以集成到单个栅极结构中，使得半导体装置的尺寸可以保持在可接受的范围内。

附图说明

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：