[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

半导体装置包含第一和第二氮化物基半导体层、掺杂的氮化物基半导体层、多个带负电离子、源极电极以及漏极电极。所述带负电离子选自高度电负性基团且分布在多个耗尽区内，所述耗尽区从所述掺杂的氮化物基半导体层向下延伸且位于栅极电极下方。任何一对相邻耗尽区彼此分离。所述源极电极安置在所述第二氮化物基半导体层上方且与所述耗尽区间隔开。所述漏极电极安置在所述第二氮化物基半导体层上方且与所述耗尽区间隔开。

技术领域

本公开总体上涉及氮化物基半导体装置。更具体来说，本公开涉及一种具有带负电离子以横向地耗尽2DEG的半导体装置。

背景技术

近年来，关于高电子迁移率晶体管(HEMT)的深入研究以及非常普遍，尤其对于高功率切换和高频应用。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，所述量子阱类结构适应二维电子气(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还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)。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供一种半导体装置。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、掺杂的氮化物基半导体层、多个带负电离子、源极电极和漏极电极。第二氮化物基半导体层安置在第一氮化物基半导体层上，且所述第二氮化物基半导体层的带隙大于所述第一氮化物基半导体层的带隙。栅极电极安置在第二氮化物基半导体层上方。掺杂的氮化物基半导体层安置在第二氮化物基半导体层与栅极电极之间。带负电离子选自高度电负性基团且分布在多个耗尽区内，所述耗尽区从掺杂的氮化物基半导体层向下延伸且位于栅极电极下方。任何一对相邻耗尽区彼此分离。源极电极安置在第二氮化物基半导体层上方且与耗尽区间隔开。漏极电极安置在第二氮化物基半导体层上方且与耗尽区间隔开。

根据本公开的一个方面，提供一种半导体装置。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、掺杂的氮化物基半导体层、栅极电极、多个耗尽区、源极电极和漏极电极。第二氮化物基半导体层安置在第一氮化物基半导体层上，且所述第二氮化物基半导体层的带隙大于所述第一氮化物基半导体层的带隙。掺杂的氮化物基半导体层安置在第二氮化物基半导体层上方。栅极电极安置在掺杂的氮化物基半导体层上方。通过掺杂选自高度电负性基团的带负电离子，在第一和第二氮化物基半导体层中形成多个耗尽区。耗尽区位于栅极电极和掺杂的氮化物基半导体层下方，并且任何一对相邻耗尽区彼此分离。源极电极安置在第二氮化物基半导体层上方且与耗尽区间隔开。漏极电极安置在第二氮化物基半导体层上方且与耗尽区间隔开。

根据本公开的一个方面，提供一种用于制造半导体装置的方法。所述方法包含如下步骤。形成第一氮化物基半导体层。第二氮化物基半导体层形成于第一氮化物基半导体层上。毯覆式掺杂的氮化物基半导体层形成于第二氮化物基半导体层上。具有开口的掩模层形成于毯覆式掺杂的氮化物基半导体层上方，以暴露毯覆式掺杂的氮化物基半导体层的部分。使用选自高度电负性基团的带负电离子对毯覆式掺杂的氮化物基半导体层的暴露部分执行离子注入工艺，以便形成彼此分离的多个耗尽区。栅极电极形成于毯覆式掺杂的氮化物基半导体层上方。将毯覆式掺杂的氮化物基半导体层图案化，以形成掺杂的氮化物基半导体层并且暴露第二氮化物基半导体层。耗尽区从掺杂的氮化物基半导体层向下延伸。

通过以上配置，耗尽区中的掺杂的氮化物基半导体层和带负电离子可以协同地耗尽栅极电极正下方的2DEG区的至少一个区。耗尽区可以形成为阵列。与耗尽区竖直地重叠的2DEG区的部分被耗尽。耗尽区可以进一步横向地耗尽2DEG区的其余部分。因此，实现半导体装置的断开状态。

附图说明

当通过附图阅读时，从以下详细描述容易地理解本公开的各方面。应注意，各种特征可以不按比例绘制。也就是说，为了论述清楚起见，可以任意增加或减小各种特征的尺寸。下文中参考图式更详细描述本公开的实施例，在图式中：

图1A是根据本公开的一些实施例的半导体装置的俯视图；