[实用新型]基于III族氮化物的半导体构件

说明书

技术领域

本实用新型一般地涉及电子学，并且更特别地涉及基于III族氮化物的半导体构件。

背景技术

过去，半导体工业使用各种不同的器件结构以及形成半导体器件的方法，例如，二极管、肖特基二极管、场效应晶体管(FET)、高电子迁移率晶体管(HEMT)等。诸如二极管、肖特基二极管和FET之类的器件典型地由硅衬底制造。基于硅的半导体器件的缺点包括低击穿电压、过大的反向漏电流、大的正向电压降、偏低的开关特性、大功率密度以及高制造成本。要克服这些缺点，半导体制造商已经转向用例如III族-N半导体衬底、III-V族半导体衬底、II-V族I半导体衬底等化合物半导体衬底来制造半导体器件。尽管这些衬底已经提高了器件的性能，它们是脆性的并且会增加制造成本。

典型地，化合物半导体衬底包含多个半导体材料层。例如，化合物半导体衬底可以包含衬底层、成核层、缓冲层、沟道层和应变层。这些结构的缺点在于在层间的界面处的施主使漏电流增加若干数量级。在衬底层为硅的实施例中，在硅与成核层的界面处的反型沟道导致对半导体管芯的侧壁的漏电。包含用于降低由与半导体管芯的外周缘接触的金属导致的漏电流的隔离植入物的III族-N化合物半导体材料已经在JennHwaHuang等人的且于2013年4月25日公布的美国专利申请公开No.2013/0099324A1进行了描述。

因此，拥有用于制造用来抑制漏电流并提高由化合物半导体衬底制成的半导体构件的性能和可制造性的半导体构件的结构和方法将是有利的。对于实施的成本效益高的结构和方法将是更有利的。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是拥有包含III族氮化物半导体材料且具有电场截止层的半导体构件。

根据本实用新型的一种实施例，本实用新型提供了一种基于III族氮化物的半导体构件，包含：具有表面的半导体材料；在半导体材料上的电场截止层；在电场截止层上的第一III族氮化物材料层；多个沟槽，其中该多个沟槽中的每个沟槽都延伸穿过第一III族氮化物材料层、电场截止层，并进入半导体材料，并且其中该多个沟槽中的每个沟槽都具有底面和相对的侧壁；至少在该多个沟槽中的第一沟槽的相对侧壁上的，在该多个沟槽中的第二沟槽的相对侧壁上的，以及在该多个沟槽中的第二沟槽的底面上的绝缘材料层；以及在该多个沟槽中的第一沟槽内的以及在该多个沟槽中的第二沟槽内的沟槽填充材料。

优选地，基于III族氮化物的半导体构件包含：半导体材料体(bodyofsemiconductormaterial)；以及在半导体材料体上的成核层。

优选地，电场截止层与半导体材料接触，并且III族氮化物半导体材料层与电场截止层接触。

优选地，在该多个沟槽中的第一沟槽的相对侧壁上的以及在该多个沟槽中的第二沟槽的相对侧壁上的绝缘材料层包括氮化铝或氮化硅之一。

优选地，在该多个沟槽中的第一沟槽内的以及在该多个沟槽中的第二沟槽内的沟槽填充材料包括导电材料或电绝缘材料之一。

优选地，在该多个沟槽中的第一沟槽内的沟槽填充材料与半导体材料接触。

优选地，绝缘材料层与该多个沟槽中的第一沟槽的底面接触。

优选地，在该多个沟槽中的第一沟槽以及该多个沟槽中的第二沟槽的底面和相对侧壁上的绝缘材料层包括氮化铝或氮化硅之一。

优选地，基于III族氮化物的半导体构件还包括形成于应变层之上的控制电极和第一及第二载流电极以及形成于第一载流电极或第二载流电极之一与在该多个沟槽中的第一沟槽内的沟槽填充材料之间的电互连。

根据本实用新型的另一种实施例，本实用新型提供了一种基于III族氮化物的半导体构件，包含：半导体材料；在半导体材料之上的电场截止层；在电场截止层上的多个化合物半导体材料层；延伸穿过该多个化合物半导体材料层和电场截止层的第一沟槽，第一沟槽具有第一及第二侧壁和底面；延伸穿过该多个化合物半导体材料层和电场截止层的第二沟槽，第二沟槽具有第一及第二侧壁和底面；在第一沟槽的第一及第二侧壁以及第二沟槽的底面和第一及第二侧壁上的绝缘材料；在第一及第二沟槽内的沟槽填充材料；以及在位于第一及第二沟槽之间的该多个化合物半导体材料层之上的控制电极和第一及第二载流电极。

优选地，该多个化合物半导体材料层包含：在半导体材料上的氮化铝层；在氮化铝层上的III族-N半导体材料层；在III族-N半导体材料层上的氮化镓层；以及在氮化镓层上的氮化铝镓层。

优选地，半导体材料包含：半导体材料体；以及在半导体材料体上的成核层。