[发明专利]常关型III族氮化物晶体管

说明书

在所描述实例中，一种在III‑N层堆叠上含有增强模式GaN FET(102)的半导体装置(100)包含：经低掺杂GaN层(112)；势垒层(114)，其包含铝，位于所述经低掺杂GaN层上方；应力源层(116)，其包含铟，位于所述势垒层上方；及帽盖层(118)，其包含铝，位于所述应力源层上方。栅极凹部(120)延伸穿过所述帽盖层(118)及所述应力源层(116)，但不穿过所述势垒层(114)。所述半导体装置(100)通过以下操作而形成：利用高温MOCVD工艺形成所述势垒层(114)；利用低温MOCVD工艺形成所述应力源层(116)；及利用低温MOCVD工艺形成所述帽盖层(118)。所述栅极凹部(120)通过两步骤蚀刻工艺而形成，所述两步骤蚀刻工艺包含用以移除所述帽盖层(118)的第一蚀刻步骤及用以移除所述应力源层(116)的第二蚀刻步骤。

技术领域

本发明一般来说涉及半导体装置，且更明确地说涉及半导体装置中的III-N场效应晶体管。

背景技术

增强模式氮化镓场效应晶体管(GaN FET)包含凹陷栅极，所述凹陷栅极延伸到应力源层及势垒层中且与经低掺杂氮化镓(GaN)层垂直分离。通过蚀刻而形成栅极凹部以与经低掺杂GaN层具有所要垂直分离是有问题的。定时蚀刻在与经低掺杂GaN层的分离中会产生不可接受变化。使用蚀刻阻挡层来形成栅极凹部会在势垒层及/或应力源层中产生缺陷。

发明内容

在所描述实例中，一种在III-N层堆叠上含有增强模式GaN FET的半导体装置包含：经低掺杂GaN层；势垒层，其包含铝，安置在所述经低掺杂GaN层上方；应力源层，其包含铟，安置在所述势垒层上方；及帽盖层，其包含铝，安置在所述应力源层上方。所述增强模式GaN FET的栅极凹部延伸穿过所述帽盖层及所述应力源层，但不穿过所述势垒层。栅极电介质层安置在所述栅极凹部中，且栅极安置在所述栅极电介质层上。

所述半导体装置通过以下操作而形成：利用高温金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺形成所述势垒层；利用低温MOCVD工艺形成所述应力源层；及利用低温MOCVD工艺形成所述帽盖层。所述栅极凹部通过两步骤蚀刻工艺而形成，所述两步骤蚀刻工艺包含用以移除所述帽盖层的第一蚀刻步骤及用以移除所述应力源层的第二蚀刻步骤。

附图说明

图1是实例性半导体装置的横截面。

图2A到图2I是实例性制作顺序的连续阶段中所描绘的图1的半导体装置的横截面。

图3A及图3B是用于形成栅极凹部的替代工艺顺序中所描绘的图1的半导体装置的横截面。

具体实施方式

所述各图未必按比例绘制。在本发明中中，一些动作或时间可与其它动作或时间以不同次序及/或同时发生，且一些所图解说明动作或时间是任选的。

出于本说明的目的，术语“III-N材料”是指如下的半导体材料：其中III族元素(铝、镓及铟以及可能地硼)提供所述半导体材料中的原子的一部分且氮原子提供所述半导体材料中的原子的剩余部分。III-N半导体材料的实例为氮化镓、氮化硼镓、氮化铝镓、氮化铟及氮化铟铝镓。描述材料的元素组成的术语(例如氮化铝镓)并不暗示元素的特定化学计量。出于本说明的目的，术语GaN FET是指包含III-N半导体材料的场效应晶体管。