[发明专利]氮基半导体器件及其制造方法

说明书

一种氮基半导体器件，包括第一和第二氮基半导体层、掺杂的III‑V族半导体层、栅极电极、第一和第二源极/漏极(S/D)电极。掺杂的III‑V族半导体层设置于第二氮基半导体层上，并且具有从掺杂的III‑V族半导体层的顶面向下延伸的第一和第二漏电流阻挡部。栅极电极设置于掺杂的III‑V族半导体层之上，其中栅极电极在第一和第二漏电流阻挡部之间具有一对相对的边缘。栅极电极的一个边缘与第一漏电流阻挡部分重合。第一漏电流阻挡部位于第一S/D电极和栅极电极之间。第二漏电流阻挡部位于第二S/D电极和栅极电极之间。

技术领域

本揭露总体来说氮基半导体器件。更具体地说，本揭露涉及一种氮基半导体器件，其具有用于改善半导体器件的电气特性的漏电流阻挡部。

背景技术

近年来，对高电子迁移率晶体管(HEMT)的深入研究非常普遍，特别是在高功率开关和高频应用。III族氮基HEMT利用两种不同带隙材料间的异质结界面形成类量子阱结构，可容纳二维电子气(2DEG)区域，满足高功率/频率器件的要求。除了HEMT之外，具有异质结构的器件的示例还包括异质结双极晶体管(heterojunction bipolar transistors,HBT)、异质结场效应晶体管(heterojunction field effect transistor,HFET)和调制掺杂FETs(modulation-doped FETs,MODFET)。

发明内容

根据本揭露的一个方面，提供了一种氮基半导体器件。氮基半导体器件包括第一氮基半导体层、第二氮基半导体层、掺杂的III-V族半导体层、栅极电极、第一源极/漏极(S/D)电极和第二S/D电极。第二氮基半导体层设置于第一氮基半导体层上，并且其具有的带隙大于第一氮基半导体层的带隙。掺杂的III-V族半导体层设置于第二氮基半导体层上，并且具有从掺杂的III-V族半导体层的顶面向下延伸的第一和第二漏电流阻挡部。栅极电极设置于掺杂的III-V族半导体层之上，其中栅极电极在第一和第二漏电流阻挡部之间具有一对相对的边缘。栅极电极的一个边缘与第一漏电流阻挡部分重合。第一源极/漏极(S/D)电极设置于第二氮基半导体层之上，其中第一漏电流阻挡部位于第一S/D电极和栅极电极之间。第二S/D电极设置于第二氮基半导体层之上，其中第二漏电流阻挡部位于第二S/D电极和栅极电极之间。

根据本揭露的一个方面，提供了一种半导体器件的制造方法。方法包括以下步骤。在衬底上形成第一氮基半导体层。在第一氮基半导体层上形成第二氮基半导体层。在第二氮基半导体层上形成了一层掺杂的III-V族半导体覆盖层。在掺杂的III-V族半导体覆盖层上形成栅极电极。对掺杂的III-V族半导体层进行表面处理，使得至少一部分被掺杂的III-V族半导体层成为漏电流阻挡部，其中在表面处理期间，使用栅极电极作为遮罩。掺杂的III-V族半导体覆盖层被图案化，以形成比栅极电极宽的掺杂的III-V族半导体层。在第二氮基半导体层上和栅极电极的相对侧上形成两个或多个源极/漏极(S/D)电极。

根据本揭露的一个方面，提供了一种氮基半导体器件。一种基于III氮化物的半导体器件，包括第一氮基半导体层、第二氮基半导体层、掺杂的III-V族半导体层和两个或更多个源极/漏极(S/D)电极。第二氮基半导体层设置于第一氮基半导体层上，并且其具有的带隙大于第一氮基半导体层的带隙。栅极电极设置于第二氮基半导体层上方。掺杂的III-V族半导体层设置于第二氮基半导体层和栅极电极之间，并且具有一对漏电流阻挡部，以限制掺杂的III-V族半导体层的其余部分与栅极电极和掺杂的III-V族半导体层之间的界面，其中，掺杂的III-V族半导体层的剩余部分具有的宽度与栅极电极和掺杂的III-V族半导体层之间的界面的宽度实质上相同。两个或更多个源极/漏极(S/D)电极设置于第二氮基半导体层之上，其中掺杂的III-V族半导体层的剩余部分位于S/D电极之间。

通过应用上述配置，掺杂的III-V族半导体层具有从其顶面延伸的漏电流阻挡部，使得产生漏电的概率降低，栅极電極的可靠性提升，从而改进氮基半导体器件的性能。

附图说明