[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、源极电极、栅极电极和漏极结构。漏极结构包括第一掺杂的氮基半导体层、欧姆接触电极和导电层。第一掺杂的氮基半导体层与第二氮基半导体层接触以形成第一接触界面。欧姆接触电极与第二氮基半导体层接触以形成第二接触界面。导电层包括金属并与第二氮基半导体层接触以在其间形成金属‑半导体接面。导电层连接第一掺杂的氮基半导体层和欧姆接触电极，并且欧姆接触界面比第一接触界面和第二接触界面离栅极电极更远。

技术领域

本发明一般涉及氮基半导体器件。更具体地说，本发明涉及具有结势垒肖特基欧姆结构(junction barrier Schottky-ohmic structure,(JBS-ohmic))的电极结构的氮基半导体器件。

背景技术

近年来，对高电子迁移率晶体管(high-electron-mobility transistors,(HEMTs))的深入研究非常普遍，尤其是在大功率开关和高频应用方面。III族氮基HEMT利用具有不同带隙的两种材料之间的异质结界面形成量子阱状结构(quantum well-likestructure)，其容纳二维电子气(two-dimensional electron gas,2DEG)区域，满足高功率/频率器件的要求。除了HEMT，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(heterojunctionfield effect transistor,HFET)和调制掺杂场效应晶体管(modulation-doped FETs,MODFET)。

由于氮化镓(gallium nitride,GaN)的优异特性，氮化镓基(GaN-based)器件可应用于不同的电路。例如，直流-直流(DC-DC)转换电路、直流-交流(DC-AC)转换电路和交流-交流(AC-AC)转换电路。具体而言，对于交流-交流转换电路，它需要使用双向开关(bidirectional switch circuit)电路来促进其电路功能。因此，如何将HEMT放入电路中构成双向开关电路成为研究方向之一。

发明内容

根据本发明的一个方面，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、源极电极、栅极电极和漏极结构。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。源极电极和栅极电极设置在第二氮基半导体层上方。漏极结构设置于第二氮基半导体层上方。漏极结构包括第一掺杂的氮基半导体层、欧姆接触电极和导电层。第一掺杂的氮基半导体层与第二氮基半导体层接触以形成第一接触界面。欧姆接触电极与第二氮基半导体层接触以形成第二接触界面。导电层包括金属并与第二氮基半导体层接触以在其间形成金属-半导体接面。导电层连接第一掺杂的氮基半导体层和欧姆接触电极，并且第二接触界面比第一接触界面和金属-半导体接面离栅极电极更远。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于制造氮基半导体器件的方法。此方法包括以下步骤。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。第一掺杂的氮基半导体层形成而使其与第二氮基半导体层接触。欧姆接触电极形成而使其与第二氮基半导体层和第一掺杂的氮基半导体层接触。导电层形成而使其与第二氮基半导体层、第一掺杂的氮基半导体层和欧姆接触电极接触。

根据本发明的一个方面，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、源极电极、栅极电极、金属电极和导电层。第二氮基半导体层设置于第一氮基半导体层上方，并且其具有的带隙大于第一氮基半导体层的带隙。源极电极和栅极电极设置在第二氮基半导体层上方。金属电极与第二氮基半导体层接触，并与第二氮基半导体层形成欧姆接触区域。导电层与第二氮基半导体层接触，并与第二氮基半导体层形成肖特基二极管。第一掺杂的氮基半导体层与第二氮基半导体层接触，并与第二氮基半导体层形成第一PN二极管。肖特基二极管和第一PN二极管出现于栅极电极和欧姆接触区之间。