[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 200580039042.5
• 申請日: 2005-11-14
• 公開（公告）號: CN101057336A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 杉本雅裕;上杉勉;上田博之;副島成雅;加地徹
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/812;H01L29/78;H01L29/739;H01L29/808;H01L29/80;H01L29/861;H01L29/08;H01L29/20;H01L29/778
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司
• 代理人: 黃威;張金海

技術領域

本申請要求在2004年11月15日提交的申請號為2004-330123的日本專利申請的優先權，其全部內容在此引用作為參考。

本發明涉及一種半導體器件，其中主電極中的一個形成在半導體器件的頂面，主電極中的另一個形成在半導體器件的底面。該一對主電極可以是，例如漏極和源極、集電極和發射極、或者陽極電極和陰極電極。在本說明書中，該一對主電極，其中一個形成在頂面并且另一個形成在底面，將被稱為縱向電極結構。

背景技術

晶體缺陷總是出現在半導體層中。例如，通過現有制造技術制造的III-V族半導體的半導體層具有很多晶體缺陷。大多數晶體缺陷在半導體層的厚度方向上延伸。

當半導體器件由諸如GaN(氮化鎵)等III-V族半導體制成時，與使用硅的情況相比，具有更高的介電擊穿電場，并且飽和電子的移動程度更高。結果，當半導體器件由III-V族半導體層制造時，半導體器件應具有高耐受電壓并且能控制大電流。而且，對于具有縱向電極結構的半導體器件的研究正積極地進行。具有縱向電極結構的半導體器件具有可以容易地在所述一對主電極之間保持絕緣的優點。進一步，由于具有縱向電極結構的半導體器件，可以簡化連接到所述一對主電極的線路布置圖。結果，具有縱向電極結構的半導體器件具有可以容易地減小形成在基板上的線路的距離的優點，所述半導體器件固定在該基板上。當線路的距離減小時，線路的阻抗可以減小。

如上所述，現有的III-V族半導體層難免包含很多晶體缺陷。在當前無法避免晶體缺陷的情形下，如何制造具有極好特性的半導體器件因此成為一個重要的問題。當使用III-V族半導體層時，減少由晶體缺陷引起的對半導體器件的特性的影響是及其重要的。然而，該目標不限于使用III-V族半導體層的情況。在各種半導體材料中廣泛需要減少由晶體缺陷引起的對半導體器件的特性的影響。

在公開號為2001-230410的日本公開專利申請教導的技術中，利用所謂的側向外延生長(epitaxial?lateral?overgrowth)方法來制造半導體器件。在公開號為2001-230410的日本公開專利申請教導的技術中，在具有開口的掩膜形成在基板上后執行側向外延生長方法。當采用側向外延生長方法時，晶體從曝露在掩膜開口處的基板在垂直于該基板表面的方向上生長。在被掩膜覆蓋的區域中，晶體在平行于基板表面的方向上生長。該方法使得在平行于基板表面的方向上生長的晶體所在的區域中晶體缺陷減少。然而，很多晶體缺陷形成在垂直于基板表面的方向上生長的晶體所在的區域中。而且，不可能在平行于基板表面的方向上生長晶體，其原因在于還不具有能在垂直于基板表面的方向上生長的晶體所在的區域。結果，不可能利用側向外延生長方法只形成具有低晶體缺陷濃度的區域。因此，在公開號為2001-230410的日本公開專利申請的技術中，形成了具有高晶體缺陷濃度的區域和低晶體缺陷濃度的區域的半導體層。高晶體缺陷濃度的區域和低晶體缺陷濃度的區域分布在半導體層中。在公開號為2001-230410的日本公開專利申請的技術中，源區、通道形成區(channel?forming?region)和漂移區形成在低晶體缺陷濃度的區域內。源區、通道形成區和漂移區在半導體層的厚度方向上層疊。另外，一溝槽形成在高晶體缺陷濃度的區域中，并且柵極位于該溝槽內。而且，源極形成在半導體器件的頂面，漏極形成在半導體器件的底面。這能夠獲得具有縱向電極結構的半導體器件，其中源極和漏極分離地分別位于半導體器件的頂面和底面。

根據公開號為2001-230410的日本公開專利申請的技術，源區、通道形成區和漂移區在垂直方向上層疊以在低晶體缺陷濃度的區域中形成縱向半導體結構。由于半導體結構可以在具有低晶體缺陷濃度的區域中形成，可以增加半導體器件的耐受電壓。

然而，晶體缺陷也出現在通過側向外延生長方法制造的具有低晶體缺陷濃度的區域中。這些晶體缺陷的大部分在半導體層的厚度方向上延伸。即，根據公開號為2001-230410的日本公開專利申請的半導體器件，源區、通道形成區和漂移區層疊的方向平行于晶體缺陷延伸的方向。結果，垂直半導體結構的電場方向平行于晶體缺陷延伸的方向。當這兩個方向平行時，晶體缺陷可以容易地影響該縱向半導體結構的特性。