[發明專利]半導體裝置和制造半導體裝置的方法

有效

• 申請號: 201410020129.9
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN104051513B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 薄島章弘;神山雅充;宮崎靖守
• 申請（專利權）人: 創世舫電子日本株式會社
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/10;H01L21/335
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所11313
• 代理人: 孟銳

技術領域

本文所討論的實施例涉及半導體裝置和制造半導體裝置的方法。

背景技術

利用高耐受電壓的優點，將諸如氮化鎵的氮化物半導體用于溝道的場效應晶體管被應用于高輸出裝置。減小場效應晶體管的耐受電壓的因素之一是漏極端處的電場集中。減小該電場集中能夠進一步提高場效應晶體管的耐受電壓。

然而，可以通過找到除了漏極端處的電場集中之外的主導耐受電壓的因素進一步提高耐受電壓來改進場效應晶體管。

在日本公開專利公布第2010-238982號和日本公開專利公布第2010-62321號中公開了與本申請相關的技術。

發明內容

本發明的目的是在半導體裝置和制造半導體裝置的方法中提高場效應晶體管的耐受電壓。

根據本文所討論的一個方面，提供了一種半導體裝置，該半導體裝置包括：襯底；氮化物半導體層，被形成在襯底上并包括有源區和元素隔離區，惰性原子被引入元素隔離區中；源電極，被形成在有源區中的氮化物半導體層上；柵電極，與源電極分開地被形成在有源區中的氮化物半導體層上；以及漏電極，與柵電極分開地被形成在有源區中的氮化物半導體層上，漏電極包括端部，該端部被設置為與元素隔離區與有源區之間的邊界分開第一距離，其中第一距離大于第二距離，該第二距離是從元素隔離區擴散到有源區的惰性原子的濃度變為第一濃度的距離，有源區中的在惰性原子的濃度高于第一濃度的位置處的電子密度低于有源區的中心部分中的電子密度。

根據本文所討論的另一個方面，提供了一種半導體裝置，該半導體裝置包括：襯底；氮化物半導體層，被形成在襯底上并包括有源區和元素隔離區，惰性原子被引入元素隔離區中；源電極，被形成在有源區中的氮化物半導體層上；漏電極，與源電極分開地被形成在有源區中的氮化物半導體層上，漏電極包括端部，端部被設置為與元素隔離區與有源區之間的邊界分開第一距離；以及柵電極，與元素隔離區分開地被形成在有源區中的氮化物半導體層上并包括第一開口和第二開口，源電極處于第一開口中，第二開口被設置為與第一開口分開，漏電極處于第二開口中；其中第一距離大于第二距離，第二距離是從元素隔離區擴散到有源區的惰性原子的濃度變為第一濃度的距離，有源區中的在惰性原子的濃度高于第一濃度的位置處的電子密度低于有源區的中心部分中的電子密度。

根據以下公開，漏電極的端部中的每個被設置為與元素隔離區與有源區之間的邊界分開第一距離，該第一距離大于第二距離。

由于該配置，漏電極與下述區域分開：其中在溝道層中電子密度低且強電場作用于漏電極。因此，抑制了由于漏電極的電場集中而導致的場效應晶體管的耐受電壓減小，從而可以增大耐受電壓。

附圖說明

圖1A是研究中使用的場效應晶體管的放大平面視圖；

圖1B是沿著圖1A的I-I線截取的剖面視圖；

圖2是示意性示出有源區中的電子密度差別如何影響耗盡層的平面視圖；

圖3A是通過仿真有源區中的電子密度而獲得的曲線圖；

圖3B是通過仿真電場強度而獲得的曲線圖；

圖4A是在將場效應晶體管從關態切換到開態的過程中沿著溝道長度方向截取的剖面視圖（部分1）；

圖4B是在將場效應晶體管從關態切換到開態的過程中沿著溝道長度方向截取的剖面視圖（部分2）；

圖5A是第一實施例中的半導體裝置的平面視圖；

圖5B是沿著圖5A的II-II線截取的剖面視圖；

圖6是在第一實施例中通過仿真氬原子的濃度分布而獲得的視圖；

圖7是在第一實施例中通過仿真溝道層的表面中的氬原子的濃度而獲得的視圖；

圖8A是根據比較示例通過檢查場效應晶體管的耐受電壓而獲得的視圖；

圖8B是根據第一實施例通過檢查場效應晶體管的耐受電壓而獲得的視圖；

圖9是示出了在第一實施例中元素隔離區與漏電極之間的位移（displacement）的平面視圖；

圖10A至10M是根據第一實施例在制造半導體裝置的過程中半導體裝置的剖面視圖；

圖11是根據第二實施例的半導體裝置的平面視圖；

圖12A是根據第三實施例的半導體裝置的平面視圖；

圖12B是根據第三實施例的半導體裝置中的漏電極的端部之一的放大平面視圖；

圖13是根據第四實施例的半導體裝置的平面視圖；以及

圖14是根據第五實施例的半導體裝置的平面視圖。

具體實施方式

在說明本實施例之前，描述本申請的發明人進行的研究。