[發明專利]高電子遷移率的半導體器件及其方法

有效

• 申請號: 201410172703.2
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN104051520B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: B·帕德瑪納伯翰;P·溫卡特拉曼;小J·M·帕西;A·薩利赫
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/06;H01L29/40;H01L21/335
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 申發振

1.一種半導體器件結構，包括：

第一材料類型的襯底，該襯底具有第一主表面和第二主表面；

在所述襯底的所述第一主表面上的第二材料類型的第一半導體區域；

延伸進入所述第一半導體區域的第一溝槽，所述第一溝槽具有側壁和底面；

在所述第一半導體區域上并且在所述第一溝槽內的第三材料類型的第二半導體區域，其中所述第二半導體區域配置為形成二維電子氣2DEG區域，所述2DEG區域在鄰近第一溝槽的側壁處是半極化的且在鄰近第一溝槽的底面處是極化的；

控制電極，在所述第一溝槽內并鄰近所述第一溝槽的底面橫向延伸，其中所述控制電極被設置為橫向覆蓋在所述第一溝槽的底面處是極化的2DEG區域，并且其中所述控制電極被配置為控制所述2DEG區域的至少水平部分；

在所述第一溝槽內以及在所述控制電極上方并通過絕緣層與所述控制電極隔開的屏蔽導體層；以及

電耦合于2DEG區域的第一載流電極。

2.如權利要求1所述的半導體器件結構，其中所述第一載流電極沿著<0001>晶面。

3.如權利要求2所述的半導體器件結構，其中所述第一載流電極在所述第一溝槽內。

4.如權利要求3所述的半導體器件結構，其中所述第一載流電極進一步延伸穿過所述第一半導體區域并到達所述襯底。

5.如權利要求1所述的半導體器件結構，其中：

所述第一載流電極連接到所述第一溝槽外面的所述屏蔽導體層；

所述屏蔽導體層包括在所述第一溝槽內的部分，所述部分通過絕緣層與所述第一溝槽的所述側壁分開，所述絕緣層的厚度在從所述第一溝槽的底面到所述第一溝槽的頂部的方向上增加；并且

所述結構進一步包括電耦合于所述第一溝槽外的所述第一半導體區域和所述第二半導體區域的第二載流電極。

6.如權利要求1所述的半導體器件結構，進一步包括在所述第一半導體區域和所述第二半導體區域之間的第四材料類型的第三半導體區域，其中：

所述第二材料類型包括AlGaN；

所述第三材料類型包括AlGaN；

所述第四材料類型包括GaN；并且

其中所述第二半導體區域與所述第三半導體區域形成所述2DEG區域。

7.如權利要求1所述的半導體器件結構，其中所述控制電極包括配置為場板的階梯型結構。

8.如權利要求1所述的半導體器件結構，其中所述屏蔽導體層包括階梯型結構、傾斜型結構和塊狀結構中的一個或多個。

9.一種形成半導體器件的方法，包括：

提供第一材料類型的襯底，所述襯底具有：第一主表面和第二主表面；在所述襯底的第一主表面上的第二材料類型的第一半導體區域；延伸進入所述第一半導體區域的第一溝槽，所述第一溝槽具有側壁和底面；以及在所述第一半導體區域上并且在所述第一溝槽內的第三材料類型的第二半導體區域，其中所述第二半導體區域配置為形成二維電子氣2DEG區域，所述2DEG區域在鄰近第一溝槽的側壁處是半極化的且在鄰近第一溝槽的底面處是極化的；

形成控制電極，所述控制電極在所述第一溝槽內并鄰近所述第一溝槽的底面橫向延伸，其中所述控制電極被設置為橫向覆蓋在所述第一溝槽的底面處是極化的2DEG區域，并且其中所述控制電極被配置為控制鄰近所述第一溝槽的底面的所述2DEG區域的至少橫向部分；

在所述第一溝槽內以及在所述控制電極上方形成屏蔽導體層，所述屏蔽導體層通過絕緣層與所述控制電極分開；以及

形成電耦合于2DEG區域的第一載流電極。

10.如權利要求9所述的方法，其中提供襯底的步驟包括：提供沿著所述第二半導體區域的族R面表面的所述側壁。