[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201410645228.6
• 申請日: 2014-11-10
• 公開（公告）號: CN104638000B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 西森理人;吉川俊英
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 朱勝,李春暉

技術領域

本文所討論的實施方案涉及半導體器件及其制造方法。

背景技術

作為氮化物半導體的GaN(氮化鎵)、AlN(氮化鋁)和InN(氮化銦)或者包含其混合晶體的材料具有寬的帶隙，并且已用于高功率電子器件、短波長發光器件等。上述器件中，作為高功率電子器件，已經開發了一種與場效應晶體管(FET)、特別是高電子遷移率晶體管(HEMT)相關聯的技術。因為使用這樣的氮化物半導體的HEMT可以實現大電流、高電壓以及低導通電阻操作，所以已被用于高功率和高效率放大器、高功率開關器件等。

例如，作為氮化物半導體的GaN具有3.4eV的帶隙，大于Si的帶隙(1.1eV)和GaAs的帶隙(1.4eV)，并且具有高的擊穿電場強度。因此，GaN非常有望作為用于用來獲得高電壓操作和高功率的電源的半導體器件的材料。

上述HEMT的示例包括使用GaN作為電子渡越層和使用AlGaN(氮化鋁鎵)作為電子供給層的HEMT。在使用GaN作為電子渡越層和使用AlGaN作為電子供給層的HEMT中，在AlGaN中產生因GaN的光柵常數與AlGaN的光柵常數之間的差而引起的畸變。因由此產生的AlGaN的自發極化與壓電極化之間的差，所以在電子渡越層中生成了高濃度的二維電子氣(2DEG)。因此，HEMT已預期作為用于電動車輛等的高效率開關元件和高耐受電壓功率器件。近年來，為了降低襯底成本，已經研發了一種在低成本的Si襯底上生長由氮化物半導體形成的HEMT的技術。

然而，在通過在襯底(例如，Si襯底)上使用氮化物半導體生長電子渡越層和電子供給層來形成HEMT的情況下，當襯底具有導電性時，氮化物半導體層被施加強的電場。在這樣的情況下，最強的電場因大的電勢位移而特別施加于漏電極的端部，從而在漏電極的端部處可能發生擊穿等，導致可靠性降低。

因此，在包括形成在襯底(例如，Si襯底)上的氮化物半導體的半導體器件中，期望一種在漏電極的端部處不發生擊穿等的高可靠性的半導體器件。

以下為參考文件。

[文件1]日本早期公開專利公報第2002-359256號；和

[文件2]日本早期公開專利公報第10-32349號。

發明內容

根據本發明的一個方面，一種半導體器件包括：形成在襯底上方的第一氮化物半導體層；形成在第一氮化物半導體層上方的第二氮化物半導體層；形成在第二氮化物半導體層和第一氮化物半導體層的一部分中的元件隔離區域；形成在第二氮化物半導體層和元件隔離區域上方的柵電極、源電極和漏電極；以及以從漏電極的每個側表面的上部突出的方式形成在第二氮化物半導體層和元件隔離區域上方的漏極場板。

根據本發明的一個方面，一種半導體器件包括：形成在襯底上方的第一氮化物半導體層；形成在第一氮化物半導體層上方的第二氮化物半導體層；形成在第二氮化物半導體層和第一氮化物半導體層的一部分中的元件隔離區域；形成在第二氮化物半導體層和元件隔離區域上方的絕緣層；形成在絕緣層中并且以從絕緣層突出的方式形成的柵電極、源電極以及漏電極；以及以從漏電極的每個側表面的上部突出的方式形成在絕緣層上方的漏極場板。

根據本發明的一個方面，提供了一種用于制造半導體器件的方法，該方法包括：通過外延生長在襯底上使用氮化物半導體相繼形成第一氮化物半導體層和第二氮化物半導體層；在第二氮化物半導體層和第一氮化物半導體層的一部分中形成元件隔離區域；在第二氮化物半導體層和元件隔離區域上形成絕緣層；在絕緣層中形成使第二氮化物半導體層的一部分露出的第一開口部；在絕緣層中形成使第二氮化物半導體層的一部分露出的第二開口部；在第一開口部中形成從第一開口部突出的源電極；在第二開口部中形成從第二開口部突出的漏電極；以及在絕緣層上方形成從漏電極的每個側表面的上部突出的漏極場板。

附圖說明

圖1是一種半導體器件的俯視圖；

圖2A和圖2B是一種半導體器件的橫截面圖；

圖3是第一實施方案中的半導體器件的俯視圖；

圖4A和圖4B是第一實施方案中的半導體器件的橫截面圖；

圖5A和圖5B是用于制造第一實施方案中的半導體器件的方法的過程的圖(1)；

圖6A和圖6B是用于制造第一實施方案中的半導體器件的方法的過程的圖(2)；

圖7A和圖7B是用于制造第一實施方案中的半導體器件的方法的過程的圖(3)；

圖8A和圖8B是用于制造第一實施方案中的半導體器件的方法的過程的圖(4)；