[發明專利]異質結半導體器件

在審

• 申請號: 201510013279.1
• 申請日: 2015-01-12
• 公開（公告）號: CN104835855A
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 約翰內斯·J·T·M·唐克爾;霍德弗里德斯·A·M·胡爾克斯;斯蒂凡·巴斯蒂安·西蒙·海爾;邁克爾·安東尼·阿曼德·因贊特
• 申請（專利權）人: 恩智浦有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/778;H01L29/06;H01L23/31
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及異質結半導體器件，例如高電子遷移率晶體管(high?electron?mobility?transistors，HEMTs)和肖特基二極管，并涉及在此類器件中使用半導體鈍化層。

背景技術

半導體異質結器件可以包括設置在襯底上的第一層和設置在第一層上的第二層，其中第一層為半導體材料，第二層的半導體材料與第一層不同。兩層之間的界面為異質結。通過兩種不同的半導體材料的適當選擇，兩種半導體之間的區別將使得界面上形成二維電子氣(two-dimensional?electron?gas，2DEG)。合適的半導體材料包括III-V族半導體，其中包括周期表中III族內選擇的至少一個金屬元素，如鋁、鎵和銦；以及周期表中V族內選擇的非金屬元素，如氮、磷和砷。其中的一層可以摻雜以形成P型半導體。另一層可以摻雜以形成N型半導體或不摻雜，或者也摻雜形成P型半導體，但該層的P型摻雜濃度低于前述的P型摻雜的濃度。

對于高功率和高溫應用來說，可能特別地需要包括GaN的第一層和AlGaN的第二層的器件。對于高效功率轉換器而言，需要快速切換、低傳導損失及高達1kV電壓下的工作能力，GaN/AlGaN器件是較好的候選。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供一種異質結半導體器件，其包括：襯底；設置在襯底上的多層結構；多層結構包括：第一層，包括設置在襯底上的第一半導體；第二層，包括設置在第一層上的第二半導體，以在第一層與第二層之間形成界面，其中第二半導體與第一半導體不同，從而在界面附近處形成二維電子氣；以及鈍化層，包括設置在第二層上的半導體鈍化層；第一端，電耦合至異質結半導體器件的第一區域；第二端，電耦合至異質結半導體器件的第二區域，其中第二端電耦合到半導體鈍化層，從而電荷能夠從半導體鈍化層流入第二端。

第一半導體可以是第一III-V族半導體。第二半導體可以是第二III-V族半導體。

III-V族半導體可以包括周期表中III族內選擇的任意金屬元素以及周期表中V族內選擇的任意非金屬元素。

III-V族半導體可以包括金屬元素鋁、鎵和銦中的一個或多個。III-V族半導體可以包括氮化物半導體、或磷化物半導體、或砷化物半導體。

III-V族半導體可以包括半導體氮化鎵、氮化鋁、氮化銦、氮化鋁鎵、氮化鋁銦、氮化鎵銦、氮化鋁鎵銦、磷化鎵、磷化鋁、磷化銦、磷化鋁鎵、磷化鋁銦、磷化鎵銦、磷化鋁鎵銦、砷化鎵、砷化鋁、砷化銦、砷化鋁鎵、砷化鋁銦、砷化鎵銦以及砷化鋁鎵銦中的任意。

第一層可以是摻雜第一密度P型摻雜物的P型半導體。第二層可以是N型半導體，或第二層可以是未摻雜半導體，或者第二層可以是摻雜有第二密度的P型摻雜物的P型半導體，其中第二密度小于第一密度。

半導體鈍化層可以包括半絕緣多晶硅。

鈍化層可以進一步包括介電層，介電層設置在半導體鈍化層和第二層之間。

鈍化層包括與第二層直接接觸的半導體鈍化層。第一層可包括氮化鎵。第二層可包括氮化鋁鎵。

半導體鈍化層可具有至少為ρ_{square?lower?limit}的薄層電阻，其中：

ρsquare lower limit>VstressWfingerLdriftIleak]]>

其中V_stress是施加到第一端的偏置電壓；W_finger是第一端在第一方向上的寬度；L_drift是第一端與第二端之間在第二方向上的物理距離；其中第二方向垂直于第一方向；以及I_leak是第一端與第二端之間在器件中流經除了半導體鈍化層以外的任何電路徑上的電流泄漏。

半導體鈍化層可具有不大于ρ_{square?upper?limit}的薄層電阻，其中：