提供了一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：襯底；第一有源層，所述第一有源層設(shè)置在所述襯底的上方；以及第二有源層，所述第二有源層設(shè)置在所述第一有源層上。所述第二有源層具有比所述第一有源層高的帶隙，使得在所述第一有源層和所述第二有源層之間產(chǎn)生二維電子氣層。在所述第二有源層上設(shè)置的終止層包括ＩｎＧａＮ。在所述終止層上設(shè)置源極接觸、柵極接觸和漏極接觸。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及高壓晶體管異質(zhì)結(jié)構(gòu)，更具體來講，涉及高壓氮化鎵 (GaN)高電子遷移率晶體管(HEMT)。
技術(shù)介紹
氮化鎵(GaN)提供重要的機(jī)會來增強(qiáng)諸如高電子遷移率晶體管 (HEMT)的電子器件的性能。HEMT表現(xiàn)得更像傳統(tǒng)的場效應(yīng)晶體管 (FET)，并且HEMT器件的制造是基于FET結(jié)構(gòu)的。然而，HEMT 需要兩個化合物半導(dǎo)體層之間非常精確的晶格匹配異質(zhì)結(jié)。通常，GaN HEMT具有沉積在襯底上的肖特基(Schottky)層和GaN緩沖層，以 及沉積在肖特基層上的源極接觸、柵極接觸和漏極接觸。通過在具有大帶隙的AlGaN層和具有較窄帶隙的GaN層之間的異 質(zhì)結(jié)界面上形成量子阱，GaN基HEMT器件能夠?qū)㈦娮舆w移率最大化。 結(jié)果，電子被捕獲在量子阱中。通過在未被摻雜的GaN層中的二維電 子氣來表現(xiàn)所捕獲的電子。通過向柵電極施加電壓來控制電流量，所述柵電極與半導(dǎo)體肖特基接觸，以使得電子沿著源電極和漏電極之間 的溝道流動。隨著HEMT的市場持續(xù)擴(kuò)大，仍然期望進(jìn)行一些改進(jìn)，以增強(qiáng)諸 如擊穿電壓Vbr和漏電流I的各種操作特性。例如，因為肖特基層通常 是金屬的并且在HEMT制造過程中和/或HEMT的操作過程中會暴露于 空氣中，所以仍然需要充分地解決引起的該個問題。由于肖特基層暴 露于空氣中，因此會在肖特基層的表面上發(fā)生諸如氧化的表面反應(yīng)。 這些表面反應(yīng)會劣化HEMT的性能，并且還會降低鈍化處理的效率。 鈍化處理是指將電介質(zhì)材料沉積在HEMT表面上，以鈍化或填充 HEMT表面上的表面陷阱，由此避免由于這些表面陷阱而導(dǎo)致的器件 劣化，諸如RF至DC頻散。因此，除了別的因素以外，仍然需要高電壓GaNHEMT結(jié)構(gòu)具有 能夠防止在GaN HEMT操作和制造過程中的表面反應(yīng)的可再生終止 層。
技術(shù)實現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)，提供了一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括襯底； 第一有源層，所述第一有源層設(shè)置在所述襯底的上方；以及第二有源 層，所述第二有源層設(shè)置在所述第一有源層上。所述第二有源層具有 比所述第一有源層高的帶隙，使得在所述第一有源層和所述第二有源 層之間產(chǎn)生二維電子氣層。在所述第二有源層上設(shè)置的終止層包括 InGaN。在所述終止層上設(shè)置源極接觸、柵極接觸和漏極接觸。根據(jù)本專利技術(shù)的一個方面，所述第一有源層包含m族氮化物半導(dǎo)體材料。所述第一有源層包含GaN。根據(jù)本專利技術(shù)的另一個方面，所述第二有源層包含m族氮化物半導(dǎo)體材料。根據(jù)本專利技術(shù)的另一個方面，所述第二有源層包含AlxGai.xN，其中 0<X< 1。根據(jù)本專利技術(shù)的另一個方面，所述第二有源層選自由AlGaN、 AlInN 和AlInGaN組成的組。根據(jù)本專利技術(shù)的另一個方面，在所述襯底和所述第一有源層之間設(shè) 置成核層。根據(jù)本專利技術(shù)的另一個方面， 一種半導(dǎo)體器件包括襯底；第一有 源層，所述第一有源層設(shè)置在所述襯底的上方；第二有源層，所述第 二有源層設(shè)置在所述第一有源層上。所述第二有源層具有比所述第一 有源層高的帶隙，使得在所述第一有源層和所述第二有源層之間產(chǎn)生 二維電子氣層。在所述第二有源層的上方設(shè)置終止層。所述終止層選 自由摻雜Fe的GaN、摻雜Si的GaN、 FeN和SiN組成的組。在所述 終止層上設(shè)置源極接觸、柵極接觸和漏極接觸。根據(jù)本專利技術(shù)的另一個方面， 一種半導(dǎo)體器件包括襯底；第一有 源層，所述第一有源層設(shè)置在所述襯底的上方；以及第二有源層，所 述第二有源層設(shè)置在所述第一有源層上。所述第二有源層具有比所述 第一有源層高的帶隙，使得在所述第一有源層和所述第二有源層之間 產(chǎn)生二維電子氣層。所述第二有源層包括形成在其內(nèi)的第一凹進(jìn)部和 第二凹進(jìn)部。在所述第一凹進(jìn)部和所述第二凹進(jìn)部中分別設(shè)置源和漏 極接觸。在所述第二有源層的上方設(shè)置柵電極。附圖說明圖1示出了高電子遷移率晶體管(HEMT)中結(jié)合的氮化鎵(GaN) 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的一個實施例。圖2和圖3示出了高電子遷移率晶體管(HEMT)中結(jié)合的氮化鎵(GaN)異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的可供選擇的實施例。 具體實施例方式值得注意的是，對于"一個實施例"或"實施例"的任何引用意 味著結(jié)合實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本專利技術(shù)至少一 個實施例中。在說明書中的各個地方中產(chǎn)生的短語"在一個實施例中" 不是必需指的都是相同的實施例。另外，可以以多種方式組合各種實 施例，從而形成在本文中沒有明確示出的額外的實施例。如圖1中所示，本專利技術(shù)涉及高電子遷移率晶體管(HEMT) 10中 結(jié)合的高壓氮化鎵(GaN)異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。HEMT IO包括襯底12、成核 (過渡)層18、 GaN緩沖層22、氮化鋁鎵(AlxGai.xN; 0 <x < 1)肖特 基層24和覆蓋層或終止層16。另外，HEMT 10包括源極接觸27、柵 極接觸28和漏極接觸30。通常使用外延生長工藝來制造GaN異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)10。例如，可以使 用反應(yīng)濺射工藝，在該工藝中，在毗鄰襯底設(shè)置的金屬靶和襯底都處 于包括氮和一個或多個摻雜物的氣氛中時，從金屬靶溢出諸如鎵、鋁 和/或銦的半導(dǎo)體金屬組分。可供選擇的，可以采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相 沉積(MOCVD)，其中，在將襯底保持在升高的溫度，通常在70(TC 至IIO(TC左右下的同時，將襯底暴露于包含金屬的有機(jī)化合物的氣氛， 以及諸如氨的反應(yīng)含氮氣體和含摻雜物氣體中。氣體化合物分解并且 在襯底302的表面上形成晶體材料膜形式的摻雜的半導(dǎo)體。然后將襯 底和生長的膜冷卻。作為另外可供選擇的，可以使用諸如分子束外延 (MBE)或原子層外延的其它外延生長方法。可以采用的另外技術(shù)包 括，但不限于流量調(diào)制有機(jī)金屬氣相外延(FM-OMVPE)、有機(jī)金屬 氣相外延(OMVPE)、氫化物外延(HVPE)和物理氣相沉積(PVD)。為了開始生長結(jié)構(gòu)，在襯底12上沉積成核層18。襯底12可以由 各種材料形成，所述各種材料包括但不限于藍(lán)寶石或碳化硅(SiC)。成核層18可以是，例如，諸如AUGa^N的富鋁層，其中，X在0至 1的范圍內(nèi)。成核層18操作用于校正GaN緩沖層22和襯底12之間的 晶格不匹配。通常，當(dāng)一層中的原子的間隔與相鄰層中原子之間的間 距不匹配時，產(chǎn)生晶格不匹配。由于晶格不匹配，導(dǎo)致相鄰層中的原 子之間的結(jié)合弱，并且相鄰層會斷裂、分離或者具有大量的晶體缺陷。 因此，通過在襯底12的晶體結(jié)構(gòu)和GaN緩沖層22的晶體結(jié)構(gòu)之間產(chǎn) 生界面，成核層18操作用于校正GaN緩沖層22和襯底12之間的晶格 不匹配。在沉積了成核層18之后，在成核層18上沉積GaN緩沖層22，并 且在GaN緩沖層22上沉積AlxGa"xN肖特基層24。 二維導(dǎo)電溝道26 是薄的高遷移率溝道，其將載流子限制在GaN緩沖層22和AlxGai.xN 肖特基層24之間的界面區(qū)域。在AlxGai.xN肖特基層24上沉積覆蓋層 或終止層16，所述覆蓋層或終止層16用于在HEMT 10的制造和操作 過程中保護(hù)AlxGai.xN肖特基層24以免其發(fā)生諸如氧化的表面反應(yīng)。 因為肖特基層24包含鋁，所以如果AlxGai.xN肖特基層24暴露于空氣 中并且沒有以其它方式受保護(hù)，則會發(fā)生氧化。在襯底12上生長了外延層18、 22和24以及終止層16之后，通 過分別在終止層16上沉積源極接觸27、柵極接觸28和漏本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種半導(dǎo)體器件，包括： 襯底； 設(shè)置在所述襯底的上方的第一有源層； 設(shè)置在所述第一有源層上的第二有源層，所述第二有源層具有比所述第一有源層高的帶隙以使得在所述第一有源層和所述第二有源層之間產(chǎn)生二維電子氣層； 設(shè)置在所述第二有源層上的 終止層，所述終止層包含ＩｎＧａＮ；以及 設(shè)置在所述終止層上的源極接觸、柵極接觸和漏極接觸。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：邁克爾墨菲，米蘭波普赫里斯蒂奇，
申請(專利權(quán))人：威洛克斯半導(dǎo)體公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]
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