氮基半導體裝置的制作方法

專利名稱：氮基半導體裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及氮基半導體裝置，尤其涉及用于控制電力的橫向功率FET(FBT場效應晶體管)。
背景技術：
在例如為開關電源或者換流器的回路中，使用功率半導體裝置，例如開關裝置或者二極管。功率半導體裝置需要具有較高的擊穿電壓和較低的接通電阻。擊穿電壓和接通電阻之間的關系包括由裝置的材料確定的折衷關系。到目前為止，技術發展的進程允許功率半導體裝置具有接近由硅確定的極限值的較低接通電阻，其中硅是主要的裝置材料。因此，如果需要較低的接通電阻，就需要改變裝置的材料。
近年來，對使用寬帶隙半導體的功率半導體裝置的研究比較關注。例如，已經提出使用寬帶隙半導體，例如氮基材料(例如GaN、AlGaN)或者碳化硅基材料(SiC)來代替硅作為開關裝置材料。使用這種半導體可以改善由裝置材料確定的接通電阻/擊穿電壓折衷關系，從而顯著地減小接通電阻。例如，具有由GaN溝槽道層和AlGaN阻擋層形成的異質結構的HFET(HFET異質FET)可以實現具有高擊穿電壓/低接通電阻的功率FET。
將對如下作為相關技術列出的公布進行簡要的說明。
日本專利申請(KOKAI)公布號2002-184972[專利公布2]日本專利申請(KOKAI)公布號2002-289837[專利公布3]日本專利申請(KOKAI)公布號2001-284576[專利公布4]日本專利申請(KOKAI)公布號11-145157[專利公布5]日本專利申請(KOKAI)公布號07-135220[專利公布6]日本專利申請(KOKAI)公布號2003-258005[專利公布7]美國專利號6,534,801[專利公布8]美國專利號6,690,042[專利公布9]美國專利號6,586,781[專利公布10]美國專利號6,548,333專利公布1和7公開了具有AlGaN溝槽道層、GaN過渡層和n型GaN源極/漏極層的HEMT(HEMT高電子遷移率晶體管)。專利公布3公開了一種具有AlGaN電子供應層和GaN電子累積層的HEMT。專利公布6公開了一種使用AlGaN/GaN異質結的HEMT。
專利公布2公開了一種具有AlGaN電子供應層、GaN過渡層和n型GaN源極/漏極層的FET。專利公布8至10公開了一種具有AlGaN/GaN接合層來產生兩維電子氣的HFET。
專利公布4公開了一種具有嵌入區從而提高柵極和漏極之間的擊穿電壓的GaAs基FET。專利公布5公開了一種具有在漏極區域形成的溝槽和置于溝槽中的電極從而提高漏極區域的擊穿電壓的GaAs基FET。

發明內容
根據本發明的第一方面，提供了一種氮基半導體裝置，包括基本上由氮基半導體構成的第一半導體層；置于第一半導體層上的第二半導體層，它基本上由不摻雜的或者第一傳導型氮基半導體構成，第一和第二半導體層形成異質界面；置于第二半導體層上的柵極；在將柵極夾在之間的位置處，在第二半導體層的表面上形成的第一和第二溝槽；分別在第一和第二溝槽表面中形成的第一傳導型的第三和第四半導體層，并且每個都基本上由具有比第一和第二半導體層的電阻率低的電阻率的擴散層構成；電連接到第三半導體層的源極；和電連接到第四半導體層上的漏極。
根據本發明的第二方面，提供了一種氮基功率半導體裝置，包括不摻雜的AlXGa1-XN(0≤X≤1)形成的第一半導體層；置于第一半導體層上的不摻雜的或者n型AlYGa1-YN(0≤Y≤1，X＜Y)形成的第二半導體層，第一和第二半導體層形成異質界面；彼此分隔放置并且都連接到第一半導體層上的源極和漏極；置于源極和漏極之間的第二半導體層上的柵極；在與漏極對應的位置處的第二半導體層表面中形成的漏極側溝槽；和在漏極側溝槽的表面形成并且由n型半導體擴散層構成的漏極接觸層，其中擴散層具有比第一和第二半導體層的電阻率低的電阻率，漏極與漏極側溝槽內部的漏極接觸層歐姆接觸。


圖1是顯示了根據本發明的第一實施例的氮基功率半導體裝置(GaN基NFET)的剖視示意圖；圖2是顯示了GaN基HFET中的接觸層深度(距離阻擋層表面的深度)和擊穿電壓之間的關系的曲線圖；圖3A至3D是依次顯示了一種用于制造如圖1所示的裝置的方法中的步驟；圖3E是顯示了通過改變如圖1所示的裝置的漏極側結構所獲得的改進的剖視圖；圖4A至4D是依次顯示了一種用于制造如圖1所示的裝置的另一種方法中的步驟；圖5是顯示了根據本發明的第二實施例的氮基功率半導體裝置(GaN基NFET)的剖視示意圖；圖6是顯示了根據本發明第三實施例的氮基功率半導體裝置(GaN基HFET)的剖視示意圖；圖7A是顯示了根據本發明的第四實施例的氮基功率半導體裝置(GaN基HFET)的剖視示意圖；圖7B是沿著圖7A中的線VIIB-VIIB剖開的剖視圖；圖8A是顯示了根據本發明的第五實施例的氮基功率半導體裝置(GaN基HFET)的剖視示意圖；圖8B是沿著圖8A中的線VIIIB-VIIIB剖開的剖視圖；圖9A是顯示了根據本發明的第六實施例的氮基功率半導體裝置(GaN基HFET)的平面示意圖；和圖9B是沿著圖9A中的線IXB-IXB剖開的剖視圖。
具體實施例方式
在發展本發明的過程中，發明者研究了傳統的GaN基功率HFET等等。因此，發明者得出了下面給出的結論。
為了在GaN基HFET中獲得較高的擊穿電壓，使用不摻雜的AlαGa1-αN(0≤α≤1)作為阻擋層很有效。然而，在這種情形下，電極相對于不摻雜的AlαGa1-αN(0≤α≤1)層的接觸阻力較高，因此在獲得較低的接通電阻方面會遇到困難。如果電極相對于不摻雜的AlαGa1-αN(0≤α≤1)層的歐姆接觸狀態不穩定，那么裝置的接通阻力就互不相同。
另外，橫向裝置例如GaN基HFET的擊穿電壓由柵極和漏極之間的電場分布確定。尤其是考慮到減小接通電阻時，漏極端處的電場強度是確定擊穿電壓的重要因素，其中柵極和漏極之間的距離設置得較短。
為了解決這個問題，在不摻雜的AlαGa1-αN(0≤α≤1)層和電極之間插入n+型接觸層很有效。然而，GaN基材料不允許深擴散，但是僅僅允許大約等于10納米的淺擴散層。為此，一般而言，在接觸層使用GaN基材料制成的地方，就使用選擇增長技術。然而，在結合了選擇增長的地方，過程就變得很復雜，而這種復雜是所不希望的。
下面將參照附圖描述基于上方給出的結論而實現的本發明的實施例。在下文的說明中，基本上具有相同功能和配置的構成元件由相同的參考數字表示，并且僅僅在必要的時候才進行重復的說明。
<第一實施例>
圖1是顯示了根據本發明的第一實施例的氮基功率半導體裝置(GaN基HFET)的剖視示意圖。如圖1所示，這種HFET包括置于藍寶石支撐襯底S1上的不摻雜型的溝槽道層(第一半導體層)1，以及置于溝槽道層1上的不摻雜的或者N型的阻擋層(第二半導體層)2。溝槽道層1包括AlXGa1-XN(0≤X≤1)例如GaN。阻擋層2包括AlYGa1-YN(0≤Y≤1，X＜Y)，例如Al0.2Ga0.8N。阻擋層2具有例如大約為30納米的厚度。
柵極11置于阻擋層2上與阻擋層2形成肖特基接觸，并且因此柵極11經過阻擋層2面向溝槽道層1。源極15和漏極16放置成使柵極11插入在它們之間。源極15和漏極16通過下面的方式電連接至溝槽道層1。
特別地，源極側的溝槽3和漏極側的溝槽4在阻擋層2的表面中形成，以與源極15和漏極16分別對應。源極接觸層5和漏極接觸層6分別在溝槽3和4的內表面中形成。兩個接觸層5和6的每個都由n+型擴散層形成，該擴散層比溝槽道層1和阻擋層2具有更低的電阻率。源極15和漏極16分別放置成與溝槽3和4內部的接觸層5和6形成歐姆接觸(電連接)。
在這個實施例中，電極15和16基本上僅僅在它們的底部與接觸層5和6形成接觸，并且它們的側面與溝槽3和4的內表面分離。作為絕緣層17一部分的嵌入絕緣層18a和18b分別插入電極15的側面與溝槽3的內表面之間和電極16與溝槽4的內表面之間。絕緣層17放置成覆蓋如上所述的整個結構。
例如，兩個溝槽3和4具有基本上相同的深度，并且通過常見步驟中的蝕刻一起形成。溝槽3和4優選設置在從10納米到300納米的深度范圍內，并且更優選比溝槽道層1和阻擋層2之間的接觸面(大約為30納米)更深。另外，溝槽3和4的深度優選設置為柵極11和漏極接觸層6之間的距離的0.1％至3％，并且更優選設置在0.3％至2％的范圍內。通過如上所述那樣地設置溝槽的深度，可以實現基本上增大擊穿電壓和減小接通電阻的作用。這一點的原因將在下面描述，參照圖2等等。
當然，在形成時，擴散層在拐角處可以具有適當的曲率。因此，為了在接觸層5和6的拐角5a和6a處獲得特定的曲率，溝槽3和4的底部拐角形狀不需要受很大的限制。然而，優選溝槽3和4配置成如下即，使底面和端面之間形成的內角θ為90°或者更大。使接觸層的拐角形成適當的曲率的目的在于減小漏極末端的電場強度。因此，源極接觸層5的拐角5a處的曲率并不重要。
根據第一實施例的裝置包括接觸層5和6，該接觸層5和6由n+型擴散層形成并且具有足夠大的深度。這允許裝置不僅具有較小的接通電阻而且具有穩定的高擊穿電壓。特別地，n+型擴散層構成的接觸層5和6減小了相對于電極15和16的接觸電阻，從而減小了接通電阻。另外，由較深的n+型擴散層構成的接觸層6通過擴散層拐角6a的曲率減小了漏極16末端的電場強度，從而實現了較高的擊穿電壓。
可以通過蝕刻出溝槽并且然后執行固相擴散的簡單處理來形成足夠深的擴散層。使用這種處理，擴散層就可以具有較大的曲率，從而可靠地減小漏極16末端的電場強度。可以控制蝕刻從而形成具有較高再現性的溝槽，以便實現穩定的擊穿電壓。
在這一方面，GaN基材料不允許深擴散，但是僅僅允許大約等于10納米的淺擴散層。為此，一般而言，在接觸層使用GaN基材料制成的地方，就使用選擇增長技術。然而，在結合了選擇增長的地方，過程就變得很復雜，而這種復雜是所不希望的。
在沒有擴散層(接觸層)形成或者使用淺擴散層的情形中，漏極16末端的曲率接近等于零，并且在其上往往會產生電場強度。另外，電場強度的大小很容易根據電極的形狀而變化，因此很難獲得穩定的擊穿電壓。另外，在這種情形下，裝置表面和覆蓋它的絕緣層(例如，中間的絕緣薄膜或者鈍化薄膜)之間的接觸面附近的電場較大。如果較大的電場施加到絕緣層上，就會出現如下問題，即絕緣層會斷開并且由于夾在界面能級之間的載流子而使特性發生改變。
另一方面，在根據第一實施例的裝置內，深n+型擴散層構成的接觸層6將電場峰值變換至接觸層6的底部。結果，施加到覆蓋裝置的絕緣層上的電場變小了，從而提高了裝置的可靠性。
簡要地說，通過蝕刻溝槽然后在其中形成擴散層(接觸層)而制備的結構，相當于具有足夠深擴散層的結構。可以使用溝槽的刻蝕形狀作為參量來控制漏極末端的電場強度。因此，可以提供一種具有較低的接觸電阻和穩定擊穿電壓的裝置。另外，雪崩頂點向下到達擴散層(接觸層)的底部，并且裝置表面上的電場變小從而提高了可靠性。
圖2是顯示了GaN基HFET中的接觸層6的深度(距離阻擋層表面2的深度)和擊穿電壓之間的關系的曲線圖。在這個曲線圖中，溝槽道層1由GaN構成并且阻擋層2由Al0.2Ga0.8N構成。阻擋層2具有大約為30納米的厚度，接觸層6具有大約為10納米的厚度。柵極11和漏極16(接觸層6)之間的距離為10微米。
如圖2所示，當接觸層6的深度增大時，電場變得更小，并且擊穿電壓更高。更具體地，直到接觸層6的深度到達大約20納米時，這種影響才比較小，另一方面，當超過300納米時達到飽和。因此，考慮到大約為10納米的擴散層深度是通過進入GaN基材料的固相擴散而獲得的，所以優選溝槽4的刻蝕深度設置在從10納米到300納米的范圍內。
在柵極和漏極之間的距離Lgd發生改變的地方，接觸層6的最佳深度和溝槽4的最佳深度也通過相同的縮放發生改變。假設對于10微米的Lgd，溝槽4的最佳深度在10至300納米的范圍內，那么溝槽4的最佳深度就在Lgd的大約0.1到3％的范圍內。
根據較低的接通電阻，漏極16優選與接觸層6在如下位置處接觸，即該位置與溝槽道層1和阻擋層2之間的異質界面處的兩維電子氣(2DEG)通道對應，即第一實施例中的AlGaN/GaN異質界面。因此，根據這個觀點，溝槽4優選設置得比溝槽道層1和阻擋層2之間的界面要深。關于溝槽的深度的這個思想也以相同的方式應用到源極側的溝槽3上。
因此，為了減小接通電阻，溝槽的深度優選設置得大于阻擋層2的厚度。如上所述，在阻擋層2的厚度大約為30納米的地方，溝槽4的最佳深度為10微米的Lgd的0.3％或者更大。另外，在通過蝕刻進行臺面隔離的情形下，一般而言，蝕刻到達的深度大約為200納米。在將這個深度應用到溝槽4的情形下，溝槽4的最佳深度是10微米的Lgd的2％或者更小。
圖3A至3D是依次顯示了一種用于制造如圖1所示的裝置的方法中的步驟。首先如圖3A所示，使用光阻層31作為掩膜來蝕刻形成溝槽3和4，溝槽具有從阻擋層2的表面延伸到溝槽道層1的深度。然后，如圖3B所示，移走光阻層31，并且N型雜質熱擴散進入溝槽3和4的內表面從而作為接觸層5和6形成n+型擴散層。
然后，如圖3C所示，在整個阻擋層2上形成絕緣層17來填充溝槽3和4。絕緣層17可以是其中形成了后文將描述的多層線結構或者電場板電極的中間絕緣薄膜，或者也可以是所謂的鈍化薄膜本身。
然后，如圖3D所示，在絕緣層17中與溝槽3和4相對應的位置處形成接觸孔23和24，這樣它們就具有到達接觸層5和6的深度。然后，形成電極15和16來填充接觸孔23和24。接觸孔23和24和電極15和16可以使用眾所周知的光學平版印刷技術來形成。
在通過這個方法形成的結構中，電極15和16可以離開溝槽3和4的邊緣，這樣，源極15和漏極16也都可以充分地遠離柵極11。結果，甚至在裝置需要更小的情形中，也可以通過適當地設置接觸孔23和24的位置和尺寸來防止電極的短路。
圖3E是顯示了通過改變如圖1所示的裝置的漏極側結構所獲得的改進的剖視圖。在這種改進中，接觸孔24與溝槽4的邊緣對齊，漏極16的一側基本上在它的整個長度上與溝槽4的內表面歐姆接觸。在這種情形下，漏極16優選與接觸層6在如下位置處接觸，即該位置與溝槽道層1和阻擋層2之間的異質界面處的兩維電子氣(2DEG)通道對應，從而減小了接通電阻。
例如，柵極11和源極15之間的距離大約為1微米，而柵極11和漏極16之間的距離大約為10微米，這比前者大很多。因此，即使接觸孔24與溝槽4的邊緣對齊或者進一步朝向柵極11伸出，漏極側上也不可能發生電極短路。
如上所述，源極側和漏極側上的電極結構依照它們所需的特性可以相互不同，(例如，如上所述，漏極側上的接觸層深度尤其重要)。除非電極發生短路，否則源極側可以具有與漏極側相同的電極結構。特別地，在這種情形下，接觸孔23與溝槽3的邊緣對齊，漏極15的一側基本上在它的整個長度上與溝槽3的內表面歐姆接觸。
圖4A至4D是依次顯示了一種用于制造如圖1所示的裝置的另一種方法中的步驟。首先，如圖4A所示，在整個阻擋層2上形成絕緣層17。絕緣層17可以是其中形成了后文將描述的多層線結構或者電場板電極的中間絕緣薄膜，或者也可以是所謂的鈍化薄膜本身。然后，如圖4B所示，使用光阻層33作為掩膜來蝕刻形成溝槽3和4，溝槽具有從絕緣層17的表面經過阻擋層2延伸到溝槽道層1的深度。
然后，如圖4C所示移走光電阻層33。然后，N型雜質熱擴散進入溝槽3和4中的阻擋層2和溝槽道層1的表面從而作為接觸層5和6形成n+型擴散層。然后，如圖4D所示，形成電極15和16來填充溝槽3和4。
在通過這種方法形成的結構中，每個電極15和16的一側與溝槽3和4中相對應的一個的內表面基本上在整個長度上歐姆接觸。在這種情形下，如上所述，電極15和16分別與接觸層5和6在如下位置處接觸，即該位置與溝槽道層1和阻擋層2之間的異質界面處的兩維電子氣(2DEG)通道相對應，從而減小了接通電阻。
<第二實施例>
圖5是顯示了根據本發明的第二實施例的氮基功率半導體裝置(GaN基HFET)的剖視示意圖。如圖5所示，絕緣層17放置在阻擋層2上覆蓋住柵極11等等。另外，第一電場板電極27放置在絕緣層17上覆蓋住柵極11。第一電場板電極27與源極15整體地形成從而電連接到這里。第一電場板電極27覆蓋住柵極11從而減小柵極11末端的電場強度，從而實現了穩定的擊穿電壓。
<第三實施例>
圖6是顯示了根據本發明第三實施例的氮基功率半導體裝置(GaN基HFET)的剖視示意圖。如圖6所示，除了如圖5所示的結構之外，在漏極側的絕緣層17上放置了第二電場板電極28。第二電場板電極28與漏極16整體地形成從而電連接到這里。另外放置在漏極側上的電場板電極28可以像更深的擴散層那樣減小漏極側的電場強度，從而實現了較高的擊穿電壓。
<第四實施例>
圖7A是顯示了根據本發明的第四實施例的氮基功率半導體裝置(GaN基HFET)的平面示意圖。圖7B是沿著圖7A中的線VIIB-VIIB剖開的剖視圖。圖7A和7B基本上顯示了一個芯片的整個布局。
特別是在圖7A的平面圖設計中所示出的，漏極側上的溝槽4、接觸層6和漏極16放置在裝置的中心處并且呈現U形。這些漏極側部分4、6和16由形成U形環套的柵極11圍繞著。柵極11由源極側上的溝槽3、接觸層5和源極15圍繞著。源極側部分3、5和15由環套部分D1和置于柵極11的U形環套的凹部中的直線部分D2構成。
裝置隔離層41放置成在接近芯片外緣的位置處圍繞著源極側部分3、5和15即圍繞著整個裝置。裝置隔離層41是高電阻率層，它通過氮離子植入而形成并且從阻擋層2延伸到溝槽道層1。形成裝置隔離層41的高電阻率層的電阻率幾乎等于或者高于GaN溝槽道層1電阻率。裝置隔離層41需要比溝槽道層1和阻擋層2之間的異質界面處的兩維電子氣(2DEG)通道更深。
如圖7B所示的截面結構基本上依照如圖1所示的結構進行布置，但是可以依照圖3E和圖4A至4D的說明進行修改。例如為了獲得需要的特性，源極側和漏極側上的電極結構在電極15和16和寬度以及溝槽3和4的深度這些方面可以相互不同。類似地，這些有關修改的問題適用于如下的第五和第六實施例。
<第五實施例>
圖8A是顯示了根據本發明的第五實施例的氮基功率半導體裝置(GaN基HFET)的平面示意圖。圖8B是沿著圖8A中的線VIIIB-VIIIB剖開的剖視圖。圖8A和8B也基本上顯示了一個芯片的整個布局。
如圖8B所示，這種裝置具有通過蝕刻形成的臺面隔離界定的裝置區。特別地，外溝槽46形成在接近芯片外緣的位置處圍繞著源極側部分3、5和15即圍繞著整個裝置。外溝槽46具有從阻擋層2的表面延伸到溝槽道層1的深度。外溝槽46使用絕緣層47進行填充，該絕緣層47是放置成覆蓋整個裝置的絕緣層17的一部分。因此，裝置隔離層45由外溝槽和嵌入的絕緣層47構成。例如，外溝槽46具有與源極和漏極側上的溝槽3和4相同的深度，這樣，溝槽46就與通過常見步驟中的蝕刻形成的溝槽3和4一起形成。
<第六實施例>
圖9A是顯示了根據本發明的第六實施例的氮基功率半導體裝置(GaN基HFET)的平面示意圖。圖9B是沿著圖9A中的線IXB-IXB剖開的剖視圖。圖9A和9B也基本上顯示了一個芯片的整個布局。
如圖9A和9B所示，這種裝置不包括繞著源極側部分3、5和15獨立形成的裝置隔離層。或者，源極側溝槽3的外半部形成充當裝置隔離區域。特別地，對于外環套部分，僅僅在源極側的溝槽3的內部和底端上方形成接觸層5，而在源極側的溝槽3外側上并沒有形成接觸層。結果，這種溝槽3用于兩個任務，即形成裝置隔離區域并且形成接觸擴散層。在切削出溝槽道層1和阻擋層2之間的異質界面處的兩維電子氣(2DEG)通道的地方，就實現了裝置隔離。因此，在這種情形下，源極接觸層5需要與外側上的異質界面脫離接觸。
<第一至第六實施例所共有的問題>
根據如上所述的實施例，通過具有高再現性的簡單處理，可以提供一種具有高擊穿電壓和低接通電阻的氮基半導體裝置。
在如上所述的實施例中，溝槽道層1由AlXGa1-XN(0≤X≤1)構成，阻擋層2由AlYGa1-YN(0≤Y≤1，X＜Y)構成。然而，這些實施例的特征可以應用到另一種氮基異質結構上，其中，在該結構中，調整了組成層的組成比率從而形成不同于如上所述的帶隙。例如，這種修改可是其中溝槽道層1由InGaN構成并且阻擋層2由GaN構成的一種結構，或者是其中溝槽道層1由GaN構成并且阻擋層2由AlN構成的一種結構。支撐襯底S1的材料并不限于藍寶石，它可以是另一種材料。
在如上所述的實施例中，HFET充當了氮基半導體裝置的示例。然而，這些實施例的特征可以應用到另一種場效應裝置上，例如MESFET(MES金屬半導體)或者JFET(J接合)。另外，為了提高擊穿電壓，可以廣泛地使用如上所述的實施例中的漏極側上的電極結構的特征。例如，這些特征可以應用到另一種類型的裝置上，例如絕緣柵極(MIS柵極(MIS金屬絕緣體半導體))結構或者常閉型的裝置。
對于本領域的技術人員而言，可以很容易地領會其它的優點并且進行改進。因此，本發明在它的廣義方面并不限于具體的細節和在此所示的并且描述的典型實施例。因此，可以在不脫離通過所附權利要求書和它們的等效物界定的本發明總思想的精神或者范圍的前提下進行各種改進。
權利要求
1.一種氮基半導體裝置，包括基本上由氮基半導體構成的第一半導體層；置于第一半導體層上的第二半導體層，它基本上由不摻雜的或者第一傳導型氮基半導體構成，第一和第二半導體層形成異質界面；置于第二半導體層上的柵極；在將柵極夾在之間的位置處，在第二半導體層上的表面上形成的第一和第二溝槽；分別在第一和第二溝槽表面中形成的第一傳導型的第三和第四半導體層，并且每個都基本上由具有比第一和第二半導體層的電阻率低的電阻率的擴散層構成；電連接到第三半導體層的源極；以及電連接到第四半導體層上的漏極。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，第一和第二溝槽具有從10納米到300納米的深度范圍。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，第一和第二溝槽具有比第一和第二半導體層之間的異質界面更深的深度。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，第一和第二溝槽具有的深度在柵極和第四半導體層之間的距離的0.1％到3％的范圍內。
5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括在源極和漏極的至少一個電極一側和第一和第二溝槽中的至少一個溝槽的內表面之間插入的絕緣層，其中在溝槽中放置了所述至少一個電極。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，絕緣層填充所述至少一個溝槽，并且所述至少一個電極置于在絕緣層中形成的接觸孔中。
7.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，在與第一和第二半導體層之間的異質界面相對應的位置處，源極和漏極的至少一個電極的一側與第一和第二溝槽中的至少一個溝槽的內表面接觸，其中在溝槽中放置了所述至少一個電極。
8.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括置于第二半導體層上覆蓋住柵極的絕緣層，以及置于絕緣層上的覆蓋住柵極并且電連接到源極上的第一電場板電極。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，還包括置于絕緣層上并且電連接到漏極上的第二電場板電極。
10.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，第二溝槽和漏極由柵極圍繞著，并且柵極由第一溝槽和源極圍繞著。
11.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，還包括圍繞著第一溝槽的裝置隔離層，其中裝置隔離層放置成從第二半導體層的表面延伸到第一半導體層。
12.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，裝置隔離層包括從第二半導體層的表面延伸到第一半導體層的外溝槽和填充外溝槽的絕緣層。
13.如權利要求12所述的裝置，其特征在于，外溝槽具有與第一和第二溝槽基本上相同的深度。
14.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，第三半導體層不在第一溝槽的外側上形成而是在第一溝槽內側和底端上形成。
15.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，第一半導體層基本上由AlXGa1-XN(0≤X≤1)構成，并且第二半導體層基本上由AlYGa1-YN(0≤Y≤1，X＜Y)構成。
16.一種氮基功率半導體裝置，包括不摻雜的AlXGa1-XN(0≤X≤1)的第一半導體層；置于第一半導體層上的不摻雜的或者n型AlYGa1-XN(0≤Y≤1，X＜Y)的第二半導體層，第一和第二半導體層形成異質界面；彼此分隔放置并且都連接到第一半導體層上的源極和漏極；置于在源極和漏極之間的第二半導體層上的柵極；在與漏極對應的位置處的第二半導體層表面中形成的漏極側溝槽；和在漏極側溝槽的表面形成的并且由n型半導體擴散層構成的漏極接觸層，其中擴散層具有比第一和第二半導體層的電阻率低的電阻率，漏極與在漏極側溝槽內部的漏極接觸層歐姆接觸。
17.如權利要求16的裝置，其特征在于，漏極側溝槽具有比第一和第二半導體層之間的異質界面更深但是卻不大于300納米的深度。
18.如權利要求16所述的裝置，其特征在于，漏極側的溝槽的深度在柵極和漏極接觸層之間的距離的0.1％到3％的范圍內。
19.如權利要求16所述的裝置，其特征在于，還包括在與源極對應的位置處在第二半導體層表面中形成的并且與漏極側溝槽基本上具有相同深度的源極側溝槽，以及在源極側溝槽表面形成的并且由具有比第一和第二半導體層的電阻率低的電阻率的n型半導體擴散層構成的源極接觸層，以及源極與在源極側溝槽內部的源極接觸層歐姆接觸。
20.如權利要求16所述的裝置，其特征在于，漏極由柵極圍繞著，并且柵極由源極圍繞著。
全文摘要
一種氮基半導體裝置包括，基本上由氮基半導體構成的第一半導體層，置于第一半導體層上的并且基本上由不摻雜的或者第一傳導型氮基半導體構成的第二半導體層。第一以及第二半導體層形成異質界面。柵極置于第二半導體層上。第一和第二溝槽在將柵極夾在之間的位置處在第二半導體層上的表面上形成。第一傳導型的第三和第四半導體層分別在第一和第二溝槽表面中形成，并且每個都基本上由具有比第一和第二半導體層的電阻率低的電阻率的擴散層構成。源極和漏極分別電連接到第三和第四半導體層上。
文檔編號H01L29/66GK1750271SQ20051010968
公開日2006年3月22日 申請日期2005年9月16日 優先權日2004年9月16日
發明者齋藤涉, 大村一郎 申請人:株式會社東芝