Ⅲ族氮化物半导体器件及其制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103500763103500763A(43)申请公布日2014.01.08(21)申请号201310482857.7(22)申请日2013.10.15(71)申请人苏州晶湛半导体有限公司地址215124江苏省苏州市工业园区仁爱路99号(72)发明人程凯(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人常亮(51)Int.Cl.H01L29/78(2006.01)H01L21/336(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书10页说明书10页附图5页附图5页(54)发明名称Ⅲ族氮化物半导体器件及其制造方法(57)摘要本发明公开了一种Ⅲ族氮化物半导体器件及其制造方法。该Ⅲ族氮化物半导体器件包括生长在衬底上的氮化物半导体层和钝化层，还包括源极和漏极以及在源极和漏极之间的栅极。其中，上述氮化物半导体层包括氮化物成核层、氮化物缓冲层、氮化物沟道层、氮化物势垒层；上述钝化层在栅极区域被刻蚀至暴露出氮化物势垒层，在栅极处形成凹槽。本发明氮化物势垒层和栅极金属层之间采用复合介质层，包括从衬底方向依次形成的氮化物介质层、氮氧化物介质层和氧化物介质层的组合结构。复合介质层结构不会引起界面态密度的增加，与传统单层氧化物介质层的Ⅲ族氮化物半导体器件相比，可以同时降低半导体器件的漏电和电流崩塌效应。CN103500763ACN103576ACN103500763A权利要求书1/2页1.一种Ⅲ族氮化物半导体器件，其特征在于，所述Ⅲ族氮化物半导体器件包括：衬底；位于所述衬底上的氮化物半导体层，所述氮化物半导体层包括从衬底方向依次形成的氮化物成核层、氮化物缓冲层、氮化物沟道层、氮化物势垒层；位于所述氮化物半导体层上的钝化层，所述钝化层为氮化硅、硅铝氮、二氧化硅中的一种或多种的组合，所述钝化层在栅极区域被刻蚀至暴露出氮化物势垒层，形成栅极凹槽；位于所述钝化层和栅极凹槽上的复合介质层，所述复合介质层包括一个或多个从衬底方向依次形成的氮化物介质层、氮氧化物介质层和氧化物介质层中的两种或两种以上的组合结构；位于所述氮化物势垒层上源极区域和漏极区域的源极和漏极，以及在源极和漏极之间位于所述复合介质层上对应栅极区域的栅极。2.根据权利要求1所述的Ⅲ族氮化物半导体器件，其特征在于，所述氮化物介质层包括晶体或无定形态的氮化铝介质层。3.根据权利要求2所述的Ⅲ族氮化物半导体器件，其特征在于，所述氮化铝介质层的厚度小于4纳米。4.根据权利要求3所述的Ⅲ族氮化物半导体器件，其特征在于，所述氮化铝介质层的厚度小于2纳米。5.根据权利要求1所述的Ⅲ族氮化物半导体器件，其特征在于，所述氧化物介质层包括氧化铝介质层、二氧化硅介质层、氧化铪介质层中的一种或多种的组合。6.根据权利要求1所述的Ⅲ族氮化物半导体器件，其特征在于，所述氮氧化物介质层包括氮氧化铝介质层。7.根据权利要求1所述的Ⅲ族氮化物半导体器件，其特征在于，所述复合介质层中多个从衬底方向依次形成的氮化物介质层、氮氧化物介质层和氧化物介质层中的两种或两种以上的组合结构为多周期重复交替层叠设置。8.根据权利要求1所述的Ⅲ族氮化物半导体器件，其特征在于，所述氮化物势垒层和钝化层之间还包括氮化物冒层。9.根据权利要求8所述的Ⅲ族氮化物半导体器件，其特征在于，所述氮化物冒层包括氮化镓层。10.根据权利要求1所述的Ⅲ族氮化物半导体器件，其特征在于，所述氮化物势垒层通过刻蚀在氮化物势垒层内部形成凹槽结构。11.根据权利要求1所述的Ⅲ族氮化物半导体器件，其特征在于，所述氮化物势垒层和氮化物沟道层之间设有氮化物插入层。12.根据权利要求1所述的Ⅲ族氮化物半导体器件，其特征在于，所述氮化物半导体层包括氮化镓层、铟镓氮层、铝镓氮层、铝镓铟氮层的一种或多种的组合。13.一种如权利要求1所述的Ⅲ族氮化物半导体器件制造方法，其特征在于，所述方法包括：提供一衬底；在所述衬底上形成氮化物半导体层，所述氮化物半导体层包括从衬底方向依次形成的氮化物成核层、氮化物缓冲层、氮化物沟道层、氮化物势垒层；2CN103500763A权利要求书2/2页在所述氮化物半导体层上形成钝化层，所述钝化层为氮化硅、硅铝氮、二氧化硅中的一种或多种的组合，所述钝化层在栅极区域被刻蚀至暴露出氮化物势垒层，形成栅极凹槽；在所述钝化层和栅极凹槽上形成复合介质层，所述复合介质层包括一个或多个从衬底方向依次形成的氮化物介质层、氮氧化物介质层和氧化物介质层中的两种或两种以上的组合结构；在所述氮化物势垒层上源极区域和漏极区域形成源极和漏极，在源极和漏极之间位于所述复合介质层上对应栅极区域形成栅极。14.根据权利要求13所述的Ⅲ族氮化物半导体器件的制造方法，其特征在于，所述氧化物介