[发明专利]基于氮化物的半导体器件及其制造方法

说明书

相关申请的交叉参考

根据35U.S.C§119，本申请要求于2010年12月9日提交的题目为“Nitride Based Semiconductor Device And Method For Manufacturing The Same(基于氮化物的半导体器件及其制造方法)”的韩国专利申请第10-2010-0125289号的优先权，其全部内容结合进本申请中作为参考。

技术领域

本发明涉及基于氮化物的半导体器件及其制造方法，更具体地，涉及能够具有增大的耐受电压并可在较低导通电压下操作以改善开关操作效率的基于氮化物的半导体器件及其制造方法。

背景技术

在半导体器件中，存在利用二维电子气(2DEG)作为电流移动沟道的高电子迁移率晶体管(HEMT)。普通的高电子迁移率晶体管包括诸如蓝宝石基板的基底、在该基底上形成的基于氮化物的外延生长层以及在该外延生长层上形成的电极结构。该电极结构包括栅极、设置在栅极一侧的源极以及设置在栅极另一侧的漏极。通常，栅极是与外延生长层形成肖特基接触(Schottky contact)的肖特基电极，而源极和漏极是与外延生长层形成欧姆接触(ohmic contact)的欧姆电极。

在具有上述结构的基于氮化物的半导体器件中，为了改善晶体管的特性并扩展应用，应该增大器件的电流密度和耐受电压。然而，在电流密度和耐受电压之间存在折衷关系(trade-off relation)，使得当电流密度增加时，耐受电压降低。例如，电流密度由漏极和源极之间的欧姆接触电阻和沟道电阻来确定，而耐受电压由作为栅极的肖特基电极和作为漏极的欧姆电极之间的耐受电压来确定。因此，通常为了增大耐受电压，应该增大相对于作为漏极的欧姆电极的耐受电压。然而，在这种情况下，可能导致出现诸如电流密度减小的问题等。

发明内容

本发明的一个目的是提供能够具有增大的耐受电压并在较低导通电压下进行操作以改善开关操作效率的基于氮化物的半导体器件。

本发明的另一个目的是提供能够具有增大的耐受电压，同时防止电流密度降低的基于氮化物的半导体器件。

本发明的再一个目的是提供用于制造能够具有增大的耐受电压并在较低导通电压下进行操作以改善开关操作效率的基于氮化物的半导体器件的方法。

本发明的又一个目的是提供用于制造能够具有增大的耐受电压，同时防止电流密度降低的基于氮化物的半导体器件的方法。

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种基于氮化物的半导体器件，包括：基底；设置在基底上并且在其内部产生二维电子气的外延生长层；以及设置在该外延生长层上的电极结构，其中，该电极结构包括：栅极；设置在该栅极的一侧的源极；以及设置在该栅极的另一侧并具有延伸至该外延生长层的内部以接触二维电子气的延伸部的漏极。

漏极可以是与外延生长层形成肖特基接触的肖特基电极。

栅极可以包括与外延生长层形成肖特基接触的肖特基电极，源极可以包括与外延生长层形成欧姆接触的欧姆电极。

延伸部可具有岛形截面。

延伸部可被形成为具有栅格图案(lattice(晶格)pattern)。

延伸部可具有环形截面。

基底可至少包括硅基板、碳化硅基板以及蓝宝石基板中的任意一种。

外延生长层包括：使用基底作为籽晶层(seed layer)而生长的下部氮化物层；以及使用下部氮化物层作为籽晶层而生长的并具有比下部氮化物层的能量带隙更宽的能量带隙的上部氮化物层。

根据本发明的另一示例性实施方式，提供了一种用于制造基于氮化物的半导体器件的方法。包括：制备基底；在基底上形成外延生长层，该外延生长层在其内部产生二维电子气；以及在该外延生长层上形成电极结构，其中，形成电极结构包括：形成栅极；在栅极的一侧上形成源极；在栅极的另一侧上形成漏极，该漏极具有延伸至该外延生长层的内部以接触二维电子气的延伸部。

形成该漏极包括：在外延生长层的漏极形成区域中形成暴露二维电子气的凹陷部；以及形成填充该凹陷部的金属层以形成与该外延生长层形成肖特基接触的肖特基电极。

可通过执行用于在基于氮化物的半导体器件之间进行分离的台面处理来进行该凹陷部的形成。

基底的制备可包括至少制备硅基板、碳化硅基板以及蓝宝石基板中的任意一种。