[发明专利]半导体器件

说明书

本公开的实施例涉及半导体器件。半导体器件包括基于III族半导体氮化物的沟道层、形成在沟道层上的基于III族半导体氮化物的势垒层、形成在沟道层中的二维电子气沟道、形成在势垒层上并且彼此横向间隔的第一电流电极和第二电流电极、以及形成在第一电流电极和第二电流电极之间的势垒层上的栅极结构。势垒层具有在第一电流电极和第二电流电极之间的对称形状的凹陷，对称形状的凹陷包括形成在势垒层的上表面的一部分中的第一凹陷部分以及形成在第一凹陷部分内的第二凹陷部分。栅极结构包括填充对称形状的凹陷的基于III族半导体氮化物的掺杂层，以及形成在与势垒层相对的掺杂层的上侧上的导电栅极电极。

相关申请交叉引用

本申请是申请号为201610045598.5、申请日为2016年1月22日、优先权日为2015年2月12日的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及一种半导体器件。

背景技术

目前为止，使用在功率电子应用中的晶体管典型地利用硅(Si)半导体材料制作。用于功率应用的常规晶体管器件包括硅CoolMOS、硅功率MOAFET、以及硅绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)。最近以来，已经考虑了碳化硅(SiC)功率器件。诸如氮化镓(GaN)器件的III族-N半导体器件正在作为用于承载大电流、支持高电压并提供非常低的导通电阻和快速开关时间的具有吸引力的候选而涌现。

发明内容

在实施例中，一种半导体器件包括基于III族半导体氮化物的沟道层、形成在沟道层上的基于III族半导体氮化物的势垒层、形成在靠近沟道层和势垒层之间的交界面的沟道层中的二维电子气沟道、形成在势垒层上并且彼此横向间隔的第一电流电极和第二电流电极、以及形成在第一电流电极和第二电流电极之间的势垒层上的栅极结构。栅极结构被配置为控制二维电子气沟道的传导状态。势垒层具有在第一电流电极和第二电流电极之间的对称形状的凹陷，对称形状的凹陷包括形成在势垒层的上表面的一部分中的第一凹陷部分以及形成在第一凹陷部分内的第二凹陷部分。栅极结构包括填充对称形状的凹陷的基于III族半导体氮化物的掺杂层，以及形成在与势垒层相对的掺杂层的上侧上的导电栅极电极。

在实施例中，一种半导体器件包括衬底、形成在衬底上的基于III族氮化物的半导体层、形成在基于III族氮化物的半导体层上并且彼此相间隔的第一电流电极和第二电流电极、以及形成在基于III族氮化物的半导体层上的在第一电流电极与第二电流电极之间的控制电极。该控制电极至少包括中间部分，该中间部分被配置用于在第一电压被施加到控制电极上时关断在中间部分下方的沟道，以及与中间部分邻接的第二部分。该第二部分被配置为当第二电压被施加到控制电极上时关断在第二部分下方的沟道，第二电压小于第一电压并且第二电压小于第二部分的阈值电压。

在实施例中，一种半导体器件包括控制电极，其包括第一部分，该第一部分被配置用于在第一电压被施加到控制电极上时关断在第一部分下方的沟道，以及被布置为与第一部分的相对侧相邻的第二部分。该第二部分被配置为当第二电压被施加到控制电极上时关断在第二部分下方的沟道。第二电压小于第一电压并且第二电压小于第二部分的阈值电压。

在阅读了之后的详细描述并且浏览了附图之后，本领域的技术人员将认识到附加的特征和优点。

附图说明

附图中的元素并不必然彼此按照比例。相同的参考标号指代相对应的相似部分。各种所描述的实施例的特征可以进行合并除非其彼此相排斥。在附图中对实施例进行了描绘并且在随后的描述中对其进行了详解。

图1图示了根据第一实施例的半导体器件。

图2图示了根据第二实施例的半导体器件。

图3图示了根据第三实施例的半导体器件。

图4图示了根据第四实施例的半导体器件。

图5图示了根据第五实施例的半导体器件。