[发明专利]III-N器件

说明书

本申请涉及III‑N器件。一种制造III‑N器件的方法包括在基底上形成III‑N沟道层、在所述沟道层上形成III‑N势垒层、在所述势垒层上形成绝缘层以及在所述器件的第一部分中形成沟槽。形成所述沟槽的步骤包括：去除所述器件的所述第一部分中的所述绝缘层和所述势垒层的一部分，使得所述器件的所述第一部分中的所述势垒层的剩余部分距所述沟道层的顶表面具有厚度，所述厚度在预定厚度范围内；在高温下在包括氧的气体环境中对所述III‑N器件进行退火以使所述器件的所述第一部分中的所述势垒层的所述剩余部分氧化；以及去除所述器件的所述第一部分中的所述势垒层的所氧化的剩余部分。

分案说明

本申请是申请日为2015年7月20日、申请号为201580039200.0、的中国发明专利申请“形成增强模式III族氮化物器件”的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年7月21日提交的美国临时申请No.62/027,126以及2014年11月17日提交的美国实用新型专利申请No.14/542,937的优先权。在先申请的公开被视作本申请的公开的一部分并且通过引用被并入本申请的公开中。

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

本发明在ARPA-E所授予的政府支持下进行[项目资助#DE-ARQQQ0212]，政府对本发明具有某些权利，包括如果被许可人无法迅速地实现实际应用的话撤销或修改制造许可的权利。

技术领域

本说明书涉及半导体电子器件，具体地讲，涉及III族氮化物(III-N)半导体器件。

背景技术

通常利用硅(Si)半导体材料来制造例如高压P-I-N二极管的大多数功率半导体器件和例如功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)的功率晶体管。还使用了碳化硅(SiC)功率器件。III-N器件是受欢迎的半导体器件，其输送大电流并且支持高压，并且提供非常低的导通电阻、高压操作和快速开关时间。

例如高电子迁移率晶体管(HEMT)和双向开关(也被称作四象限开关或FQS)一些III-N器件的可以是例如具有负阈值电压的器件的耗尽模式(或D模式)或者常导通器件。即，除非相对于源电极或功率电极，足够负压被施加于栅电极，则器件处于导通状态。在许多应用中，特别是在功率开关电路中，可取的是使用例如具有正阈值电压的器件的增强模式(或E模式)器件，因为这可简化通过栅驱动电路施加于器件的信号的形式并且可防止在器件或电路故障的情况下器件的意外导通。高压III-N E模式器件的可靠加工和制造已被证明是非常困难的。在一些情况下，高压III-N D模式器件和低压硅基E模式器件被组合在一起以形成可实现与单个高压III-N E模式器件的输出特性相同或相似的输出特性的混合器件。

发明内容

在第一方面，一种制造III-N器件的方法包括在基底上形成III-N沟道层、在所述沟道层上形成III-N势垒层、在所述势垒层上形成绝缘层以及在所述器件的第一部分中形成沟槽。形成所述沟槽的步骤可包括：去除所述器件的所述第一部分中的所述绝缘层和所述势垒层的一部分，使得所述器件的所述第一部分中的所述势垒层的剩余部分距所述沟道层的顶表面具有厚度，所述厚度在预定厚度范围内。形成所述沟槽的步骤还可包括：在高温下在包括氧的气体环境中对所述III-N器件进行退火以使所述器件的所述第一部分中的所述势垒层的所述剩余部分氧化；以及去除所述器件的所述第一部分中的所述势垒层的所氧化的剩余部分。