[发明专利]氮化物基半导体装置以及制造其的方法

说明书

氮化物基半导体装置包含源极电极和漏极电极、第一栅极电极，以及第二栅极电极。所述第一栅极电极安置在所述源极电极与所述漏极电极之间。所述第一栅极电极包含第一栅极底部部分和第一栅极顶部部分。所述第一栅极顶部部分位于所述第一栅极底部部分上方且比所述第一栅极底部部分宽。所述第二栅极电极安置在所述第一栅极电极上方以及所述源极电极与所述漏极电极之间。所述第二栅极电极包含第二栅极底部部分和第二栅极顶部部分。所述第二栅极底部部分与所述第一栅极底部部分接触。所述第二栅极顶部部分位于所述第二栅极底部部分上方且比所述第二栅极底部部分宽。

技术领域

本发明总体上涉及一种氮化物基半导体装置。更具体来说，本发明涉及一种具有堆叠的栅极电极结构的氮化物基半导体装置。

背景技术

近年来，关于高电子迁移率晶体管(HEMT)的深入研究已经非常普遍，尤其对于高功率切换和高频率应用。III族氮化物基HHMT利用具有不同带隙的两种材料之间的异质结界面来形成量子阱类结构，所述量子阱类结构适应二维电子气(2DEG)区，从而满足高功率/频率装置的需求。除了HEMT之外，具有异质结构的装置的实例还包含异质结双极晶体管(HBT)、异质结场效应晶体管(HFET)和调制掺杂FET(MODFET)。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供一种氮化物基半导体装置。氮化物基半导体装置包含第一氮化物基半导体层、第二氮化物基半导体层、源极电极和漏极电极、第一栅极电极和第二栅极电极。第二氮化物基半导体层安置在第一氮化物基半导体层上且具有比所述第一氮化物基半导体层的带隙大的带隙。源极电极和漏极电极安置在第二氮化物基半导体层上方。第一栅极电极安置在第二氮化物基半导体层上方以及源极电极与漏极电极之间。第一栅极电极包含第一栅极底部部分和第一栅极顶部部分。第一栅极顶部部分位于第一栅极底部部分上方且比第一栅极底部部分宽。第二栅极电极安置在第一栅极电极上方以及源极电极与漏极电极之间。第二栅极电极包含第二栅极底部部分和第二栅极顶部部分。第二栅极底部部分与第一栅极底部部分接触。第二栅极顶部部分位于第二栅极底部部分上方且比第二栅极底部部分宽。

根据本公开的一个方面，提供一种用于制造半导体装置的方法。所述方法包含如下步骤。第一氮化物基半导体层形成于衬底上。第二氮化物基半导体层形成于第一氮化物基半导体层上。第一介电层形成于第二氮化物基半导体层上方。第一开口形成于第一介电层中以暴露第二氮化物基半导体层。第一开口的顶部加宽，使得第一介电层具有阶梯式轮廓。第一栅极电极形成于第一介电层上方且具有第一开口内的部分。第二介电层形成于第一栅极电极上方。第二开口形成于第二介电质中。第二栅极电极形成于第二介电层上方且具有第二开口内的部分。

根据本公开的一个方面，提供一种氮化物基半导体装置。氮化物基半导体装置包含第一氮化物基半导体层、第二氮化物基半导体层、源极电极和漏极电极、第一栅极电极和第二栅极电极。第二氮化物基半导体层安置在第一氮化物基半导体层上且具有比所述第一氮化物基半导体层的带隙大的带隙。源极电极和漏极电极安置在第二氮化物基半导体层上方。第一栅极电极安置在第二氮化物基半导体层上方且具有沿着向上方向从窄逐步地变化到宽的宽度。第二栅极电极安置在第一栅极电极上方且具有沿着向上方向从窄逐步地变化到宽的宽度。

通过应用以上配置，第一和第二栅极电极可以形成堆叠的栅极电极结构。第一栅极电极可以由薄的毯覆式导电层形成，使得可以避免毯覆式导电层在沉积工艺期间变形。因此，可以减少过度蚀刻的发生。可以形成第二栅极电极以补偿堆叠的栅极电极结构的厚度，使得堆叠的栅极电极结构可以具有足够厚度，从而避免在偏置时损坏。因此，由于可以减少过度蚀刻的发生，因此改进半导体装置的良品率，并且堆叠的栅极电极结构保持不变。

附图说明

当通过附图阅读时，从以下详细描述容易地理解本公开的各方面。应注意，各种特征可以不按比例绘制。也就是说，为了论述清楚起见，可以任意增加或减小各种特征的尺寸。下文中参考图式更详细描述本公开的实施例，在图式中：

图1A是根据本公开的一些实施例的半导体装置的竖直截面图；