電子器件的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]迄今為止，一般已經(jīng)用硅(Si)半導(dǎo)體材料來制造用在功率電子應(yīng)用中的晶體管。用于功率應(yīng)用的公共晶體管器件包括Si CoolMOS?、Si功率MOSFET和Si絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。例如II1-V化合物半導(dǎo)體(諸如GaAs)的化合物半導(dǎo)體在一些應(yīng)用中也是有用的。最近，碳化硅(SiC)功率器件已經(jīng)被考慮。例如氮化鎵(GaN)器件的II1-N族半導(dǎo)體器件現(xiàn)在作為有吸引力的候選物出現(xiàn)以攜帶大電流，支持高電壓并提供非常低的接通電阻和快開關(guān)時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]在實施例中，電子器件包括具有表面的半導(dǎo)體層、在表面上的柵極和第一電流電極、以及在柵極和第一電流電極之間延伸并包括具有預(yù)先確定的電荷分布的帶電離子的介電層。
[0003]在實施例中，電子器件包括具有表面的半導(dǎo)體材料層、在表面上的陽極和陰極、以及在陽極和陰極之間延伸并包括具有預(yù)先確定的電荷分布的帶電離子的介電層。
【附圖說明】
[0004]附圖的元件不一定相對于彼此按比例。相同的參考數(shù)字指示對應(yīng)的相同部分。各種所示實施例的特征可組合，除非它們排斥彼此。實施例在附圖中被描繪并在接下來的描述中被詳述。
[0005]圖1圖示根據(jù)實施例的電子器件的示意性橫截面視圖。
[0006]圖2圖示根據(jù)實施例的電子器件的示意性橫截面視圖。
[0007]圖3圖示根據(jù)實施例的電子器件的示意性橫截面視圖。
[0008]圖4圖示預(yù)先確定的電荷分布的示意性橫截面視圖。
[0009]圖5圖示預(yù)先確定的電荷分布的示意性橫截面視圖。
[0010]圖6圖示預(yù)先確定的電荷分布的示意性橫截面視圖。
[0011]圖7圖示預(yù)先確定的電荷分布的示意性橫截面視圖。
[0012]圖8圖示預(yù)先確定的電荷分布的示意性橫截面視圖。
[0013]圖9圖示預(yù)先確定的電荷分布的示意性橫截面視圖。
[0014]圖10圖示預(yù)先確定的電荷分布的示意性橫截面視圖。
[0015]圖11圖示根據(jù)實施例的電子器件的示意性橫截面視圖。
[0016]圖12圖示根據(jù)實施例的電子器件的示意性橫截面視圖。
【具體實施方式】
[0017]在下面的詳細(xì)描述中，參考形成其一部分的附圖，且其中通過例證示出本發(fā)明可被實踐的特定實施例。在這個方面中，參考正被描述的一個或多個圖的方位來使用方向術(shù)語(例如“頂部”、“底部”、“前面”、“后面”、“最前部”、“尾部”等)。因為實施例的部件可被定位于多個不同的方位中，所以方向術(shù)語用于說明的目的且決不是限制性的。將理解的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，其它實施例可被利用，且結(jié)構(gòu)或邏輯改變可被做出。其中下面的詳細(xì)描述不應(yīng)在限制的意義上被理解，且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
[0018]下面將解釋很多實施例。在這種情況下，相同的結(jié)構(gòu)特征由圖中的相同或相似的參考符號標(biāo)識。在本描述的上下文中，“橫向”或“橫向方向”應(yīng)被理解為意指通常平行于半導(dǎo)體材料或半導(dǎo)體載體的橫向長度延伸的方向或長度。橫向方向因此通常平行于這些表面或側(cè)面延伸。與其相反，術(shù)語“垂直”或“垂直方向”被理解為意指通常垂直于這些表面或側(cè)面且因而垂直于橫向方向延伸的方向。垂直方向因此在半導(dǎo)體材料或半導(dǎo)體載體的厚度方向上延伸。
[0019]如在這個說明書中采用的，術(shù)語“耦合的”和/或“電耦合的”并不打算意指元件必須直接耦合在一起，插入元件可被提供在“耦合的”或“電耦合的”元件之間。
[0020]如在這個說明書中采用的，在例如“被定位于……上”或“被布置在……上”的短語中的術(shù)語“在……上”并不意味著意指元件必須彼此直接接觸，插入元件可被提供在元件之間。
[0021]耗盡模式器件(例如高電壓耗盡模式晶體管)具有負(fù)閾值電壓，這意味著它可在零柵極電壓下傳導(dǎo)電流。這些器件在正常情況下是接通的。而且增強模式器件(例如低電壓增強模式晶體管)具有正閾值電壓，這意味著它在零柵極電壓下不能傳導(dǎo)電流且在正常情況下是斷開的。
[0022]如在本文使用的，“高電壓器件”(例如高電壓耗盡模式晶體管)是為高電壓開關(guān)應(yīng)用優(yōu)化的電子器件。也就是說，當(dāng)晶體管斷開時，它能夠阻塞高電壓(例如大約300 V或更高、大約600 V或更高或者大約1200 V或更高)，且當(dāng)晶體管接通時，它對于其中它被使用的應(yīng)用具有足夠低的接通電阻(RON)，S卩，它在相當(dāng)大的電流穿過器件時經(jīng)歷足夠低的傳導(dǎo)損耗。高電壓器件可至少能夠阻塞等于高電壓供電的電壓或在它所用于的電路中的最大電壓。高電壓器件可能能夠阻塞300 V,600 VU200 V或應(yīng)用所需的其它適當(dāng)?shù)淖枞妷骸?br>[0023]如在本文使用的，“低電壓器件”(例如低電壓增強模式晶體管)是能夠阻塞例如在O V和V1ot之間的低電壓但不能夠阻塞高于Vlw的電壓的電子器件。V1ot可以是大約10 V、大約20 V、大約30 V、大約40 V或在大約5 V和50 V之間，例如在大約10 V和30 V之間。
[0024]如在本文使用的，短語“III族氮化物”指的是包括氮(N)和至少一種III族元素(其包括鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)和硼(B)且包括但不限于任何其合金)的化合物半導(dǎo)體，例如諸如氮化鋁鎵(AlxGa(1_x)N)、氮化銦鎵(InyGa(1_y)N)、氮化鋁銦鎵(AlxInyGa(1_x_y)N)。氮化鋁鎵指的是由化學(xué)式AlxGa(1_x)N描述的合金，其中X > 1
[0025]圖1圖示電子器件20，其包括具有表面22的半導(dǎo)體層21、在表面22上的柵極23和第一電流電極24、以及在柵極23和第一電流電極24之間延伸并包括具有預(yù)先確定的電荷分布27的帶電離子26的介電層25。
[0026]第一電流電極可以是例如漏極電極或源極電極。
[0027]帶電離子26可在氣相沉積期間通過注入或通過并入被有意引入到介電層25中，并可具有在介電層25內(nèi)的密度和三維分配，以便產(chǎn)生預(yù)先確定的電荷分布27，其形成在柵極23和第一電流電極24之間的電場分配。例如，在柵極23和第一電流電極24之間的電場分配可以是更均勻的。在實施例中，帶電離子26通過損傷注入在介電層25中形成。
[0028]在實施例中，帶電離子26包括帶負(fù)電的離子，例如氟、氯、溴和碘中的一個或多個。帶電離子26可包括帶正電的離子，例如鋰、鈉、鉀、鈹、鎂和鈣中的一個或多個。帶負(fù)電的離子在介電層25包括適當(dāng)?shù)牟牧?例如S1x)的實施例中也可包括鋁。帶電離子可包括帶負(fù)電的離子和帶正電的離子，每一種類型的帶電離子具有不同的預(yù)先確定的電荷分布。
[0029]介電層25可包括氮化硅、氧化硅和氮氧化硅中的至少一個。在一些實施例中，介電層25包括絕緣層和在絕緣層上的鈍化層。帶電離子可被布置在絕緣層和鈍化層中的一個或兩者中。
[0030]預(yù)先確定的電荷分布27可具有不同的形式。預(yù)先確定的電荷分布27可包括布置在介電層35內(nèi)的不同垂直位置處的離子，并具有三維形式。預(yù)先確定的電荷分布27還可包括在從柵極23到第一電流電極24的方向上變化的電荷密度。
[0031]在實施例中，預(yù)先確定的電荷分布是傾斜的分布，并可從柵極23到第一電流電極24增加。帶電離子離半導(dǎo)體層21的表面22的距離在從柵極23到第一電流電極24的方向上增加。
[0032]預(yù)先確定的電荷分布也可具有預(yù)先確定的電荷密度梯度，其可在從柵極23到第一電流電極24的方向上降低。預(yù)先確定的電荷密度梯度可從柵極到第一電流電極逐漸降低或可在從柵極到第一電流電極的方向上逐步降低。
[0033]在一些實施例中，第一電流電極是漏極電極，且電子器件包括可以是源極電極的第二電流電極。根據(jù)上面描述的實施例之一的具有預(yù)先確定的電荷分布27的帶電離子26可只被定位于在柵極23和漏極24之間延伸的介電層25中。
[0034]在一些實施例中，電子器件包括第二電流電極和在柵極和第二電流電極之間延伸的另外的介電層。另外的介電層包括具有預(yù)先確定的電荷分布的帶電離子。柵極可被定位于第一電流電極和第二電流電極之間，且具有預(yù)先確定的電荷分布的帶電離子可被布置在柵極和第一電流電極之間延伸的介電層中以及在柵極和第二電流電極之間延伸的另外的介電層中。在另外的介電層中的帶電離子的預(yù)先確定的分布可以與在另外的介電層中的帶電離子的預(yù)先確定的分布鏡像對稱。
[0035]電子器件20可以是晶體管，例如高電子迀移率晶體管(HEMT)。半導(dǎo)體層可以是化合物半導(dǎo)體(例如II1-V族半導(dǎo)體)，或可包括III族-氮化物半導(dǎo)體(例如氮化鎵半導(dǎo)體或氮化鋁鎵半導(dǎo)體)。
[0036]