包括iii族氮化物疊層的半導(dǎo)體部件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般地涉及電子學，并且更具體地講，涉及包括II1-N氮化物疊層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在過去，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)使用各種不同器件結(jié)構(gòu)和方法形成半導(dǎo)體器件，諸如例如二極管、Schottky 二極管、場效應(yīng)晶體管(FET)、高電子迀移率晶體管(HEMT)等。通常從硅襯底制造諸如二極管、Schottky 二極管和FET的器件。硅基半導(dǎo)體器件的缺點包括低擊穿電壓、過大反向漏電流、大正向壓降、不合適的低切換特性、高功率密度和高制造成本。為了克服這些缺點，半導(dǎo)體制造商已轉(zhuǎn)向從化合物半導(dǎo)體襯底(諸如，例如II1-N半導(dǎo)體襯底、II1-V族半導(dǎo)體襯底、I1-VI族半導(dǎo)體襯底等)制造半導(dǎo)體器件。雖然這些襯底已提高器件性能，但它們很脆弱并且增加制造成本。
[0003]通常，化合物半導(dǎo)體襯底包括多層的半導(dǎo)體材料。例如，化合物半導(dǎo)體襯底可包括襯底層、成核層、緩沖層、溝道層和應(yīng)變層。這些結(jié)構(gòu)的缺點在于:在這些層之間的界面的施主使漏電流增加幾個數(shù)量級。在襯底層是硅的實施例中，在硅和成核層的界面的反型溝道引起至半導(dǎo)體管芯的側(cè)壁的泄漏。已在Jenn Hwa Huang等人的于2013年4月25日公布的公開號為2013/0099324 Al的美國專利申請中描述包括隔離植入物以減少由接觸半導(dǎo)體管芯的周圍邊緣的金屬引起的漏電流的II1-N化合物半導(dǎo)體材料。
[0004]因此，具有一種包括III族氮化物疊層和用于抑制漏電流的裝置的半導(dǎo)體部件以及一種用于制造所述半導(dǎo)體部件的方法將會是有益的，其中用于抑制漏電流的裝置提高從化合物半導(dǎo)體襯底制造的半導(dǎo)體部件的性能和可制造性。以成本有效的方式實現(xiàn)所述結(jié)構(gòu)和方法將會具有另外的優(yōu)點。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本公開的目的在于具有一種從包括用于減輕漏電流的裝置的III族氮化物半導(dǎo)體材料構(gòu)造的電路。
[0006]根據(jù)本公開的實施例，提供一種包括III族氮化物疊層的半導(dǎo)體部件，包括:半導(dǎo)體材料的主體，具有表面；成核層，位于半導(dǎo)體材料的主體上；ΙΠ族氮化物材料層，位于成核層上；多個溝槽，其中所述多個溝槽中的每個溝槽延伸通過III族氮化物材料層、成核層并且延伸到半導(dǎo)體材料的主體中，并且其中所述多個溝槽中的每個溝槽具有底部和相對的側(cè)壁；絕緣材料層，位于所述多個溝槽中的第一溝槽的相對的側(cè)壁上并且位于所述多個溝槽中的第二溝槽的相對的側(cè)壁上；和溝槽填充材料，位于第一和第二溝槽中。
[0007]優(yōu)選地，從包括氮化鋁和氮化硅的絕緣材料的組選擇位于第一和第二溝槽的相對的側(cè)壁上的絕緣材料層。
[0008]優(yōu)選地，第一和第二溝槽中的溝槽填充材料包括導(dǎo)電材料。
[0009]優(yōu)選地，第一和第二溝槽中的溝槽填充材料包括接觸半導(dǎo)體材料的主體的摻雜多晶娃。
[0010]優(yōu)選地，第一和第二溝槽中的溝槽填充材料包括電絕緣材料。
[0011]優(yōu)選地，絕緣材料層位于第一和第二溝槽的底部上。
[0012]優(yōu)選地，位于底部上并且位于第一和第二溝槽的相對的側(cè)壁上的絕緣材料層包括從包括氮化鋁和氮化硅的絕緣材料的組選擇的絕緣材料。
[0013]優(yōu)選地，第一和第二溝槽中的溝槽填充材料包括導(dǎo)電材料。
[0014]優(yōu)選地，從包括硅、氮化硅、氮化鎵和藍寶石的半導(dǎo)體材料的組選擇半導(dǎo)體材料的主體。
[0015]優(yōu)選地，控制電極以及第一和第二電流傳送電極被形成在應(yīng)變層上方。
[0016]根據(jù)本公開的另一實施例，提供一種半導(dǎo)體部件，包括:半導(dǎo)體材料的主體；多個化合物半導(dǎo)體材料層，位于半導(dǎo)體材料的主體上；第一溝槽，延伸通過所述多個化合物半導(dǎo)體材料層，第一溝槽具有第一和第二側(cè)壁以及底部；第二溝槽，延伸通過所述多個化合物半導(dǎo)體材料層，第二溝槽具有第一和第二側(cè)壁以及底部；絕緣材料，位于第一溝槽的第一和第二側(cè)壁上并且位于第二溝槽的第一和第二側(cè)壁上；溝槽填充材料，位于第一和第二溝槽中；和控制電極以及第一和第二電流傳送電極，位于所述多個化合物半導(dǎo)體材料層上方、在第一和第二溝槽之間。
[0017]優(yōu)選地，所述多個化合物半導(dǎo)體材料層包括:氮化鋁層，位于半導(dǎo)體材料的主體上；II1-N材料層，位于氮化鋁層上；氮化鎵層，位于II1-N材料層上；和氮化鋁鎵層，位于氮化鎵層上。
[0018]優(yōu)選地，II1-N材料層包括氮化鎵。
[0019]優(yōu)選地，第一和第二溝槽中的溝槽填充材料包括摻雜多晶硅或氧化物之一。
[0020]優(yōu)選地，位于第一溝槽的第一和第二側(cè)壁上并且位于第二溝槽的第一和第二側(cè)壁上的絕緣材料也位于第二溝槽的底部上。
[0021]優(yōu)選地，第一和第二溝槽中的溝槽填充材料包括接觸半導(dǎo)體材料的主體的摻雜多晶娃。
[0022]優(yōu)選地，第一電流傳送電極和第二電流傳送電極之一電耦合到第一溝槽中的溝槽填充材料。
[0023]根據(jù)本公開的另一實施例，提供一種半導(dǎo)體部件，包括:半導(dǎo)體材料的主體；多個化合物半導(dǎo)體材料層，位于半導(dǎo)體材料的主體上方；第一和第二填充溝槽，延伸到所述多個化合物半導(dǎo)體材料層中，其中第一溝槽包括第一和第二側(cè)壁以及底部以及位于第一和第二側(cè)壁上方的第一介電襯墊，并且其中第二溝槽包括第一和第二側(cè)壁以及底部以及位于第二溝槽的第一和第二側(cè)壁上方的第二介電襯墊；以及源電極、漏電極和柵電極，位于所述多個化合物半導(dǎo)體材料層上方。
[0024]優(yōu)選地，第二介電襯墊位于第二溝槽的底部上方，并且其中溝槽填充材料包括多晶硅，其中多晶硅接觸半導(dǎo)體材料的主體。
[0025]優(yōu)選地，半導(dǎo)體部件還包括電互連件，電互連件將源電極和漏電極之一連接到第一溝槽中的溝槽填充材料。
【附圖說明】
[0026]通過閱讀下面結(jié)合附圖進行的詳細描述將會更好地理解本公開，其中相同標號指示相同元件并且其中:
[0027]圖1是根據(jù)本公開的實施例的在制造期間的半導(dǎo)體部件的剖視圖；
[0028]圖2是在稍后制造階段的圖1的半導(dǎo)體部件的剖視圖；
[0029]圖3是在稍后制造階段的圖2的半導(dǎo)體部件的剖視圖；
[0030]圖4是在稍后制造階段的圖3的半導(dǎo)體部件的剖視圖；
[0031]圖5是在稍后制造階段的圖4的半導(dǎo)體部件的剖視圖；
[0032]圖6是在稍后制造階段的圖2的半導(dǎo)體部件的剖視圖；
[0033]圖7是在稍后制造階段的圖6的半導(dǎo)體部件的剖視圖；
[0034]圖8是在稍后制造階段的圖7的半導(dǎo)體部件的剖視圖；
[0035]圖9是在稍后制造階段的圖8的半導(dǎo)體部件的剖視圖；
[0036]圖10是在稍后制造階段的圖9的半導(dǎo)體部件的剖視圖；
[0037]圖11是根據(jù)本公開的另一實施例的在制造期間的半導(dǎo)體部件的剖視圖；
[0038]圖12是在稍后制造階段的圖11的半導(dǎo)體部件的剖視圖；和
[0039]圖13是在稍后制造階段的圖12的半導(dǎo)體部件的剖視圖。
[0040]為了說明的簡單和清楚，附圖中的元件未必按照比例繪制，并且不同附圖中的相同標號表示相同元件。另外，為了描述的簡單，省略公知步驟和元件的描述和細節(jié)。如這里所使用，電流傳送電極表示傳送電流通過器件的該器件的元件(諸如，MOS晶體管的源極或漏極、或者雙極晶體管的發(fā)射極或集電極、或者二極管的陰極或陽極)，并且控制電極表示控制電流流經(jīng)器件的該器件的元件(諸如，MOS晶體管的柵極或者雙極晶體管的基極)。雖然器件在這里被解釋為某些η溝道或P溝道器件或者某些η型或P型摻雜區(qū)域，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會理解，根據(jù)本公開的實施例也可采用互補器件。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，如這里所使用的詞語“在...期間”、“在...的同時”和“當...時”不是表示在開始動作時立即發(fā)生動作的精確術(shù)語，而是可在由初始動作開始的反應(yīng)之間存在某種小的但合理的延遲(諸如，傳播延遲)。詞語“近似”、“大約”或“基本上”的使用意味著:元件的值具有預(yù)期非常接近指出的值或位置的參數(shù)。然而，如本領(lǐng)域所公知，總是存在妨礙值或位置變?yōu)橹赋龅木_值或位置的小的變化。在本領(lǐng)域中公認，直至大約百分之十(10%)(并且對于半導(dǎo)體摻雜濃度，直至百分之二十(20%))的變化被視為相對于指出的精確理想目標的合理變化。
【具體實施方式】
[0041]—般地，本公開提供一種半導(dǎo)體部件和用于制造所述半導(dǎo)體部件的方法，其中所述半導(dǎo)體部件包括基于溝槽的隔離結(jié)構(gòu)。根據(jù)實施例，提供半導(dǎo)體材料的主體，在半導(dǎo)體材料的主體上形成一個或多個半導(dǎo)體層。多個溝槽被形成