電子裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及電子裝置，并且更具體地講，涉及包括具有化合物半導(dǎo)體材料的溝道層的電子裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微電子裝置(諸如，晶體管、二極管和其它微電子裝置)能夠被利用化合物半導(dǎo)體材料(諸如，SiC, GaN, InP, CdTe等)形成，該化合物半導(dǎo)體材料允許這種微電子裝置在相對較高的溫度、較高的擊穿電壓、較低的導(dǎo)通電阻操作，因此與它們的基于Si的對應(yīng)物相比允許更高的效率。
[0003]晶體管能夠具有溝道層，該溝道層包括化合物半導(dǎo)體材料(諸如，GaN)。這種晶體管能夠具有動態(tài)導(dǎo)通電阻(RDSJ，與大約室溫(25°C)相比，在導(dǎo)通和截止切換操作期間，該動態(tài)導(dǎo)通電阻(Rdson)在更高溫度(諸如，在150°C )顯著更高。在更高的溫度，動態(tài)Rdsqn能夠隨著漏極和源極之間的電壓差(Vds)增加而增加。不希望存在高動態(tài)Rdsqn。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本公開的一個目的是提供包括具有化合物半導(dǎo)體材料的溝道層的電子裝置。
[0005]根據(jù)本公開的一個實(shí)施例，提供了一種電子裝置，包括:襯底；載流子積累層，覆蓋襯底；載流子阻擋層，覆蓋載流子積累層；和晶體管的溝道層，覆蓋載流子阻擋層，其中所述溝道層包括化合物半導(dǎo)體材料并且具有50nm至550nm的范圍中的厚度。
[0006]優(yōu)選地，所述溝道層包括GaN，載流子積累層和載流子阻擋層中的每一個包括AlxGaa X)N，其中X處于0.08至0.12的范圍中，并且與載流子阻擋層相比，載流子積累層具有更大的載流子雜質(zhì)的濃度。
[0007]優(yōu)選地，所述載流子積累層具有第一帶隙能，載流子阻擋層具有第二帶隙能，溝道層具有第三帶隙能，并且第二帶隙能大于第一帶隙能和第三帶隙能中的每一個。
[0008]優(yōu)選地，所述電子裝置還包括覆蓋溝道層的阻擋層和晶體管的柵電極，其中:載流子積累層、載流子阻擋層、溝道層和覆蓋溝道層的阻擋層中的每一個包括II1-N材料；并且柵電極通過覆蓋溝道層的阻擋層來與溝道層分隔開。
[0009]優(yōu)選地，所述晶體管在150°C具有由下面公式給出的電阻減小:
[0010]( (Rdson max ~~ Rdson vds) / (Rdson max) ) *100 %，其中 Rdson max疋在漏極至源極電壓處于 O 至700V的范圍中時(shí)的最大導(dǎo)通狀態(tài)電阻，并且Rdsi3nvds是在特定漏極至源極電壓(Vds)下的導(dǎo)通狀態(tài)電阻；并且其中:
[0011]當(dāng)Vds是300V時(shí)，電阻減小是至少2% ；
[0012]當(dāng)Vds是400V時(shí)，電阻減小是至少3% ；
[0013]當(dāng)Vds是500V時(shí)，電阻減小是至少6% ；
[0014]當(dāng)Vds是600V時(shí)，電阻減小是至少6% ;或
[0015]其任何組合。
[0016]優(yōu)選地，與載流子阻擋層相比，所述載流子積累層具有更高的施主或受主的濃度。
[0017]優(yōu)選地，所述電子裝置還包括:
[0018]覆蓋溝道層的阻擋層；
[0019]晶體管的柵電極，其中覆蓋溝道層的阻擋層被布置在溝道層和柵電極之間；
[0020]晶體管的源電極；和
[0021]晶體管的漏電極，
[0022]其中:
[0023]載流子阻擋層緊挨著載流子積累層和溝道層中的每一個；
[0024]載流子積累層包括AlxGau X)N，其中X處于0.08至0.12的范圍中，具有至少IX 1is原子/cm3的第一載流子類型的載流子雜質(zhì)的濃度，并且具有在200nm至300nm的范圍中的厚度；
[0025]載流子阻擋層包括AlxGau X)N，其中X處于0.08至0.12的范圍中，具有不大于3 X 116原子/cm3的第一載流子類型的載流子雜質(zhì)的濃度，并且具有在600nm至900nm的范圍中的厚度；
[0026]溝道層包括GaN，具有不大于3X 116原子/cm3的第一載流子類型的載流子雜質(zhì)的濃度，并且具有在IlOnm至300nm的范圍中的厚度；并且
[0027]覆蓋溝道層的阻擋層包括AlxGau X)N，其中x處于0.15至0.30的范圍中，并且具有在5nm至40nm的范圍中的厚度
[0028]根據(jù)本公開的另一個實(shí)施例，提供了一種電子裝置，包括:襯底；載流子積累層，覆蓋襯底；載流子阻擋層，覆蓋載流子積累層；和晶體管的溝道層，覆蓋載流子阻擋層，其中所述溝道層包括GaN;其中載流子積累層或載流子阻擋層包括AlxGau X)N，其中x處于0.08至0.12的范圍中。
[0029]優(yōu)選地，所述載流子積累層和載流子阻擋層中的每一個包括AlxGau X)N，其中x處于0.08至0.12的范圍中。
[0030]根據(jù)本公開的又一個實(shí)施例，提供了一種電子裝置，包括:半導(dǎo)體層，包括I1-VI半導(dǎo)體材料；和晶體管的溝道層，覆蓋半導(dǎo)體層并且包括II1-V半導(dǎo)體材料。
[0031]根據(jù)本公開，可以產(chǎn)生較低動態(tài)導(dǎo)通電阻和較低漏電流。
【附圖說明】
[0032]作為例子示出實(shí)施例并且實(shí)施例不限于附圖。
[0033]圖1包括包含襯底、成核層和超晶格結(jié)構(gòu)的工件的一部分的剖視圖的示圖。
[0034]圖2包括在超晶格結(jié)構(gòu)上方形成半導(dǎo)體層之后的圖1的工件的剖視圖的示圖。
[0035]圖3包括在半導(dǎo)體層上方形成溝道層和阻擋層之后的圖2的工件的剖視圖的示圖。
[0036]圖4包括在形成基本上完整的晶體管之后的圖3的工件的剖視圖的示圖。
[0037]圖5包括與圖4中示出的工件類似的工件的一部分的剖視圖的示圖，不同之處在于:晶體管結(jié)構(gòu)是增強(qiáng)模式晶體管。
[0038]圖6包括與圖4中示出的工件類似的工件的一部分的剖視圖的示圖，不同之處在于:分隔層被布置在溝道層和阻擋層之間。
[0039]圖7包括與圖5中示出的工件類似的工件的一部分的剖視圖的示圖，不同之處在于:分隔層被布置在溝道層和阻擋層之間。
[0040]圖8包括對于不同晶體管在25°C和150°C的導(dǎo)通電阻與漏極至源極電壓的圖表。
[0041]本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，為了簡單和清楚而示出附圖中的元件并且該元件未必按照比例繪制。例如，附圖中的一些元件的維度可相對于其它元件被夸大以幫助提高對實(shí)用新型的實(shí)施例的理解。
【具體實(shí)施方式】
[0042]提供下面結(jié)合附圖的描述以幫助理解這里公開的教導(dǎo)。下面的討論將會集中于該教導(dǎo)的特定實(shí)現(xiàn)方式和實(shí)施例。提供這種集中以幫助描述該教導(dǎo)并且不應(yīng)該被解釋為限制該教導(dǎo)的范圍或適用性。然而，基于如本申請中所公開的教導(dǎo)，能夠使用其它實(shí)施例。
[0043]術(shù)語“化合物半導(dǎo)體”旨在表示包括至少兩種不同元素的半導(dǎo)體材料。例子包括SiC, SiGe, GaN, InP、AlaGau a)N、CdTe等。II1-V半導(dǎo)體材料旨在表示包括至少一種三價(jià)金屬元素和至少一種15族元素的半導(dǎo)體材料。II1-N半導(dǎo)體材料旨在表示包括至少一種三價(jià)金屬元素和氮的半導(dǎo)體材料。13族-15族半導(dǎo)體材料旨在表示包括至少一種13族元素和至少一種15族元素的半導(dǎo)體材料。I1-VI半導(dǎo)體材料旨在表示包括至少一種二價(jià)金屬元素和至少一種16族元素的半導(dǎo)體材料。
[0044]術(shù)語“載流子雜質(zhì)”旨在表示⑴當(dāng)受主時(shí)，與化合物內(nèi)的所有陽離子的至少90%相比具有不同價(jià)態(tài)的該化合物內(nèi)的雜質(zhì)，或(2)當(dāng)施主時(shí)，與化合物內(nèi)的所有陰離子的至少90%相比具有不同價(jià)的該化合物內(nèi)的雜質(zhì)。例如，C、Mg和Si是針對GaN的受主，因?yàn)樗鼈兡軌虿东@電子。如這里所使用，Al不是針對GaN的載流子雜質(zhì)，因?yàn)锳l和Ga具有3+價(jià)。載流子雜質(zhì)可被故意添加，或者可作為自然發(fā)生的雜質(zhì)或作為形成包括該雜質(zhì)的層的結(jié)果而存在。受主和施主是相反的載流子類型的載流子雜質(zhì)。
[0045]除非明確地指出相反的情況，否則當(dāng)提到層或區(qū)域時(shí)，術(shù)語“載流子雜質(zhì)濃度”或“載流子雜質(zhì)的濃度”旨在表示這種層或區(qū)域的平均濃度。
[0046]與元素周期表內(nèi)的列對應(yīng)的族編號基于版本日期為2011年I月21日的IUPAC元素周期表。
[0047]術(shù)語“正常操作”和“正常操作狀態(tài)”表示這樣的條件:電子部件或裝置被設(shè)計(jì)為在該條件下操作?？蓮臄?shù)據(jù)表或關(guān)于電壓、電流、電容、電阻或其它電氣參數(shù)的其它信息獲得該條件。因此，正常操作不包括在電氣部件或裝置的設(shè)計(jì)限制之外操作該電氣部件或裝置。
[0048]術(shù)語“包括”、“包含”、“具有”或其任何其它變型旨在覆蓋非排他性包括。例如，包括特征的列表的方法、物品或設(shè)備未必僅局限于這些特征，而是可包括未明確地列出的其它特征或這種方法、物品或設(shè)備固有的其它特征。另外，除非明確地指出相反的情況，否則“或者”表示包括性“或者”而非表示排他性“或者”。例如，下面各項(xiàng)中的任何一項(xiàng)滿足條件A或者B:A為真(或存在)及B為假(或不存在)，A為假(或不存在)及B為真(或存在)，以及A和B都為真(或存在)。
[0049]此外，“一個”或者“一種”的使用被用于描述這里描述的元件和部件。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)僅為了方便并且給出實(shí)用新型的范圍的一般意義。這種描述應(yīng)該被解讀為包括一個、至少一個，或者單數(shù)，也包括復(fù)數(shù)，反之亦然，除非清楚地表示另外的情況。例如，當(dāng)在這里描述單個項(xiàng)時(shí)，可替代于單個項(xiàng)使用超過一個項(xiàng)。類似地，在這里描述超過一個項(xiàng)的情況下，單個項(xiàng)可替換超過一個項(xiàng)。
[0050]詞語“大約”或“基本上”的使用旨在表示參數(shù)的值接近于指出的值或位置。然而，小的差異可能妨礙該值或位置變?yōu)橹赋龅木_值或位置。因此，針對該值的直至百分之十(10% )(并且對于半導(dǎo)體摻雜濃度，直至百分之二十(20% ))的差異是相對于指出的精確理想目標(biāo)的合理差異。
[0051]除非另外定義，否則這里使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本實(shí)用新型所屬于的領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所理解的含義相同的含義。材料、方法和例子僅是說明性的，而不是限制性的。在這里未描述的程度上，關(guān)于特定材料和處理動作的許多細(xì)節(jié)是傳統(tǒng)的，并且可在半導(dǎo)體和電子領(lǐng)域內(nèi)的教科書和其它資源內(nèi)找到關(guān)于特定材料和處理動作的許多細(xì)
-K-
T O
[0052]—種電子裝置能夠包括具有溝道層的晶體管。在實(shí)施例中，該電子裝置能夠包括后阻擋物(