半導(dǎo)體器件的制作方法
【專(zhuān)利摘要】根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括氮化物半導(dǎo)體層、被設(shè)置在所述層上的第一電極、被設(shè)置在所述層上的第二電極、被設(shè)置在所述層上的絕緣膜、被設(shè)置在所述膜上的第一控制電極、以及被設(shè)置在所述膜上的導(dǎo)體。所述第一控制電極包括第一邊和第二邊。所述第一邊被設(shè)置在所述第二邊與所述第一電極之間。所述導(dǎo)體包括第一部分和位于所述第一部分與所述第一電極之間的第三邊。在第一區(qū)域處的電場(chǎng)強(qiáng)度基本等于在第二區(qū)域處的電場(chǎng)強(qiáng)度。所述第一區(qū)域當(dāng)被投影到垂直于堆疊方向的平面上時(shí)，與所述第一邊重疊。所述第二區(qū)域當(dāng)被投影到所述平面上時(shí)，與所述第三邊重疊。
【專(zhuān)利說(shuō)明】半導(dǎo)體器件
[0001]對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)基于2013年9月10日遞交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)價(jià)).2013-187764，并要求享有該日本專(zhuān)利申請(qǐng)如.2013-187764的優(yōu)先權(quán)；在此通過(guò)引用將該申請(qǐng)的整體內(nèi)容并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本文描述的實(shí)施例總體上涉及一種半導(dǎo)體器件。

【背景技術(shù)】
[0004]在使用氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件中，可能發(fā)生一種被稱(chēng)為電流崩塌的現(xiàn)象，在所述現(xiàn)象中當(dāng)施加高電場(chǎng)時(shí)電流降低。為了避免這樣的現(xiàn)象，使用場(chǎng)板電極結(jié)構(gòu)來(lái)分散在元件內(nèi)部中的電場(chǎng)。另一方面，場(chǎng)板電極結(jié)構(gòu)引起寄生電容增大，這可能引起開(kāi)關(guān)損耗的增力口。在使用氮化物半導(dǎo)體這樣的半導(dǎo)體器件中，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流崩塌的抑制和開(kāi)關(guān)損耗的減少是重要的。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1八和圖18是示出根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意圖；
[0006]圖2是示出電場(chǎng)分布的示意圖；
[0007]圖3八和圖38是示出電容變化的示意圖；
[0008]圖4八到圖扣是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的示意性截面圖；
[0009]圖5八到圖5(:是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的示意性截面圖；
[0010]圖6八和圖68是示出根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意圖；
[0011]圖7八到圖7(:是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的示意性截面圖；
[0012]圖8八到圖8(:是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的示意性截面圖；
[0013]圖9是示出根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的電路圖；以及
[0014]圖10是示出根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意性截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，半導(dǎo)體器件包括第一氮化物半導(dǎo)體層、第二氮化物半導(dǎo)體層、第一電極、第二電極、第一絕緣膜、第一控制電極、第二絕緣膜和導(dǎo)體。第二氮化物半導(dǎo)體層被設(shè)置在第一氮化物半導(dǎo)體層上。第二氮化物半導(dǎo)體層的帶隙不小于第一氮化物半導(dǎo)體層的帶隙。第一電極被設(shè)置在第二氮化物半導(dǎo)體層上。第二電極被設(shè)置在第二氮化物半導(dǎo)體層上并且與第一電極分開(kāi)。第一絕緣膜被設(shè)置在第二氮化物半導(dǎo)體層上。第一控制電極被設(shè)置在第一電極與第二電極之間的第一絕緣膜上。第一控制電極包括第一邊和與第一邊分開(kāi)的第二邊。第一控制電極與第一電極之間的距離短于第一控制電極與第二電極之間的距離。第一邊沿從第一電極朝向第二電極的第一方向設(shè)置在第二邊與第一電極之間。第二絕緣膜被設(shè)置在第一控制電極與第一電極之間以及第一控制電極與第二電極之間。導(dǎo)體被設(shè)置在第二絕緣膜上。導(dǎo)體包括具有沿第一方向的第一長(zhǎng)度的第一部分和沿第一方向位于第一部分與第一電極之間的第三邊。在第一區(qū)域處的電場(chǎng)強(qiáng)度基本等于在第二區(qū)域處的電場(chǎng)強(qiáng)度。第一區(qū)域當(dāng)被投影到與從第一氮化物半導(dǎo)體層朝向第二氮化物半導(dǎo)體層的第二方向垂直的平面上時(shí)，與第一邊重疊。第二區(qū)域當(dāng)被投影到該平面上時(shí)，與第三邊重疊。
[0016]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，半導(dǎo)體器件包括第一氮化物半導(dǎo)體層、第二氮化物半導(dǎo)體層、第一電極、第二電極、第一絕緣膜、第一控制電極、第二絕緣膜和導(dǎo)體。第二氮化物半導(dǎo)體層被設(shè)置在第一氮化物半導(dǎo)體層上。第二氮化物半導(dǎo)體層的帶隙不小于第一氮化物半導(dǎo)體層的帶隙。第一電極被設(shè)置在第二氮化物半導(dǎo)體層上。第二電極被設(shè)置在第二氮化物半導(dǎo)體層上并且與第一電極分開(kāi)。第一絕緣膜被設(shè)置在第二氮化物半導(dǎo)體層上。第一控制電極被設(shè)置在第一電極與第二電極之間的第一絕緣膜上。第一控制電極包括第一邊和與第一邊分開(kāi)的第二邊。在第一控制電極與第二氮化物半導(dǎo)體層之間形成第一電容。第一控制電極與第一電極之間的距離比第一控制電極與第二電極之間的距離短。第一邊沿從第一電極向第二電極的第一方向設(shè)置在第二邊與第一電極之間。第二絕緣膜被設(shè)置在第一控制電極與第一電極之間以及第一控制電極與第二電極之間。導(dǎo)體被設(shè)置在第二絕緣膜上。導(dǎo)體包括具有沿第一方向的第一長(zhǎng)度的第一部分。在導(dǎo)體與第二氮化物半導(dǎo)體層之間形成第二電容。第一電容和第二電容的總和不小于第一電容的1.1倍并且不大于第一電容的1.4倍。
[0017]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，半導(dǎo)體器件包括第一半導(dǎo)體器件和第二半導(dǎo)體器件。第一半導(dǎo)體器件包括第一氮化物半導(dǎo)體層、第二氮化物半導(dǎo)體層、第一電極、第二電極、第一絕緣膜、第一控制電極、第二絕緣膜、以及導(dǎo)體。第二氮化物半導(dǎo)體層被設(shè)置在第一氮化物半導(dǎo)體層上。第一電極被設(shè)置在第二氮化物半導(dǎo)體層上。第二電極被設(shè)置在第二氮化物半導(dǎo)體層上并且與第一電極分開(kāi)。第一絕緣膜被設(shè)置在第二氮化物半導(dǎo)體層上。第一控制電極被設(shè)置在第一電極與第二電極之間的第一絕緣膜上。第二絕緣膜被設(shè)置在第一控制電極與第一電極之間以及第一控制電極與第二電極之間。導(dǎo)體被設(shè)置在第二絕緣膜上。第二氮化物半導(dǎo)體層的帶隙不小于第一氮化物半導(dǎo)體層的帶隙。第一控制電極包括第一邊和第二邊。第二邊與第一邊分開(kāi)。第一控制電極與第一電極之間的距離比第一控制電極與第二電極之間的距離短。第一邊沿從第一電極朝向第二電極的第一方向設(shè)置在第二邊與第一電極之間。導(dǎo)體包括第一部分和第三邊。第一部分具有沿第一方向的第一長(zhǎng)度。第三邊沿第一方向位于第一部分與第一電極之間。在第一區(qū)域處的電場(chǎng)強(qiáng)度基本等于在第二區(qū)域處的電場(chǎng)強(qiáng)度。第一區(qū)域當(dāng)被投影到與從第一氮化物半導(dǎo)體層朝向第二氮化物半導(dǎo)體層的第二方向垂直的平面上時(shí)，與第一邊重疊。第二區(qū)域當(dāng)被投影到平面上時(shí)，與第三邊重疊。第二半導(dǎo)體器件包括第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一半導(dǎo)體區(qū)域、第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二半導(dǎo)體區(qū)域、第二導(dǎo)電類(lèi)型的第三半導(dǎo)體區(qū)域、第三電極、第四電極、第三絕緣膜和第二控制電極。第三絕緣膜被設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)域上。第二控制電極被設(shè)置在第三絕緣膜上。第二半導(dǎo)體區(qū)域被設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)域處。第三半導(dǎo)體區(qū)域被設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)域處并且與第二半導(dǎo)體區(qū)域分開(kāi)。第三電極電連接到第二半導(dǎo)體區(qū)域并且電連接到第一控制電極。第四電極電連接到第三半導(dǎo)體區(qū)域并且電連接到第一電極。
[0018]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，半導(dǎo)體器件包括第一半導(dǎo)體器件和第二半導(dǎo)體器件。第一半導(dǎo)體器件包括第一氮化物半導(dǎo)體層、第二氮化物半導(dǎo)體層、第一電極、第二電極、第一絕緣膜、第一控制電極、第二絕緣膜和導(dǎo)體。第二氮化物半導(dǎo)體層被設(shè)置在第一氮化物半導(dǎo)體層上。第一電極被設(shè)置在第二氮化物半導(dǎo)體層上。第二電極被設(shè)置在第二氮化物半導(dǎo)體層上并且與第一電極分開(kāi)。第一絕緣膜被設(shè)置在第二氮化物半導(dǎo)體層上。第一控制電極被設(shè)置在第一電極與第二電極之間的第一絕緣膜上。第二絕緣膜被設(shè)置在第一控制電極與第一電極之間以及第一控制電極與第二電極之間。導(dǎo)體被設(shè)置在第二絕緣膜上。第二氮化物半導(dǎo)體層的帶隙不小于第一氮化物半導(dǎo)體層的帶隙。第一控制電極包括第一邊和第二邊。第二邊與第一邊分開(kāi)。在第一控制電極與第二氮化物半導(dǎo)體層之間形成第一電容。第一控制電極與第一電極之間的距離比第一控制電極與第二電極之間的距離短。第一邊沿從第一電極朝向第二電極的第一方向設(shè)置在第二邊與第一電極之間。導(dǎo)體包括具有沿第一方向的第一長(zhǎng)度的第一部分。在導(dǎo)體與第二氮化物半導(dǎo)體層之間形成第二電容。第一電容和第二電容的總和不小于第一電容的1.1倍并且不大于第一電容的1.4倍。第二半導(dǎo)體器件包括第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一半導(dǎo)體區(qū)域、第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二半導(dǎo)體區(qū)域、第二導(dǎo)電類(lèi)型的第三半導(dǎo)體區(qū)域、第三電極、第四電極、第三絕緣膜和第二控制電極。第三絕緣膜被設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)域上。第二控制電極被設(shè)置在第三絕緣膜上。第二半導(dǎo)體區(qū)域被設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)域處。第三半導(dǎo)體區(qū)域被設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)域處并且與第二半導(dǎo)體區(qū)域分開(kāi)。第三電極電連接到第二半導(dǎo)體區(qū)域并且電連接到第一控制電極。第四電極電連接到第三半導(dǎo)體區(qū)域并且電連接到第一電極。
[0019]參考附圖在下文中將描述各種實(shí)施例。在以下描述中，利用相同的附圖標(biāo)記來(lái)標(biāo)記相似的部分，并且對(duì)于已經(jīng)描述過(guò)的部分酌情省略描述。在以下描述中，將特定的范例說(shuō)明為其中第一導(dǎo)電類(lèi)型是？型并且第二導(dǎo)電類(lèi)型是II型的范例。
[0020]第一實(shí)施例
[0021]圖1八和圖18是示出根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意圖。
[0022]圖1八是半導(dǎo)體器件110的示意性截面圖。圖1八是沿圖18的線“的示意性截面圖。圖18是半導(dǎo)體器件110的示意性俯視圖。
[0023]如圖1八所示，半導(dǎo)體器件110包括第一氮化物半導(dǎo)體層10、第二氮化物半導(dǎo)體層20、第一電極81、第二電極82、第一絕緣膜51、第一控制電極91、第二絕緣膜52和延伸電極30。半導(dǎo)體器件110例如是使用氮化物半導(dǎo)體的高電子遷移率晶體管)。
[0024]半導(dǎo)體器件110還包括襯底11。例如將硅襯底、藍(lán)寶石襯底、碳化硅襯底、氮化鎵襯底、氮化鋁襯底或氧化鎵襯底用作襯底11。襯底11可以是301 (絕緣體上硅)襯底。
[0025]第一氮化物半導(dǎo)體層10被設(shè)置在襯底11上。緩沖層12可以被設(shè)置在襯底11與第一氮化物半導(dǎo)體層10之間。緩沖層12是將由于襯底11的晶格常數(shù)與在緩沖層12上形成的氮化物半導(dǎo)體層的晶格常數(shù)之間的不同而出現(xiàn)的應(yīng)變減弱的層。在實(shí)施例中描述了包括緩沖層12的范例。
[0026]第一氮化物半導(dǎo)體層10被設(shè)置在緩沖層12上。第一氮化物半導(dǎo)體層10是冊(cè)1丁的電子傳輸層。例如，將非摻雜的仏1，并且0彡計(jì)X彡1)用作第一氮化物半導(dǎo)體層10。第一氮化物半導(dǎo)體層10的厚度例如不小于0.0并且不大于
10 口 1X1。
[0027]第二氮化物半導(dǎo)體層20被設(shè)置在第一氮化物半導(dǎo)體層10上。在實(shí)施例中，將連接第一氮化物半導(dǎo)體層10和第二氮化物半導(dǎo)體層20的方向作為2方向；將與2方向正交的一個(gè)方向取為X方向；并且將與2方向和X方向正交的方向取為V方向。對(duì)于2方向，從第一氮化物半導(dǎo)體層10向第二氮化物半導(dǎo)體層20的方向取為上(上側(cè))；并且相反的方向取為下(下側(cè))。
[0028]第二氮化物半導(dǎo)體層20是！1211的電子供給層。第二氮化物半導(dǎo)體層20的帶隙不小于第一氮化物半導(dǎo)體層10的帶隙。例如，將八(04 ( 1,0 ( 2〈1，并且
1)用作第二氮化物半導(dǎo)體層20。第二氮化物半導(dǎo)體層20的厚度例如不小于1納米(咖)并且不大于5011111。
[0029]例如通過(guò)外延生長(zhǎng)來(lái)在襯底11上形成緩沖層12、第一氮化物半導(dǎo)體層10和第二氮化物半導(dǎo)體層20。例如在襯底11上以緩沖層12、第一氮化物半導(dǎo)體層10和第二氮化物半導(dǎo)體層20的順序外延生長(zhǎng)緩沖層12、第一氮化物半導(dǎo)體層10和第二氮化物半導(dǎo)體層20。
[0030]第一電極81被設(shè)置在第二氮化物半導(dǎo)體層20上。第一電極81例如是冊(cè)II的源極電極?？梢远嘀卦O(shè)置第一電極81。例如沿X方向以帶狀配置來(lái)設(shè)置多個(gè)第一電極81。將引出電極811連接到第一電極81。從第一電極81的上表面到高于第二絕緣膜52的位置設(shè)置引出電極811。
[0031]第二電極82被設(shè)置在第二氮化物半導(dǎo)體層20上。第二電極82被設(shè)置在第一電極81的沿X方向的遠(yuǎn)端。第二電極82例如是冊(cè)II的漏極電極?？梢远嘀卦O(shè)置第二電極82。例如沿X方向以帶狀配置來(lái)設(shè)置多個(gè)第二電極82。引出電極821連接到第二電極82。從第二電極82的上表面到高于第二絕緣膜52的位置設(shè)置引出電極821。
[0032]第一絕緣膜51被設(shè)置在第二氮化物半導(dǎo)體層20上。第一絕緣膜51是冊(cè)II的柵極絕緣層膜。在半導(dǎo)體器件110中，第一絕緣膜51被設(shè)置在第一電極81與第二電極82之間的第二氮化物半導(dǎo)體層20上。第一絕緣膜51包括例如3102、31八、八1203和3101
[0033]第一控制電極91被設(shè)置在第一絕緣膜51上。第一控制電極91是冊(cè)II的柵極電極。第一控制電極91被設(shè)置在第一電極81與第二電極82之間。可以多重設(shè)置第一控制電極91。例如沿X方向以帶狀配置來(lái)設(shè)置多個(gè)第一控制電極91。第一控制電極91被布置為在第一電極81與第二電極81之間的較靠近第一電極81側(cè)。在第一控制電極91與第二氮化物半導(dǎo)體層20之間形成第一電容01。
[0034]第一控制電極91包括第一邊(端表面914和在第一邊遠(yuǎn)端的第二邊(端表面91?) 0第一邊沿從第一電極81朝向第二電極82的第一方向〈X方向)設(shè)置在第二邊與第一電極81之間。
[0035]第二絕緣膜52被設(shè)置在第一控制電極91與第一電極81之間以及第一控制電極91與第二電極82之間。第二絕緣膜52例如是層間絕緣膜。第二絕緣膜52包括例如31隊(duì)810^ 和 3102。
[0036]延伸電極30被設(shè)置在第二絕緣膜52上。延伸電極30是導(dǎo)體。在延伸電極30與第二氮化物半導(dǎo)體層20之間形成第二電容02。在半導(dǎo)體器件110中，延伸電極30電連接到第一控制電極91。延伸電極30包括第一延伸部分(第一部分)31延伸電極30可以包括第二延伸部分(第二部分)32。
[0037]第一延伸部分31沿從第一控制電極91朝向第一電極81的方向〈X方向)延伸。第一延伸部分31例如是源極側(cè)場(chǎng)板電極。第二延伸部分32沿從第一控制電極91朝向第二電極82的方向〈X方向)延伸。第二延伸部分32例如是漏極側(cè)場(chǎng)板電極。
[0038]延伸電極30包括第三邊(端表面314。第三邊沿第一方向0^方向)設(shè)置在第一延伸部分31與第一電極81之間。
[0039]如圖18所不,第一延伸部分31具有沿從第一控制電極91朝向第一電極81的方向的第一長(zhǎng)度11。第一長(zhǎng)度[1是第一延伸部分31的從第一控制電極91的第一電極81側(cè)的端表面913朝向從2方向上看去的第一電極81側(cè)延伸的部分的長(zhǎng)度。
[0040]如圖18所示，第二延伸部分32具有沿從第一控制電極91朝向第二電極82的方向的第二長(zhǎng)度12。第二長(zhǎng)度12是第二延伸部分32的從第一控制電極91的第二電極82側(cè)的端表面916朝向從2方向上看去的第一電極81側(cè)延伸的部分的長(zhǎng)度。
[0041]在半導(dǎo)體器件110中，期望第一長(zhǎng)度11比第二長(zhǎng)度12短。有利的是，第一長(zhǎng)度例如不小于在X方向上在第一控制電極91的第一電極81側(cè)的端表面9匕與第一電極81的第一控制電極91側(cè)的端表面8匕之間的長(zhǎng)度110的10%并且不大于該長(zhǎng)度110的50%。
[0042]有利的是，第二長(zhǎng)度12例如不小于在X方向上在第一控制電極91的第二電極82側(cè)的端表面916與第二電極82的第一控制電極91側(cè)的端表面826之間的長(zhǎng)度120的10%并且不大于該長(zhǎng)度120的50%。在半導(dǎo)體器件110中，110比120短。換言之，第一控制電極91沿X方向設(shè)置在第一電極81與第二電極82之間的中間位置的第一電極81側(cè)。由此，減弱了施加在第一控制電極91與第二電極82之間的電場(chǎng)；并且增加了擊穿電壓。
[0043]第一控制電極91與第一電極81之間的距離比第一控制電極91與第二電極82之間的距離短。
[0044]在半導(dǎo)體器件110中，由在第一氮化物半導(dǎo)體層10與第二氮化物半導(dǎo)體層20之間形成的電位量子阱中積累的自由電子的二維電子氣(202?形成溝道區(qū)域。通過(guò)向第一控制電極91施加電壓來(lái)改變二維電子氣的濃度。通過(guò)在向第二電極82施加正電壓的狀態(tài)下改變施加到第一控制電極91的電壓，來(lái)獲得與所述改變相對(duì)應(yīng)的漏極電流。
[0045]在這樣的半導(dǎo)體器件110中，第一電容和第二電容的總和不小于第一電容01的1.1倍并且不大于第一電容的1.4倍。例如，在半導(dǎo)體器件110中，設(shè)定延伸電極30的第一延伸部分31的第一長(zhǎng)度11和延伸電極30的第二延伸部分32的第二長(zhǎng)度12，以滿(mǎn)足第一電容與第二電容02之間這樣的關(guān)系。
[0046]通過(guò)將第一電容和第二電容02的總和設(shè)定為不小于第一電容的1.1倍并且不大于第一電容的1.4倍，抑制了由于電場(chǎng)減弱效應(yīng)而導(dǎo)致的電流崩塌，其中所述電場(chǎng)減弱效應(yīng)是由于場(chǎng)板電極結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致的；并且通過(guò)抑制寄生電容的增大來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)損耗的減少。
[0047]圖2是示出電場(chǎng)分布的示意圖。
[0048]在圖2中，電場(chǎng)分布？01和？02發(fā)生在第一控制電極91與第一電極81之間。為了描述的方便，將電場(chǎng)分布？01和？02覆蓋在半導(dǎo)體器件110的示意性截面圖上。對(duì)于在圖2中示出的電場(chǎng)分布和？02兩者，隨著電場(chǎng)分布向下延伸電場(chǎng)越強(qiáng)。
[0049]電場(chǎng)分布是不包括延伸電極30的半導(dǎo)體器件中的電場(chǎng)分布的范例。在電場(chǎng)分布中，強(qiáng)電場(chǎng)峰值發(fā)生在與第一控制電極91的第一電極81側(cè)的端表面91&的附近相對(duì)應(yīng)的位置處。
[0050]電場(chǎng)分布？02是包括延伸電極30的半導(dǎo)體器件110的電場(chǎng)分布的范例。電場(chǎng)分布？02具有電場(chǎng)峰值￠2和1)3。電場(chǎng)的峰值被設(shè)置在與第一控制電極91的第一電極81側(cè)的端表面9匕的附近相對(duì)應(yīng)的位置(第一區(qū)域町)處。電場(chǎng)的峰值被設(shè)置在與延伸電極30的第一延伸部分31的第一電極81側(cè)的端表面3匕的附近相對(duì)應(yīng)的位置(第二區(qū)域以)處。電場(chǎng)的峰值和低于電場(chǎng)的峰值？1。換言之，通過(guò)設(shè)置延伸電極30分散了電場(chǎng)分布。因此電場(chǎng)的峰值降低。在電場(chǎng)分布？02中，峰值￠2的電場(chǎng)強(qiáng)度基本等于峰值的電場(chǎng)強(qiáng)度?！盎镜扔凇辈粌H包括完全相同的情況，還包括具有略微不同的情況。
[0051〕 換言之，第一區(qū)域町處的電場(chǎng)強(qiáng)度基本等于第二區(qū)域以處的電場(chǎng)強(qiáng)度，其中當(dāng)?shù)谝粎^(qū)域[被投影到垂直于第二方向(2方向)的平面平面)上時(shí)第一區(qū)域町與第一邊(端表面914重疊，當(dāng)該第二區(qū)域以被投影到XI平面上時(shí)第二區(qū)域以與第三邊(端表面31幻重疊。
[0052]在不包括延伸電極30的半導(dǎo)體器件中，甚至可能在施加到第一電極81的電壓高于施加到第一控制電極91的電壓的情況下發(fā)生電流崩塌。通過(guò)如在實(shí)施例中那樣設(shè)置包括第一延伸部分31和第二延伸部分32的延伸電極30，延伸電極30與第一電極81之間的電容和延伸電極30與第二電極82之間的電容大于未設(shè)置延伸電極30的情況。由此減弱了電場(chǎng)分布；并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)電流崩塌的抑制。同樣地，通過(guò)增大延伸電極30與第一電極81之間的電容和延伸電極30與第二電極82之間的電容，實(shí)現(xiàn)了 ￡30(靜電放電)抗擾度的增加。
[0053]現(xiàn)在將描述只包括延伸電極30的第二延伸部分32而不包括延伸電極30的第一延伸部分31的器件(以下被稱(chēng)為“參考器件”)的電流崩塌。例如，當(dāng)連續(xù)2小時(shí)向參考器件的柵極電極(與第一控制電極91對(duì)應(yīng))施加-307的電壓應(yīng)力時(shí)，參考器件的導(dǎo)通電阻變?yōu)樵谑┘与妷簯?yīng)力之前的導(dǎo)通電阻的大約1.4倍。
[0054]通過(guò)如在實(shí)施例中那樣在延伸電極30中不但設(shè)置第二延伸部分32而且設(shè)置第一延伸部分31，通過(guò)電場(chǎng)分布的減弱實(shí)現(xiàn)了電流崩塌的減少。
[0055]另一方面，在延伸電極30中設(shè)置第一延伸部分31和第二延伸部分32可以引起開(kāi)關(guān)損耗的增加，這是因?yàn)樵撾娙荽笥趨⒖计骷碾娙?。因此，本申?qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一種抑制電流崩潰的減少和開(kāi)關(guān)損耗的增加的新穎構(gòu)造。
[0056]圖3八和圖38是示出電容變化的示意圖。
[0057]圖3八示出了第一長(zhǎng)度11與電容之間的關(guān)系。在圖3八中，水平軸是第一長(zhǎng)度
；并且垂直軸是第一電容和第二電容02的總電容①/挪)。圖3八示出了使用具有四類(lèi)膜厚度(50111 10011111、15011111和20011111)的第二絕緣膜52的模擬計(jì)算的結(jié)果町、以、尺3和財(cái)。在模擬計(jì)算中第二延伸部分32的第二長(zhǎng)度12是2 ^ III。在模擬計(jì)算中，通過(guò)假設(shè)平行板第二絕緣膜52具有介電常數(shù)是7并且具有3化材料來(lái)計(jì)算電容。通過(guò)電容=6 -8/(1來(lái)計(jì)算電容。這里8是介電常數(shù)；3是表面積；并且(1是電介質(zhì)膜的厚度。
[0058]對(duì)于結(jié)果町、1？2、1？3和財(cái)中的每個(gè)，第一電容和第二電容的總電容隨著第一延伸部分31的第一長(zhǎng)度11加長(zhǎng)而增大。同樣，當(dāng)?shù)诙^緣膜52的膜厚度變薄時(shí)，第一電容和第二電容02的總電容增大。
[0059]圖38示出了第二絕緣膜52的膜厚度與電容的比例之間的關(guān)系。在圖38中，水平軸是第二絕緣膜52的膜厚度12(11111)；并且垂直軸是第一電容和第二電容02的總和與第一電容的比例￠1+(:2)/(:1圖38示出了使用第一延伸部分31的四類(lèi)第一長(zhǎng)度[1 (0.5 ^ II1、1 ^ II1、1.5 ^ III和2 ^ 一的模擬計(jì)算的結(jié)果811、尺12、尺13和尺14。在模擬計(jì)算中，第二延伸部分32的第二長(zhǎng)度12是2 4 III。
[0060]對(duì)于結(jié)果811、812、[3和[4中的每個(gè)，比例￠1+(:2)/(:1隨著第二絕緣膜52的膜厚度七2增加而減小。同樣，比例￠1+(:2)/(:1隨著第一長(zhǎng)度11增加而增大。
[0061]在半導(dǎo)體器件110中，通過(guò)將電容的比例￠1+(:2)/(:1設(shè)定為不小于1.1倍并且不大于1.4倍，能夠?qū)崿F(xiàn)由于對(duì)電流崩塌的抑制而導(dǎo)致的導(dǎo)通電阻的減小和由于電容減小而導(dǎo)致的開(kāi)關(guān)損耗的減少。
[0062]如以上記載的，當(dāng)連續(xù)2小時(shí)向參考器件的柵極電極施加-3(^的電壓應(yīng)力時(shí)，參考器件的導(dǎo)通電阻變?yōu)槭┘与妷簯?yīng)力之前的導(dǎo)通電阻的大約1.4倍。導(dǎo)通電阻的增大可能引起開(kāi)關(guān)損耗的增加。相反地，即使絕對(duì)不存在導(dǎo)通電阻的增大，當(dāng)電容增大到1.4倍時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗也由于電容增大而增加。因此在實(shí)施例中，將電容的比例￠1+(:2)/(:1設(shè)定為1.4倍或更小。
[0063]另一方面，在參考器件的導(dǎo)通電阻增大到1.4倍的狀態(tài)下電容的比例變?yōu)?.1倍。因此在實(shí)施例中，將電容的比例設(shè)定為1.1倍或更大。
[0064]根據(jù)圖3八和圖38中示出的模擬計(jì)算的結(jié)果，期望第二絕緣膜52的膜厚度〖2是100！?。。?！或更大。同樣，期望第一延伸部分31的第一長(zhǎng)度11是2 4 ?。。』蚋?。
[0065]如以上記載的，當(dāng)連續(xù)2小時(shí)向參考器件的柵極電極施加-3(^的電壓應(yīng)力時(shí)，參考器件的導(dǎo)通電阻變?yōu)樵谑┘与妷簯?yīng)力之前的導(dǎo)通電阻的大約1.4倍。換言之，在第一長(zhǎng)度11是0=0的情況下，以上記載的電壓應(yīng)力至少引起導(dǎo)通電阻變?yōu)?.4倍。導(dǎo)通電阻的增大可以引起開(kāi)關(guān)損耗的增加。相反地，在假設(shè)當(dāng)?shù)谝婚L(zhǎng)度口比0=0長(zhǎng)時(shí)不存在導(dǎo)通電阻增大的情況下，必須將由于寄生電容而導(dǎo)致的電容增大設(shè)定為1.4倍或更小，其中所述寄生電容是由于第一長(zhǎng)度[1而出現(xiàn)的。與1.4倍的電容增大相對(duì)應(yīng)的膜厚度〖2是100111因此期望膜厚度丨2是10011111或更多。
[0066]此外，長(zhǎng)度110大于第一長(zhǎng)度11的關(guān)系必須恒定存在。另一方面，導(dǎo)通電阻可以隨長(zhǎng)度110增加而增大長(zhǎng)度110所增加的量。因此期望第一長(zhǎng)度11是2 9 0或更小。
[0067]現(xiàn)在將描述一種用于制造半導(dǎo)體器件110的方法。
[0068]圖4八到圖5(:是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的示意性截面圖。
[0069]圖4八到圖5(:以工藝的順序示出用于制造半導(dǎo)體器件110的方法。
[0070]如圖4八所示，首先在襯底11上形成緩沖層12。例如，可選地將其中堆疊了幾十層八IX和的堆疊結(jié)構(gòu)作為緩沖層12。
[0071]接著，以第一氮化物半導(dǎo)體層10和第二氮化物半導(dǎo)體層20的順序?qū)⑺鼈兌询B在緩沖層12上。例如，將有機(jī)金屬氣相沉積、分子束外延(182)等用作用于形成氮化物半導(dǎo)體層的方法，其用于形成這些層。
[0072]繼續(xù)在第二氮化物半導(dǎo)體層20上形成第一絕緣膜51。第一絕緣膜51包括例如3102、313隊(duì)或八1203。將已知的化學(xué)氣相沉積((^0)方法等用作第一絕緣膜51的膜形成方法。
[0073]如圖48所示，接著形成第一電極81、第二電極82和第一控制電極91。首先在第一絕緣膜51中在將要形成第一電極81和第二電極82的位置處制作開(kāi)口。接著，在所述開(kāi)口中形成第一電極81和第二電極82。第一電極81和第二電極82包括例如11(底部)/41/附/&1(頂部)的堆疊金屬。在形成堆疊的金屬之后，通過(guò)熱處理來(lái)執(zhí)行歐姆接觸形成。
[0074]繼續(xù)在第一絕緣膜51上形成第一控制電極91。第一控制電極91包括例如堆疊的金屬附(底部)(頂部)。第一控制電極91必要時(shí)可以包括？“底部)(頂部)或11^0此外，第一控制電極91可以包括10隊(duì)評(píng)或顆。
[0075]如圖4(:所示，接著在第一電極81、第二電極82和第一控制電極91上形成第二絕緣膜52。第二絕緣膜52包括例如選自31隊(duì)810^和3102的至少一個(gè)。將已知的”0方法等用作第二絕緣膜52的膜形成方法。
[0076]如圖5八所示，繼續(xù)在第二絕緣膜52中制作開(kāi)口 11。在第一電極81、第二電極82和第一控制電極91上分別制作開(kāi)口卜。例如，將已知的光刻法和蝕刻法用作用于制作開(kāi)口11的方法。
[0077]如圖58所示，接著在第二絕緣膜52上并且在開(kāi)口 1！內(nèi)部形成電極材料300。電極材料300包括例如II (底部)(頂部)。例如將氣相沉積用作用于形成電極材料300的方法。
[0078]如圖5(:所示，繼續(xù)形成引出電極811、引出電極821和延伸電極30。即，引出電極811、引出電極821和延伸電極30的形成包括例如通過(guò)已知的光刻法和蝕刻法來(lái)去除電極材料300的一部分。電極材料300的未被去除的剩余部分變成引出電極811、引出電極821和延伸電極30。通過(guò)對(duì)電極材料300的光刻和蝕刻來(lái)確定第一延伸部分31的第一長(zhǎng)度[1和第二延伸部分32的第二長(zhǎng)度12。由此完成半導(dǎo)體器件110。
[0079]第二實(shí)施例
[0080]現(xiàn)在將描述第二實(shí)施例。
[0081]圖6八和圖68是示出根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意圖。
[0082]圖6八示出半導(dǎo)體器件120的示意性截面圖。圖6八是沿圖68的線8-8的示意性截面圖。圖68是半導(dǎo)體器件120的示意性俯視圖。
[0083]如圖6八所示，半導(dǎo)體器件120包括第一氮化物半導(dǎo)體層10、第二氮化物半導(dǎo)體層20、第一電極81、第二電極82、第一絕緣膜51、第一控制電極91、第二絕緣膜52和延伸電極
30。半導(dǎo)體器件120例如是使用氮化物半導(dǎo)體的冊(cè)11。半導(dǎo)體器件120的第一絕緣膜51的構(gòu)造與半導(dǎo)體器件110的構(gòu)造不同。
[0084]如圖6八所示，半導(dǎo)體器件120的第一絕緣膜51包括第一部分5匕、第二部分516和第三部分51(3。第一部分513被設(shè)置在第一控制電極91與第二氮化物半導(dǎo)體層20之間。第二部分5化被設(shè)置在第一控制電極91與第二絕緣膜52之間。第三部分51。被設(shè)置在第二絕緣膜52上。半導(dǎo)體器件120具有凹進(jìn)式柵極結(jié)構(gòu)，在所述凹進(jìn)式柵極結(jié)構(gòu)中第一控制電極91被設(shè)置在凹進(jìn)5211(凹進(jìn)區(qū)域)中，所述凹進(jìn)5211被設(shè)置在第二絕緣膜52中。
[0085]通過(guò)應(yīng)用凹進(jìn)式柵極結(jié)構(gòu)來(lái)在半導(dǎo)體器件120的第一控制電極91中實(shí)現(xiàn)￡30抗擾度的增加。甚至在應(yīng)用凹進(jìn)式柵極結(jié)構(gòu)的情況下，跨導(dǎo)也不波動(dòng)；并且不出現(xiàn)由電流崩塌引起的導(dǎo)通電阻的增大。
[0086]與半導(dǎo)體器件110的延伸電極相似的延伸電極30被設(shè)置在半導(dǎo)體器件120中。第一絕緣膜51的第三部分51。被設(shè)置在延伸電極30的第一延伸部分31與第二絕緣膜52之間。第一絕緣膜51的第三部分51。被設(shè)置在延伸電極30的第二延伸部分32與第二絕緣膜52之間。
[0087]與半導(dǎo)體器件110相似，在半導(dǎo)體器件120中，將第一電容和第二電容02的總和設(shè)定為不小于第一電容￠:1的1.1倍并且不大于第一電容的1.4倍。例如在半導(dǎo)體器件120中，將延伸電極30的第一延伸部分31的第一長(zhǎng)度11和第二延伸部分32的第二長(zhǎng)度12設(shè)定為滿(mǎn)足第一電容與第二電容02之間這樣的關(guān)系。由此抑制了由于電場(chǎng)減弱效應(yīng)而導(dǎo)致的電流崩塌，其中所述電場(chǎng)減弱效應(yīng)是由于場(chǎng)板電極結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致的；并且通過(guò)抑制寄生電容的增大實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)損耗的減少。
[0088]現(xiàn)在將描述一種用于制造半導(dǎo)體器件120的方法。
[0089]圖7八到圖8(:是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的示意性截面圖。
[0090]圖7八到圖8(:以工藝的順序示出了用于制造半導(dǎo)體器件120的方法。
[0091]如圖7八所示，首先在襯底11上形成緩沖層12。例如，可選地，將其中堆疊了幾十層八IX和的堆疊結(jié)構(gòu)用作緩沖層12。
[0092]接著，以第一氮化物半導(dǎo)體層10和第二氮化物半導(dǎo)體層20的順序?qū)⑺鼈兌询B在緩沖層12上。例如，將10(^0、182等用作用于形成氮化物半導(dǎo)體層的方法，其用于形成這些層。
[0093]繼續(xù)在第二氮化物半導(dǎo)體層20上形成第二絕緣膜52。第二絕緣膜52包括例如81^0將已知的方法等用作第二絕緣膜52的膜形成方法。
[0094]如圖78所示，接著通過(guò)去除第二絕緣膜52的一部分來(lái)制作凹進(jìn)521例如通過(guò)光刻和蝕刻來(lái)制作凹進(jìn)52卜。第二氮化物半導(dǎo)體層20暴露在凹進(jìn)52卜的底部處。
[0095]如圖7(:所示，繼續(xù)形成第一絕緣膜51。第一絕緣膜51包括例如3102、813^或八1203。將已知的”0方法等用作第一絕緣膜51的膜形成方法。在第二絕緣膜52上并且在凹進(jìn)52卜的內(nèi)壁上形成第一絕緣膜51。
[0096]如圖8八所示，接著去除第一絕緣膜51的一部分和第二絕緣膜52的一部分。在被去除的這些部分將要形成第一電極81和第二電極82。
[0097]如圖88所示，繼續(xù)在第一絕緣膜51和第二絕緣膜52上形成電極材料300。電極材料300包括例如II (底部)(頂部)。例如將氣相沉積用作用于形成電極材料300的方法。
[0098]如圖8(:所示，接著形成第一電極81、第二電極82和延伸電極30。即，為了形成第一電極81、第二電極81和延伸電極30，例如通過(guò)已知的光刻法和蝕刻法來(lái)去除電極材料300的一部分。電極材料300的未被去除的剩余部分變成第一電極81、第二電極82和延伸電極30。通過(guò)對(duì)電極材料300的光刻和蝕刻來(lái)確定第一延伸部分31的第一長(zhǎng)度11和第二延伸部分32的第二長(zhǎng)度12。由此完成半導(dǎo)體器件120。
[0099]第三實(shí)施例
[0100]現(xiàn)在將描述第三實(shí)施例。
[0101]圖9是示出根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的電路圖。
[0102]圖10是示出根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意性截面圖。
[0103]圖10是第一半導(dǎo)體器件100和第二半導(dǎo)體器件200的示意性截面圖。為了描述的方便，圖10還示出了第一半導(dǎo)體器件100與第二半導(dǎo)體器件200之間的互連。
[0104]如圖9所示，半導(dǎo)體器件210包括第一半導(dǎo)體器件100和第二半導(dǎo)體器件200。第一半導(dǎo)體器件100是選自以上描述的半導(dǎo)體器件110和120的至少一個(gè)。第一半導(dǎo)體器件100具有到第二半導(dǎo)體器件200的共源共柵連接。半導(dǎo)體器件210是其中組合了第一半導(dǎo)體器件100和第二半導(dǎo)體器件200的三端子元件(晶體管)。
[0105]第一半導(dǎo)體器件100和第二半導(dǎo)體器件200例如是具有芯片配置的部件。利用樹(shù)脂的封裝270等密封第一半導(dǎo)體器件100和第二半導(dǎo)體器件200。設(shè)置從封裝270的內(nèi)部朝向外部的多個(gè)引線(未示出多個(gè)引線與晶體管的三個(gè)端子(例如，源極電極3、漏極電極0和柵極電極(?相對(duì)應(yīng)。
[0106]如圖10所示，第一半導(dǎo)體器件100包括第一氮化物半導(dǎo)體層10、第二氮化物半導(dǎo)體層20、第一電極81、第二電極82、第一絕緣膜51、第一控制電極91、第二絕緣膜52和延伸電極30。將圖1八和圖18中示出的半導(dǎo)體器件110應(yīng)用到第一半導(dǎo)體器件100。圖6八和圖68中不出的半導(dǎo)體器件120適用于第一半導(dǎo)體器件100。
[0107]第二半導(dǎo)體器件200包括第一半導(dǎo)體區(qū)域101、第二半導(dǎo)體區(qū)域201、第三半導(dǎo)體區(qū)域301、第三電極83、第四電極84、第三絕緣膜53和第二控制電極92。第二半導(dǎo)體器件200例如是103？?jī)r(jià)(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。
[0108]第一半導(dǎo)體區(qū)域101的導(dǎo)電類(lèi)型是第一導(dǎo)電類(lèi)型。第一半導(dǎo)體區(qū)域101包括例如
31。第一半導(dǎo)體區(qū)域101被設(shè)置在襯底111上。襯底111和第一半導(dǎo)體器件100的襯底11可以是公共襯底。
[0109]第二半導(dǎo)體區(qū)域201被設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)域101上。第二半導(dǎo)體區(qū)域201的導(dǎo)電類(lèi)型是第二導(dǎo)電類(lèi)型。第二半導(dǎo)體區(qū)域201包括例如31。第三半導(dǎo)體區(qū)域301被設(shè)置在第一半導(dǎo)體區(qū)域101上。第三半導(dǎo)體區(qū)域301被設(shè)置在第二半導(dǎo)體區(qū)域201的遠(yuǎn)端。第三半導(dǎo)體區(qū)域301的導(dǎo)電類(lèi)型是第二導(dǎo)電類(lèi)型。第三半導(dǎo)體區(qū)域301包括例如31。
[0110]第二半導(dǎo)體區(qū)域201例如是的源極區(qū)域。第三電極83電連接到第二半導(dǎo)體區(qū)域201。第三電極83例如是的源極電極。
[0111]第三半導(dǎo)體區(qū)域301例如是的漏極區(qū)域。第四電極84電連接到第三半導(dǎo)體區(qū)域301。第四電極84例如是的漏極電極。
[0112]第二半導(dǎo)體器件200的第三電極83電連接到第一半導(dǎo)體器件100的第一控制電極91。第二半導(dǎo)體器件200的第四電極84電連接到第一半導(dǎo)體器件100的第一電極81。由此，第一半導(dǎo)體器件100具有到第二半導(dǎo)體器件200的共源共柵連接。
[0113]在半導(dǎo)體器件210中，將第二半導(dǎo)體器件200的第二控制電極92用作晶體管的柵極電極6。在半導(dǎo)體器件210中，將第一半導(dǎo)體器件100的第一控制電極91和第二半導(dǎo)體器件200的第三電極83用作晶體管的源極電極3。在半導(dǎo)體器件210中，將第一半導(dǎo)體器件100的第二電極82用作晶體管的漏極電極0。
[0114]例如，即使在第一半導(dǎo)體器件100是常導(dǎo)通晶體管的情況下，由于這樣的共源共柵連接，半導(dǎo)體器件210也起常關(guān)斷晶體管的作用。
[0115]第二半導(dǎo)體器件200例如是橫向在實(shí)施例中，第二半導(dǎo)體器件200可以是縱向在縱向中，將漏極電極與源極電極沿2方向布置。
[0116]現(xiàn)在將描述半導(dǎo)體器件210的操作。
[0117]在向漏極電極0施加對(duì)于源極電極3為正的電壓的狀態(tài)下，當(dāng)向柵極電極6施加第二半導(dǎo)體器件200的閾值電壓或更大的電壓時(shí)，第二半導(dǎo)體器件200被切換到導(dǎo)通狀態(tài)。漏極電極0的電位等于第一半導(dǎo)體器件100的第一控制電極91的電位。因此，當(dāng)?shù)诙雽?dǎo)體器件200處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),第一半導(dǎo)體器件100也處于導(dǎo)通狀態(tài)。由此，電流從半導(dǎo)體器件210的漏極電極0流向半導(dǎo)體器件210的源極電極3。
[0118]另一方面，當(dāng)施加到柵極電極的電壓小于第二半導(dǎo)體器件200的閾值時(shí)，第二半導(dǎo)體器件200被切換到關(guān)斷狀態(tài)。此時(shí)，即使第一半導(dǎo)體器件100處于導(dǎo)通狀態(tài)，第二半導(dǎo)體器件200的關(guān)斷狀態(tài)也使從漏極電極0流向源極電極3的電流中斷。
[0119]在半導(dǎo)體器件210中，施加到漏極電極0的電壓變成施加到第一半導(dǎo)體器件100的第一控制電極91的電壓應(yīng)力。通過(guò)應(yīng)用半導(dǎo)體器件110或半導(dǎo)體器件120作為第一半導(dǎo)體器件100，對(duì)于施加到第一控制電極91的電壓應(yīng)力實(shí)現(xiàn)了電流崩塌的減少。此外，通過(guò)應(yīng)用半導(dǎo)體器件110或半導(dǎo)體器件120作為第一半導(dǎo)體器件100，抑制了開(kāi)關(guān)損耗的增加。
[0120]如以上描述的，根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電流崩塌的抑制和開(kāi)關(guān)損耗的減少。
[0121]以上已經(jīng)參考示例描述了實(shí)施例。然而實(shí)施例不限于這些范例。更具體地，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在設(shè)計(jì)上適當(dāng)?shù)匦薷倪@些范例。只要這樣的修改包括實(shí)施例的特征，那么它們也被包括在實(shí)施例的范圍內(nèi)。以上范例中包括的部件及其布局、材料、條件、形狀、尺寸等并不限于圖示的那些范例，而能夠被適當(dāng)?shù)匦薷摹?br> [0122]在說(shuō)明書(shū)中，“氮化物半導(dǎo)體”包括化學(xué)方程式8。彡0彡1、0彡13彡1、0彡V彡1并且0+13 + 7彡1)的半導(dǎo)體的所有合成物，所述化學(xué)方程式的合成物比例0、13和V分別在所述范圍內(nèi)改變?！暗锇雽?dǎo)體”還包括除了以上記載的化學(xué)方程式中的叭氮)以外的V族元素、被添加用來(lái)控制各種特性(例如導(dǎo)電類(lèi)型等)的各種元素、以及非故意地包括的各種元素。
[0123]此外，只要技術(shù)上可行，能夠?qū)ㄔ谝陨蠈?shí)施例中的部件組合起來(lái)。只要這樣的組合包括實(shí)施例的特征，那么它們也被包括在實(shí)施例的范圍內(nèi)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在實(shí)施例的精神內(nèi)設(shè)想出各種修改和變型。應(yīng)當(dāng)理解這樣的修改和變型也被包括在實(shí)施例的范圍內(nèi)。
[0124]盡管已經(jīng)描述了特定的實(shí)施例，只通過(guò)范例呈現(xiàn)了這些實(shí)施例，并且這些實(shí)施例并不旨在對(duì)本發(fā)明的范圍做出限制。其實(shí)，可以以多種其他形式來(lái)體現(xiàn)本文描述的新穎的實(shí)施例；此外，可以在不脫離本發(fā)明的精神的情況下以本文描述的實(shí)施例的形式做出各種省略、替代和變化。所附權(quán)利要求及其等價(jià)體旨在覆蓋落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的這樣的形式或修改。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件，包括: 第一氮化物半導(dǎo)體層； 第二氮化物半導(dǎo)體層，其被設(shè)置在所述第一氮化物半導(dǎo)體層上，所述第二氮化物半導(dǎo)體層的帶隙不小于所述第一氮化物半導(dǎo)體層的帶隙； 第一電極，其被設(shè)置在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上； 第二電極，其被設(shè)置在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上并且與所述第一電極分開(kāi)； 第一絕緣膜，其被設(shè)置在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上； 第一控制電極，其被設(shè)置在所述第一電極與所述第二電極之間的所述第一絕緣膜上，所述第一控制電極包括: 第一邊，以及 與所述第一邊分開(kāi)的第二邊， 所述第一控制電極與所述第一電極之間的距離短于所述第一控制電極與所述第二電極之間的距離， 所述第一邊沿從所述第一電極朝向所述第二電極的第一方向設(shè)置在所述第二邊與所述第一電極之間； 第二絕緣膜，其被設(shè)置在所述第一控制電極與所述第一電極之間以及所述第一控制電極與所述第二電極之間；以及 導(dǎo)體，其被設(shè)置在所述第二絕緣膜上，所述導(dǎo)體包括: 第一部分，其具有沿所述第一方向的第一長(zhǎng)度，以及 第三邊，其沿所述第一方向位于所述第一部分與所述第一電極之間， 在第一區(qū)域處的電場(chǎng)強(qiáng)度基本等于在第二區(qū)域處的電場(chǎng)強(qiáng)度，所述第一區(qū)域當(dāng)被投影到與從所述第一氮化物半導(dǎo)體層朝向所述第二氮化物半導(dǎo)體層的第二方向垂直的平面上時(shí)，與所述第一邊重疊，所述第二區(qū)域當(dāng)被投影到所述平面上時(shí)，與所述第三邊重疊。
2.如權(quán)利要求1所述的器件，其中 第一電容形成在所述第一控制電極與所述第二氮化物半導(dǎo)體層之間， 第二電容形成在所述導(dǎo)體與所述第二氮化物半導(dǎo)體層之間，并且所述第一電容和所述第二電容的總和不小于所述第一電容的1.1倍并且不大于所述第一電容的1.4倍。
3.一種半導(dǎo)體器件，包括: 第一氮化物半導(dǎo)體層； 第二氮化物半導(dǎo)體層，其被設(shè)置在所述第一氮化物半導(dǎo)體層上，所述第二氮化物半導(dǎo)體層的帶隙不小于所述第一氮化物半導(dǎo)體層的帶隙； 第一電極，其被設(shè)置在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上； 第二電極，其被設(shè)置在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上并且與所述第一電極分開(kāi)； 第一絕緣膜，其被設(shè)置在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上； 第一控制電極，其被設(shè)置在所述第一電極與所述第二電極之間的所述第一絕緣膜上，所述第一控制電極包括: 第一邊，以及 與所述第一邊分開(kāi)的第二邊， 在所述第一控制電極與所述第二氮化物半導(dǎo)體層之間形成第一電容， 所述第一控制電極與所述第一電極之間的距離短于所述第一控制電極與所述第二電極之間的距離， 所述第一邊沿從所述第一電極朝向所述第二電極的第一方向設(shè)置在所述第二邊與所述第一電極之間； 第二絕緣膜，其被設(shè)置在所述第一控制電極與所述第一電極之間以及所述第一控制電極與所述第二電極之間；以及 導(dǎo)體，其被設(shè)置在所述第二絕緣膜上，所述導(dǎo)體包括具有沿所述第一方向的第一長(zhǎng)度的第一部分，在所述導(dǎo)體與所述第二氮化物半導(dǎo)體層之間形成第二電容，所述第一電容和所述第二電容的總和不小于所述第一電容的1.1倍且不大于所述第一電容的1.4倍。
4.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述導(dǎo)體包括第二部分，所述第二部分具有沿從所述第一控制電極朝向所述第二電極的方向的第二長(zhǎng)度。
5.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述第二絕緣膜的膜厚度是100納米或更大。
6.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述第一長(zhǎng)度是2微米或更小。
7.如權(quán)利要求4所述的器件，其中所述第一長(zhǎng)度短于所述第二長(zhǎng)度。
8.如權(quán)利要求1所述的器件，其中 所述第一氮化物半導(dǎo)體層包括AlwGa1HlnxN(O ^ w<l,0 ^ x ^ I,且0彡w+x彡I),并且 所述第二氮化物半導(dǎo)體層包括AlyGa1IzInzN(0〈y ^1,0^ z〈l,并且O彡y+z彡I)。
9.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述第一絕緣膜還包括設(shè)置在所述第一控制電極與所述第二絕緣膜之間的部分。
10.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述第一絕緣膜包括選自由Si02、Si3N4和Al2O3組成的組中的一個(gè)。
11.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述第二絕緣膜包括選自由SiN、S1N和S12組成的組中的一個(gè)。
12.如權(quán)利要求1所述的器件，還包括襯底， 所述第一氮化物半導(dǎo)體層被設(shè)置在所述襯底上。
13.如權(quán)利要求12所述的器件，其中所述襯底包括選自由硅、藍(lán)寶石、碳化硅、氮化鎵、氮化鋁和氧化鎵組成的組中的一個(gè)。
14.如權(quán)利要求12所述的器件，還包括中間層，其被設(shè)置在所述襯底與所述第一氮化物半導(dǎo)體層之間。
15.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述第一氮化物半導(dǎo)體層的厚度不小于0.1微米且不大于10微米。
16.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述第二氮化物半導(dǎo)體層的厚度不小于I納米且不大于50納米。
17.一種半導(dǎo)體器件，包括: 第一半導(dǎo)體器件；以及 第二半導(dǎo)體器件， 所述第一半導(dǎo)體器件包括第一氮化物半導(dǎo)體層、被設(shè)置在所述第一氮化物半導(dǎo)體層上的第二氮化物半導(dǎo)體層、被設(shè)置在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上的第一電極、被設(shè)置在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上并且與所述第一電極分開(kāi)的第二電極、被設(shè)置在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上的第一絕緣膜、被設(shè)置在所述第一電極與所述第二電極之間的所述第一絕緣膜上的第一控制電極、被設(shè)置在所述第一控制電極與所述第一電極之間和在所述第一控制電極與所述第二電極之間的第二絕緣膜、以及被設(shè)置在所述第二絕緣膜上的導(dǎo)體，所述第二氮化物半導(dǎo)體層的帶隙不小于所述第一氮化物半導(dǎo)體層的帶隙，所述第一控制電極包括第一邊和第二邊，所述第二邊與所述第一邊分開(kāi)，所述第一控制電極與所述第一電極之間的距離短于所述第一控制電極與所述第二電極之間的距離，所述第一邊沿從所述第一電極朝向所述第二電極的第一方向設(shè)置在所述第二邊與所述第一電極之間，所述導(dǎo)體包括第一部分和第三邊，所述第一部分具有沿所述第一方向的第一長(zhǎng)度，所述第三邊沿所述第一方向位于所述第一部分與所述第一電極之間，在第一區(qū)域處的電場(chǎng)強(qiáng)度基本等于在第二區(qū)域處的電場(chǎng)強(qiáng)度，所述第一區(qū)域當(dāng)被投影到與從所述第一氮化物半導(dǎo)體層朝向所述第二氮化物半導(dǎo)體層的第二方向垂直的平面上時(shí)，與所述第一邊重疊，所述第二區(qū)域當(dāng)被投影到所述平面上時(shí)，與所述第三邊重疊， 所述第二半導(dǎo)體器件包括第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一半導(dǎo)體區(qū)域、第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二半導(dǎo)體區(qū)域、所述第二導(dǎo)電類(lèi)型的第三半導(dǎo)體區(qū)域、第三電極、第四電極、被設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域上的第三絕緣膜、以及被設(shè)置在所述第三絕緣膜上的第二控制電極，所述第二半導(dǎo)體區(qū)域被設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域處，所述第三半導(dǎo)體區(qū)域被設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域處并且與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域分開(kāi)，所述第三電極電連接到所述第二半導(dǎo)體區(qū)域并且電連接到所述第一控制電極，所述第四電極電連接到所述第三半導(dǎo)體區(qū)域并且電連接到所述第一電極。
18.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其中 在所述第一控制電極與所述第二氮化物半導(dǎo)體層之間形成第一電容， 在所述導(dǎo)體與所述第二氮化物半導(dǎo)體層之間形成第二電容，并且第一電容和第二電容的總和不小于所述第一電容的1.1倍并且不大于所述第一電容的1.4倍。
19.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述第一半導(dǎo)體區(qū)域包括硅， 所述第二半導(dǎo)體區(qū)域包括硅；并且 所述第三半導(dǎo)體區(qū)域包括硅。
20.—種半導(dǎo)體器件，包括: 第一半導(dǎo)體器件；以及 第二半導(dǎo)體器件， 所述第一半導(dǎo)體器件包括第一氮化物半導(dǎo)體層、被設(shè)置在所述第一氮化物半導(dǎo)體層上的第二氮化物半導(dǎo)體層、被設(shè)置在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上的第一電極、被設(shè)置在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上并且與所述第一電極分開(kāi)的第二電極、被設(shè)置在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上的第一絕緣膜、被設(shè)置在所述第一電極與所述第二電極之間的所述第一絕緣膜上的第一控制電極、被設(shè)置在所述第一控制電極與所述第一電極之間和在所述第一控制電極與所述第二電極之間的第二絕緣膜、以及被設(shè)置在所述第二絕緣膜上的導(dǎo)體，所述第二氮化物半導(dǎo)體層的帶隙不小于所述第一氮化物半導(dǎo)體層的帶隙，所述第一控制電極包括第一邊和第二邊，所述第二邊與所述第一邊分開(kāi)，在所述第一控制電極與所述第二氮化物半導(dǎo)體層之間形成第一電容，所述第一控制電極與所述第一電極之間的距離短于所述第一控制電極與所述第二電極之間的距離，所述第一邊沿從所述第一電極朝向所述第二電極的第一方向設(shè)置在所述第二邊與所述第一電極之間，所述導(dǎo)體包括具有沿所述第一方向的第一長(zhǎng)度的第一部分，在所述導(dǎo)體與所述第二氮化物半導(dǎo)體層之間形成第二電容，所述第一電容和所述第二電容的總和不小于所述第一電容的1.1倍并且不大于所述第一電容的1.4倍，所述第二半導(dǎo)體器件包括第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一半導(dǎo)體區(qū)域、第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二半導(dǎo)體區(qū)域、所述第二導(dǎo)電類(lèi)型的第三半導(dǎo)體區(qū)域、第三電極、第四電極、被設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域上的第三絕緣膜、以及被設(shè)置在所述第三絕緣膜上的第二控制電極，所述第二半導(dǎo)體區(qū)域被設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域處，所述第三半導(dǎo)體區(qū)域被設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域處并且與所述第二半導(dǎo)體區(qū)域分開(kāi)，所述第三電極電連接到所述第二半導(dǎo)體區(qū)域并且電連接到所述第一控制電極，所述第四電極電連接到所述第三半導(dǎo)體區(qū)域并且電連接到所述第一電極。
【文檔編號(hào)】H01L27/04GK104425487SQ201410427680
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】齋藤尚史 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝