高電子遷移率晶體管及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高電子遷移率晶體管（HEMT）及其制造方法。HEMT可以包括：半導(dǎo)體層；具有開口的掩模層，在半導(dǎo)體層上；以及耗盡形成層，設(shè)置在半導(dǎo)體層的被開口暴露的部分上。耗盡形成層可以在半導(dǎo)體層的二維電子氣（2DEG）中形成耗盡區(qū)。凹陷區(qū)可以形成在半導(dǎo)體層中，掩模層的開口可以暴露凹陷區(qū)的至少一部分。掩模層可以覆蓋半導(dǎo)體層的上表面和凹陷區(qū)的內(nèi)側(cè)表面。或者，掩模層可以覆蓋半導(dǎo)體層的上表面、凹陷區(qū)的內(nèi)側(cè)表面、以及凹陷區(qū)的底表面的一部分。
【專利說明】高電子遷移率晶體管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法，更具體地，涉及高電子遷移率晶體管(HEMT)及制造HEMT的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]各種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(power conversion system)需要用于通過開/關(guān)轉(zhuǎn)換操作來控制電流的流動(dòng)的器件，也就是功率器件。在功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)的效率可以取決于功率器件的效率。
[0003]當(dāng)前商業(yè)化的功率器件主要是基于硅(Si)的功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。然而，由于硅的物理性質(zhì)以及制造工藝的限制，難以增大基于硅的功率器件的效率。為了克服以上限制，正在進(jìn)行通過應(yīng)用基于II1-V族的化合物半導(dǎo)體到功率器件來增加轉(zhuǎn)換效率的研究。關(guān)于這一點(diǎn)，使用化合物半導(dǎo)體的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的高電子遷移率晶體管(HEMT)已經(jīng)引起注意。
[0004]HEMT可以包括具有不同的電極化特性的半導(dǎo)體。在HEMT中，具有相對(duì)大的極化的半導(dǎo)體層可以在附著于該半導(dǎo)體層的另一半導(dǎo)體層中感生二維電子氣(2DEG)。2DEG中的電子遷移率可以非常高。然而，為了在各種電子器件中有效地使用HEMT，需要改善或調(diào)整HEMT的特性。具體地，需要改善或調(diào)整HEMT的導(dǎo)通電流水平、閾值電壓等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供具有優(yōu)良的操作特性的高電子遷移率晶體管(HEMT)。
[0006]本發(fā)明提供具有常閉特性和低溝道電阻的HEMT。
[0007]本發(fā)明提供具有低導(dǎo)通電阻的HEMT。
[0008]本發(fā)明提供其閾值電壓可易于調(diào)整的HEMT。
[0009]本發(fā)明提供制造HEMT的方法。
[0010]附加的方面將在隨后的描述中部分地闡述，并將由該描述而部分地清楚，或者可以通過本實(shí)施例的實(shí)踐而掌握。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種高電子遷移率晶體管(HEMT)包括:第一半導(dǎo)體層；第二半導(dǎo)體層，在第一半導(dǎo)體層中感生二維電子氣(2DEG);絕緣掩模層，設(shè)置在第二半導(dǎo)體層上，絕緣掩模層限定暴露第一半導(dǎo)體層的一部分和第二半導(dǎo)體層的一部分中的一個(gè)的開口 ；耗盡形成層，設(shè)置在第一半導(dǎo)體層的該部分和第二半導(dǎo)體層的該部分中的被所述開口暴露的一個(gè)上，耗盡形成層配置為在二維電子氣中形成耗盡區(qū)；柵極，設(shè)置在耗盡形成層上；以及源極和漏極，設(shè)置在第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層中的至少一個(gè)上，源極和漏極與所述柵極間隔開。
[0012]絕緣掩模層的一部分可以位于耗盡形成層的末端與第二半導(dǎo)體層之間，絕緣掩模層的另一部分可以位于耗盡形成層的另一末端與第二半導(dǎo)體層之間。
[0013]第二半導(dǎo)體層可以包括凹陷區(qū)。[0014]絕緣掩模層中的開口可以暴露凹陷區(qū)的至少一部分。
[0015]耗盡形成層可以設(shè)置在凹陷區(qū)上。
[0016]絕緣掩模層可以設(shè)置在第二半導(dǎo)體層的除了凹陷區(qū)之外的上表面上，凹陷區(qū)的底表面和內(nèi)側(cè)表面可以被絕緣掩模層中的開口暴露。
[0017]絕緣掩模層可以設(shè)置在第二半導(dǎo)體層的上表面以及凹陷區(qū)的內(nèi)側(cè)表面上，凹陷區(qū)的底表面可以被開口暴露。
[0018]絕緣掩模層可以設(shè)置在第二半導(dǎo)體層的上表面、凹陷區(qū)的內(nèi)側(cè)表面和凹陷區(qū)的部分底表面上，底表面的其余區(qū)域可以被開口暴露。凹陷區(qū)的底表面的被暴露其余區(qū)域可以是底表面的中心部分或鄰近于該中心部分的部分。
[0019]凹陷區(qū)可以形成至比第一半導(dǎo)體層與第二半導(dǎo)體層之間的界面淺的深度。凹陷區(qū)可以形成至一深度水平，在該深度水平處2DEG保持在第一與第二半導(dǎo)體層之間的界面上，2DEG的對(duì)應(yīng)于凹陷區(qū)的部分可以由于耗盡形成層而耗盡。在凹陷區(qū)下方的第二半導(dǎo)體層的厚度可以大于或等于約5nm。
[0020]凹陷區(qū)可以形成至第一半導(dǎo)體層與第二半導(dǎo)體層之間的界面。凹陷區(qū)的底表面的寬度可以小于或等于約0.5 μ m。
[0021]第一半導(dǎo)體層可以包括基于GaN的材料。
[0022]第二半導(dǎo)體層可以具有單層結(jié)構(gòu)和多層結(jié)構(gòu)中的一種，第二半導(dǎo)體層可以包括從包含鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)和硼(B)中的至少一種的氮化物中選擇的至少一種材料。
[0023]耗盡形成層可以包括P型半導(dǎo)體。
[0024]耗盡形成層可以包括用P型雜質(zhì)摻雜的區(qū)域。
[0025]耗盡形成層可以包括基于II1-V族的氮化物半導(dǎo)體。
[0026]HEMT還可以包括從柵極在絕緣掩模層上延伸的場板。
[0027]場板可以在柵極與漏極之間在絕緣掩模層上延伸。
[0028]HEMT可以是常閉器件。
[0029]HEMT可以用作功率器件。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種制造高電子遷移率晶體管(HEMT)的方法，該方法包括:形成第一半導(dǎo)體層；形成第二半導(dǎo)體層，該第二半導(dǎo)體層在第一半導(dǎo)體層中感生二維電子氣；在第二半導(dǎo)體層上形成絕緣掩模層，該絕緣掩模層具有暴露第一半導(dǎo)體層的一部分和第二半導(dǎo)體層的一部分中的一個(gè)的開口 ；在第一半導(dǎo)體層的該部分和第二半導(dǎo)體層的該部分中的被所述開口暴露的一個(gè)上形成耗盡形成層，該耗盡形成層配置為在二維電子氣中形成耗盡區(qū)；在耗盡形成層上形成柵極；以及在第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層中的至少一個(gè)上形成源極和漏極，源極和漏極與所述柵極間隔開。
[0031]絕緣掩模層的一部分可以位于耗盡形成層的末端與第二半導(dǎo)體層之間，絕緣掩模層的另一部分可以位于耗盡形成層的另一末端與第二半導(dǎo)體層之間。
[0032]該方法還可以包括在第二半導(dǎo)體層中形成凹陷區(qū)。
[0033]凹陷區(qū)的至少一部分可以被絕緣掩模層中的開口暴露。
[0034]耗盡形成層可以形成在凹陷區(qū)上。
[0035]絕緣掩模層可以形成在第二半導(dǎo)體層的除了凹陷區(qū)之外的上表面上，凹陷區(qū)的底表面和內(nèi)側(cè)表面可以被絕緣掩模層中的開口暴露。[0036]絕緣掩模層可以形成在第二半導(dǎo)體層的上表面和凹陷區(qū)的內(nèi)側(cè)表面上，凹陷區(qū)的底表面可以被絕緣掩模層中的開口暴露。
[0037]絕緣掩模層可以形成在第二半導(dǎo)體層的上表面、凹陷區(qū)的內(nèi)側(cè)表面以及凹陷區(qū)的部分底表面上，底表面的其余區(qū)域可以被開口暴露。凹陷區(qū)的底表面的被暴露的其余區(qū)域可以是底表面的中心部分或鄰近于該中心部分的部分。
[0038]凹陷區(qū)可以形成至比第一半導(dǎo)體層與第二半導(dǎo)體層之間的界面淺的深度。凹陷區(qū)可以形成至一深度水平，在該深度水平處2DEG保持在第一與第二半導(dǎo)體層之間的界面上，2DEG的對(duì)應(yīng)于凹陷區(qū)的部分可以由于耗盡形成層而耗盡。
[0039]凹陷區(qū)可以形成為暴露第一半導(dǎo)體層的一部分。
[0040]第一半導(dǎo)體層可以包括基于GaN的材料。
[0041]第二半導(dǎo)體層可以具有單層結(jié)構(gòu)和多層結(jié)構(gòu)中的一種，第二半導(dǎo)體層可以包括從包含鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)和硼(B)中的至少一種的氮化物中選擇的至少一種材料。
[0042]耗盡形成層可以包括P型半導(dǎo)體。
[0043]耗盡形成層可以包括用P型雜質(zhì)摻雜的區(qū)域。
[0044]耗盡形成層可以包括基于II1-V族的氮化物半導(dǎo)體。
[0045]該方法還可以包括形成從柵極在絕緣掩模層上延伸的場板。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種高電子遷移率晶體管(HEMT)，包括:第一半導(dǎo)體層；第二半導(dǎo)體層，在第一半導(dǎo)體層上，第二半導(dǎo)體層配置為在第一半導(dǎo)體層中感生二維電子氣；彼此間隔開的第一電極、第二電極和第三電極，在第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層的至少一個(gè)上；耗盡形成層，配置為在二維電子氣中形成耗盡區(qū)，該耗盡形成層在第二電極和第二半導(dǎo)體層之間；以及絕緣掩模層，限定開口，耗盡形成層的至少一部分延伸到該開口中。
[0047]第二半導(dǎo)體層的上表面可以限定凹陷區(qū)。
[0048]絕緣掩模層中的所述開口可以暴露第一半導(dǎo)體層的一部分和第二半導(dǎo)體層的一部分中的一個(gè)。
[0049]耗盡形成層可以在第二半導(dǎo)體層的凹陷區(qū)中。
[0050]絕緣掩模層可以覆蓋第二半導(dǎo)體層的在第二半導(dǎo)體層的凹陷區(qū)中的至少一個(gè)內(nèi)側(cè)表面。
[0051]第一半導(dǎo)體層可以包括基于II1-V族的化合物半導(dǎo)體。
[0052]第二半導(dǎo)體層可以包括基于II1-V族的化合物半導(dǎo)體，其具有與第一半導(dǎo)體層相比不同的極化特性、不同的能帶隙和不同的晶格常數(shù)中的至少一個(gè)。
[0053]該高電子遷移率晶體管還可以包括從第二電極延伸在絕緣掩模層上的場板，該場板與第一電極和第三電極間隔開。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0054]從以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述，這些和/或其它的方面將變得更加清楚且更易于理解，附圖中:
[0055]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高電子遷移率晶體管(HEMT)的截面圖；
[0056]圖2A是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的HEMT的截面圖；[0057]圖2B是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的HEMT的截面圖；
[0058]圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的HEMT的截面圖；
[0059]圖4A是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的HEMT的截面圖；
[0060]圖4B是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的HEMT的截面圖；
[0061]圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的HEMT的截面圖；
[0062]圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的HEMT的截面圖；
[0063]圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的HEMT的截面圖；
[0064]圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的HEMT的截面圖；
[0065]圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的HEMT的截面圖；
[0066]圖1OA至圖1OE是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的HEMT的制造方法的截面圖；
[0067]圖1lA和圖1lB是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的HEMT的制造方法的截面圖；
[0068]圖12A和圖12B是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的HEMT的制造方法的截面圖；
[0069]圖13A至圖13E是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的HEMT的制造方法的截面圖；
[0070]圖14是用于解釋根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的HEMT的制造方法的截面圖；
[0071]圖15是用于解釋根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的HEMT的制造方法的截面圖；
[0072]圖16A和圖16B是用于解釋根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的HEMT的操作方法的截面圖；
[0073]圖17A和圖17B是用于解釋根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的HEMT的操作方法的截面圖；以及
[0074]圖18A至圖18E是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的制造HEMT的方法的截面圖。【具體實(shí)施方式】
[0075]現(xiàn)在將參照附圖更充分地描述各種示例實(shí)施例，在附圖中示出了示例實(shí)施例。
[0076]將理解，當(dāng)一元件被稱為“連接到”或“耦接到”另一元件時(shí)，它可以直接連接到或耦接到另一元件，或者可以存在插入元件。相反，當(dāng)一元件被稱為“直接連接到”或者“直接耦接到”另一元件時(shí)，沒有插入元件存在。當(dāng)在這里使用時(shí)，術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)目的任何及所有組合。
[0077]將理解，盡管這里可以使用術(shù)語“第一”、“第二”等來描述各種元件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受到這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將一個(gè)元件、組件、區(qū)域、層或部分與另一元件、組件、區(qū)域、層或部分區(qū)別開。因此，以下討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分可以被稱為第二元件、組件、區(qū)域、層或部分而不背離示例實(shí)施例的教導(dǎo)。
[0078]為了便于描述，這里可以使用空間相對(duì)術(shù)語諸如“在...之下”、“在...下面”、“下”、“上面”、“上”等來描述如附圖所示的一個(gè)元件或特征與另一個(gè)(另一些)元件或特征的關(guān)系。將理解，空間相對(duì)術(shù)語旨在包括除附圖所示的取向之外器件在使用或操作中的不同的取向。例如，如果附圖中的器件被翻轉(zhuǎn)，被描述為“在”其他元件或特征“下面”或“之下”的元件將取向?yàn)樵谄渌蛱卣鳌吧厦妗薄Ｒ虼?，示范性術(shù)語“在...下面”可以包括之上和之下兩個(gè)取向。器件可以不同地取向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他的取向)，這里使用的空間相對(duì)描述符被相應(yīng)地解釋。
[0079]這里使用的術(shù)語僅是為了描述特定實(shí)施例的目的，而非旨在限制示例實(shí)施例。當(dāng)在這里使用時(shí)，單數(shù)形式“一”和“該”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另有指示。將進(jìn)一步理解，術(shù)語“包括”和/或“包含”當(dāng)在本說明書中使用時(shí)，指定存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但是不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組的存在或添加。
[0080]這里參照截面圖描述了示例實(shí)施例，這些截面圖是示例實(shí)施例的理想化實(shí)施例(及中間結(jié)構(gòu))的示意圖。這樣，由例如制造技術(shù)和/或公差引起的圖示形狀的偏離是可能發(fā)生的。因此，示例實(shí)施例不應(yīng)被解釋為限于這里示出的區(qū)域的特定形狀，而是包括由例如制造引起的形狀偏差。例如，示出為矩形的注入?yún)^(qū)域通常具有圓化或彎曲的特征和/或在其邊緣的注入濃度的梯度，而不是從注入?yún)^(qū)域至非注入?yún)^(qū)域的二元變化。類樣地，通過注入形成的掩埋區(qū)可以導(dǎo)致在掩埋區(qū)與通過其發(fā)生注入的表面之間的區(qū)域內(nèi)的一些注入。因此，附圖中示出的區(qū)域本質(zhì)上是示意性的，它們的形狀并非要示出器件的區(qū)域的實(shí)際形狀，并非旨在限制示例實(shí)施例的范圍。
[0081]除非另行定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)都具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所通常理解的同樣的含義。將進(jìn)一步理解的是，諸如通用詞典中所定義的術(shù)語，除非此處加以明確定義，否則應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域的語境中的含義相一致的含義，而不應(yīng)被解釋為理想化的或過度形式化的意義。當(dāng)在這里使用時(shí)，
術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)目的任何及所有組合。當(dāng)諸如“......中的至
少一個(gè)”的表述在一列兀件之前時(shí)，修改兀件的整個(gè)列表而不修改列表中的各個(gè)兀件。
[0082]在下文，將參照附圖詳細(xì)描述高電子遷移率晶體管(HEMT)及其制造方法。在附圖中，為了清晰夸大了層和區(qū)域的厚度。在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件，因此將省略它們的描述。
[0083]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的HEMT的截面圖。
[0084]參照?qǐng)D1，溝道層ClO可以設(shè)置在基板SUBlO上。基板SUBlO可以包括例如藍(lán)寶石、娃(Si)、碳化娃(SiC)、氮化鎵(GaN)、直接接合銅(direct-bonded copper,DBC)等。然而，形成基板SUBlO的材料的種類不限于此，而是可以不同地改變。溝道層ClO可以是半導(dǎo)體層。溝道層ClO可以包括基于II1-V族的化合物半導(dǎo)體。例如，溝道層ClO可以包括基于GaN的材料(例如GaN)。在這種情況下，溝道層ClO可以是未摻雜GaN層，但是在某些情況下可以是摻雜有一種或多種雜質(zhì)的GaN層。盡管在圖1中未示出，但是預(yù)定的緩沖層可以設(shè)置在基板SUBlO與溝道層ClO之間。緩沖層可以減小基板SUBlO與溝道層ClO之間的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)的差異。緩沖層可以減小(和/或防止)溝道層ClO的結(jié)晶性的惡化。緩沖層可以具有單層或多層結(jié)構(gòu)，包括從包含鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)和硼(B)中至少一種的氮化物中選擇出來的至少一種材料。更具體地，緩沖層可以具有單層或多層結(jié)構(gòu)，包括由AIN、GaN、AlGaN、InGaN、AlInN和AlGaInN組成的各種材料中的至少一種。在一些情形下，預(yù)定籽晶層(未示出)可以進(jìn)一步設(shè)置在基板SUBlO與緩沖層之間。籽晶層可以是用于生長緩沖層的基層。
[0085]溝道提供層CSlO可以設(shè)置在溝道層ClO上。溝道提供層CSlO可以是不同于溝道層ClO的半導(dǎo)體層。溝道提供層CSlO可以是在溝道層ClO中感生2維電子氣(2DEG)的層。2DEG可以形成在溝道層ClO的鄰近溝道層ClO與溝道提供層CSlO之間的界面的區(qū)域中。溝道提供層CSlO可以包括具有與溝道層ClO不同的極化特性和/或能帶隙和/或晶格常數(shù)的材料(半導(dǎo)體)。溝道提供層CSlO可以包括具有比溝道層ClO高的極化性和/或?qū)挼哪軒兜牟牧?半導(dǎo)體)。例如，溝道提供層CSlO可以具有單層或多層結(jié)構(gòu)，包括從包含Al、Ga、In、和B中至少一種的氮化物中選擇的至少一種材料。更具體地,溝道提供層CSlO可以具有單層或多層結(jié)構(gòu)，包括由AlGaN、AlInN, InGaN、AIN、AlInGaN等組成的各種材料中的至少一種。溝道提供層CSlO可以是未摻雜層，或者可以是摻雜有一種或多種雜質(zhì)的層。例如，溝道提供層CSlO可以用η型雜質(zhì)諸如硅摻雜，但是示例實(shí)施例不限于此。溝道提供層CSlO的厚度可以為幾十納米(nm)或者更小。例如，溝道提供層CSlO的厚度可以為約50nm或者更小。
[0086]凹陷區(qū)RlO可以形成在溝道提供層CSlO中。凹陷區(qū)RlO可以通過蝕刻溝道提供層CSlO的一部分至預(yù)定深度而形成。凹陷區(qū)RlO可以形成至比溝道層ClO與溝道提供層CSlO之間的界面淺的深度。在這種情況下，凹陷區(qū)RlO可以形成至一深度水平，在該深度水平處，2DEG可以保持在溝道層ClO與溝道提供層CSlO之間的界面處。例如，在凹陷區(qū)RlO下方的溝道提供層CSlO的厚度可以為約5nm或者更大。對(duì)應(yīng)于凹陷區(qū)RlO的2DEG區(qū)域可以被將在后面描述的耗盡形成層DPlO耗盡。
[0087]絕緣掩模層MlO可以設(shè)置在溝道提供層CSlO上。絕緣掩模層MlO可以由至少一種絕緣材料諸如硅氧化物、硅氮氧化物或硅氮化物形成，并可以具有單層或者多層結(jié)構(gòu)。凹陷區(qū)RlO的至少一部分可以不被絕緣掩模層MlO覆蓋。因此，絕緣掩模層MlO可以具有暴露凹陷區(qū)RlO的至少一部分的開口。例如，凹陷區(qū)RlO的底表面的大部分(除了底表面的相反兩端之外的區(qū)域)可以不被絕緣掩模MlO覆蓋。凹陷區(qū)RlO的內(nèi)側(cè)表面和溝道提供層CSlO的上表面可以被絕緣掩模層MlO覆蓋。
[0088]耗盡形成層DPlO可以形成在凹陷區(qū)RlO的不被絕緣掩模層MlO覆蓋的底表面上，也就是被絕緣掩模層MlO的開口暴露的溝道提供層CSlO上。耗盡形成層DPlO可以是從溝道提供層CSlO的沒有被絕緣掩模層MlO覆蓋的區(qū)域(B卩，凹陷區(qū)RlO的底表面)外延生長的層。可以防止耗盡形成層DPlO從被絕緣掩模層MlO覆蓋的溝道提供層CSlO生長。在這點(diǎn)上，絕緣掩模層MlO可以被稱作防止生長層。當(dāng)形成耗盡形成層DPlO時(shí)，凹陷區(qū)RlO的內(nèi)側(cè)表面和溝道提供層CSlO的整個(gè)上表面可以被絕緣掩模層MlO覆蓋，除了凹陷區(qū)RlO的底表面之外。因此，耗盡形成層DPlO可以僅從凹陷區(qū)RlO的底表面選擇性地生長。絕緣掩模層MlO的一部分可以位于耗盡形成層DPlO的末端與溝道提供層CSlO之間，絕緣掩模層MlO的另一部分可以位于耗盡形成層DPlO的另一末端與溝道提供層CSlO之間。
[0089]耗盡形成層DPlO可以在2DEG中形成耗盡區(qū)。在耗盡形成層DPlO下方的溝道提供層CSlO的能帶隙可以由于耗盡形成層DPlO而增加，因此，耗盡區(qū)可以對(duì)應(yīng)于耗盡形成層DPlO形成在溝道層ClO的2DEG中。因此，2DEG的對(duì)應(yīng)于耗盡形成層DPlO的部分可以不存在或者可以具有與其他部分不同的特性(電子密度等)。2DEG中斷的區(qū)域可以被稱作“斷開區(qū)”。由于該斷開區(qū)，本實(shí)施例的HEMT可以具有常閉特性。該斷開區(qū)可以通過凹陷區(qū)RlO上的耗盡形成層DPlO形成。
[0090]耗盡形成層DPlO可以是P型半導(dǎo)體層或者摻雜有P型雜質(zhì)的層(即，P摻雜層)。此外，耗盡形成層DPlO可以包括基于II1-V族的氮化物半導(dǎo)體。例如，耗盡形成層DPlO可以包括GaN、AlGaN、InN、AlInN、InGaN和AlInGaN中的至少一種，并可以摻雜有p型雜質(zhì)諸如鎂(Mg)。作為示例，耗盡形成層DPlO可以是p-GaN層或ρ-AlGaN層。在耗盡形成層DPlO下面的溝道提供層CSlO的能帶隙可以由于耗盡形成層DPlO而增加，從而在2DEG中形成斷開區(qū)。
[0091]柵電極GlO可以設(shè)置在耗盡形成層DPlO上。柵電極GlO可以由各種金屬或金屬化合物形成。柵電極GlO可以具有與耗盡形成層DPlO類似或相同的寬度?；蛘?，柵電極可以具有大于耗盡形成層DPlO的寬度。在這種情況下，柵電極GlO可以覆蓋耗盡形成層DPlO的側(cè)表面以及耗盡形成層DPlO的上表面。由于絕緣掩模層MlO覆蓋溝道提供層CSlO的上表面，所以即使當(dāng)柵電極GlO的寬度大于耗盡形成層DPlO的寬度時(shí)，也可以防止柵電極GlO與溝道提供層CSlO之間的電短路。
[0092]源電極SlO和漏電極DlO可以設(shè)置在溝道提供層CSlO上且在柵電極GlO的相反兩偵U。絕緣掩模層MlO可以不設(shè)置在源電極SlO與溝道提供層CSlO之間以及漏電極DlO與溝道提供層CSlO之間。也就是，部分的絕緣掩模層MlO可以被去除以暴露溝道提供層CS10，然后源電極SlO和漏電極DlO可以形成在暴露的溝道提供層CSlO上。源電極SlO和漏電極DlO可以電連接到2DEG。源電極SlO可以比漏電極DlO更靠近柵電極GlO。也就是，源電極SlO與柵電極GlO之間的距離可以小于漏電極DlO與柵電極GlO之間的距離。然而，這是示例，源電極SlO或漏電極DlO與柵電極GlO之間的相對(duì)距離可以改變。源電極SlO和漏電極DlO可以歐姆接觸溝道提供層CS10。在一些情形下，歐姆接觸層(未示出)可以進(jìn)一步設(shè)置在源電極SlO與溝道提供層CSlO之間以及漏電極DlO與溝道提供層CSlO之間。
[0093]源電極SlO和漏電極DlO可以具有插入到溝道提供層CSlO中或插入到溝道層ClO中的結(jié)構(gòu)。例如，溝道提供層CSlO和溝道層ClO被蝕刻(凹陷)，然后，源電極SlO和漏電極DlO可以形成在蝕刻區(qū)(凹陷區(qū))中。這里，蝕刻區(qū)(凹陷區(qū))的深度可以比2DEG深。因此，源電極SlO和漏電極DlO可以直接接觸2DEG的側(cè)表面。或者，在蝕刻溝道提供層CSlO的一部分至預(yù)定深度之后，可以形成源電極SlO和漏電極D10。也就是，在蝕刻溝道提供層CSlO的一部分至溝道層ClO與溝道提供層CSlO之間的界面或者蝕刻至比該界面淺的深度之后，源電極SlO和漏電極DlO可以形成在蝕刻區(qū)(凹陷區(qū))中?；蛘?，源電極SlO和漏電極DlO的構(gòu)造可以被不同地修改。
[0094]在本發(fā)明的實(shí)施例中，具有開口的絕緣掩模層MlO設(shè)置在溝道提供層CSlO上，然后，耗盡形成層DPlO可以從該開口選擇性地生長。因此，當(dāng)形成耗盡形成層DPlO時(shí)，溝道提供層CSlO的除了開口之外的其余區(qū)域可以被絕緣掩模層MlO保護(hù)。在這點(diǎn)上，可以防止在形成耗盡形成層DPlO時(shí)溝道提供層CSlO的損傷。如果通過在溝道提供層CSlO的整個(gè)表面上生長P型材料層而不使用絕緣掩模層MlO并圖案化該P(yáng)型材料層而形成耗盡形成層，則溝道提供層CSlO會(huì)在圖案化工藝期間被損傷，從而劣化2DEG的特性并增大溝道電阻。因此，HEMT的性能會(huì)退化，例如，HEMT的導(dǎo)通電阻會(huì)增大。然而，根據(jù)本實(shí)施例，可以防止以上問題，可以實(shí)現(xiàn)具有低導(dǎo)通電阻的性能優(yōu)良的HEMT。
[0095]此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，2DEG中的斷開區(qū)的寬度可以根據(jù)絕緣掩模層MlO的開口的寬度來調(diào)整。也就是，2DEG的斷開區(qū)的寬度可以由耗盡形成層DPlO與溝道提供層CSlO在開口中彼此接觸的區(qū)域的寬度來確定。因此，當(dāng)開口的寬度減小時(shí)，2DEG中的斷開區(qū)的寬度也可以被減小。也就是，2DEG中的斷開區(qū)的寬度可以容易地減小。隨著斷開區(qū)的寬度減小，HEMT的導(dǎo)通電阻可以減小，開關(guān)速度可以增加。因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過減小斷開區(qū)的寬度，HEMT的導(dǎo)通電阻可以容易地減小，開關(guān)速度可以增加。[0096]此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，HEMT的閾值電壓可以根據(jù)溝道提供層CSlO的厚度和耗盡形成層DPlO的摻雜濃度而容易地調(diào)整。
[0097]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，圖1中的凹陷區(qū)RlO的沒有被絕緣掩模層MlO覆蓋的底表面可以被如圖2A所示的絕緣掩模層Mll或如圖2B所示的絕緣掩模層Ml部分地覆蓋。圖2A和圖2B示出根據(jù)示例實(shí)施例的HEMT結(jié)構(gòu)，其中圖1的絕緣掩模層MlO和耗盡形成層DPlO被修改。
[0098]參照?qǐng)D2A，絕緣掩模層Mll可以具有延伸結(jié)構(gòu)以覆蓋凹陷區(qū)RlO中的底表面的相反兩端部(外部)。因此，絕緣掩模層Mll可以覆蓋凹陷區(qū)RlO的底表面的一些部分(相反的兩端部)、凹陷區(qū)RlO的內(nèi)側(cè)表面和溝道提供層CSlO的上表面。凹陷區(qū)RlO中的底表面的中心部分或鄰近于中心部分的部分可以不被絕緣掩模層Mll覆蓋且可以被暴露。當(dāng)絕緣掩模層Mll的覆蓋凹陷區(qū)RlO的底表面的相反兩端部的部分被表示為“延伸部分”時(shí)，該延伸部分可以在平行于設(shè)置在溝道提供層CSlO的上表面上的絕緣掩模層Mll的方向上延伸。溝道提供層CSlO的暴露部分的尺寸可以通過延伸部分減小。也就是，凹陷區(qū)RlO的沒有被絕緣掩模層Mll覆蓋的暴露區(qū)比圖1的小。換句話說，絕緣掩模層Mll中的開口的寬度小于圖1的絕緣掩模層MlO中的開口的寬度。因此，溝道提供層CSlO與耗盡形成層DPll之間的接觸區(qū)的寬度減小，因此，由于耗盡形成層DPll引起的2DEG的中斷區(qū)(S卩，斷開區(qū))的寬度可以減小。隨著斷開區(qū)的寬度減小，HEMT的導(dǎo)通電阻可以減小，開關(guān)速度可以增加。因此，根據(jù)本實(shí)施例的HEMT的導(dǎo)通電阻可以比圖1所示的HEMT小，并且開關(guān)速度可以比圖1所示的HEMT快。因此，圖2A所示的結(jié)構(gòu)可以有利于改善HEMT的性能。
[0099]參照?qǐng)D2B，絕緣掩模層Ml可以類似于圖2A中的絕緣掩模層Mll，除了絕緣掩模層Ml可以限定暴露溝道提供層CSlO的多于一個(gè)的開口。
[0100]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，絕緣掩模層MlO可以不覆蓋圖1中的凹陷區(qū)RlO的內(nèi)側(cè)表面。也就是，絕緣掩模層MlO可以不覆蓋凹陷區(qū)RlO的底表面和內(nèi)側(cè)表面，但是可以設(shè)置在溝道提供層CSlO的除了凹陷區(qū)RlO之外的上表面上。此示例在圖3中示出。圖3示出其中圖1的絕緣掩模層MlO和耗盡形成層DPlO被修改的結(jié)構(gòu)。
[0101]參照?qǐng)D3，絕緣掩模層M12設(shè)置在溝道提供層CSlO的除了凹陷區(qū)RlO之外的上表面上。然而，絕緣掩模層M12可以不設(shè)置在源電極SlO與溝道提供層CSlO之間以及漏電極DlO與溝道提供層CSlO之間。在這種情況下，耗盡形成層DP12可以從凹陷區(qū)RlO的底表面和內(nèi)側(cè)表面生長。除了絕緣掩模層M12和耗盡形成層DP12的形狀之外，其余結(jié)構(gòu)可以與圖1相同或類似。
[0102]在圖1至圖3所示的結(jié)構(gòu)中，凹陷區(qū)RlO形成至比溝道層ClO與溝道提供層CSlO之間的界面淺的深度，然而凹陷區(qū)RlO的深度可以改變。例如，凹陷區(qū)RlO可以形成至溝道層ClO與溝道提供層CSlO之間的界面。圖4A至圖6示出該示例。圖4A至圖6示出其中圖1至圖3的凹陷區(qū)RlO分別被形成至溝道層ClO與溝道提供層CSlO之間的界面的情形。
[0103]參照?qǐng)D4A，凹陷區(qū)R20形成至溝道層C20與溝道提供層CS20之間的界面，絕緣掩模層M20覆蓋凹陷區(qū)R20的內(nèi)側(cè)表面和溝道提供層CS20的上表面。耗盡形成層DP20可以從凹陷區(qū)R20的底表面生長。斷開區(qū)可以存在于對(duì)應(yīng)于凹陷區(qū)R20的2DEG中。
[0104]參照?qǐng)D4B，根據(jù)實(shí)施例的HEMT可以類似于圖4A中示出的HEMT，除了圖4B中的絕緣掩模層M2限定暴露溝道提供層CS20的多個(gè)開口之外。耗盡形成層DP2可以延伸到由絕緣掩模層M2限定的開口中。
[0105]參照?qǐng)D5，凹陷區(qū)R20形成至溝道層C20與溝道提供層CS20之間的界面，絕緣掩模層M21覆蓋凹陷區(qū)R20的底表面的一部分(相反的兩端部)、凹陷區(qū)R20的內(nèi)側(cè)表面以及溝道提供層CS20的上表面。凹陷區(qū)R20的底表面的中心部分或鄰近于中心部分的區(qū)域可以不被絕緣掩模層M21覆蓋。絕緣掩模層M21可以類似于圖2的絕緣掩模層Mil。耗盡形成層DP21可以從凹陷區(qū)R20的底表面的暴露部分(溝道層的暴露部分)生長。斷開區(qū)可以存在于對(duì)應(yīng)于凹陷區(qū)R20的2DEG中。
[0106]參照?qǐng)D6，凹陷區(qū)R20形成至溝道層C20與溝道提供層CS20之間的界面，絕緣掩模層M22覆蓋溝道提供層CS20的除了凹陷區(qū)R20之外的上表面。絕緣掩模層M22類似于圖3的絕緣掩模層M12。耗盡形成層DP22可以從凹陷區(qū)R20的底表面和內(nèi)側(cè)表面生長。
[0107]在圖4A至圖6中，附圖標(biāo)記SUB20、G20、S20和D20分別表示基板、柵電極、源電極和漏電極，它們分別對(duì)應(yīng)于圖1所示的基板SUBlO、柵電極GlO、源電極SlO和漏電極DlO，因此不提供其描述。
[0108]在圖4A至圖6所示的實(shí)施例中，由于凹陷區(qū)R20形成至溝道層C20與溝道提供層CS20之間的界面，所以2DEG中的斷開區(qū)可以由于凹陷區(qū)R20形成。也就是，由于在凹陷區(qū)R20中不存在溝道層C20與溝道提供層CS20之間的界面，所以2DEG可以不形成在凹陷區(qū)R20中。耗盡形成層DP20、DP2、DP21或DP22可以增加斷開區(qū)的寬度。具體地，在圖4A和圖6所示的實(shí)施例中，斷開區(qū)的寬度可以被耗盡形成層DP20或DP22增加。在圖5的實(shí)施例中，由于絕緣掩模層M21中的開口的寬度窄，所以由于耗盡形成層DP21而增加2DEG中的斷開區(qū)的寬度的效果可以是小的。因此，根據(jù)圖5的實(shí)施例的斷開區(qū)的寬度可以比圖4A和圖6的小。
[0109]由于在圖4A至圖6所示的實(shí)施例中，2DEG中的斷開區(qū)的寬度可以取決于凹陷區(qū)R20的下端部的寬度，所以凹陷區(qū)R20的寬度可以減小以減小HEMT的導(dǎo)通電阻。因此，凹陷區(qū)R20的寬度(下端部的寬度)可以減小至約0.5 μ m或更小。隨著凹陷區(qū)R20的寬度減小，2DEG中的斷開區(qū)的寬度可以減小，HEMT的導(dǎo)通電阻可以降低，開關(guān)速度可以變得更快。
[0110]另外，由于在圖4A、圖4B和圖5的實(shí)施例中，耗盡形成層DP20、DP2和DP21僅從溝道層C20的暴露部分生長，所以耗盡形成層DP20、DP2和DP21的結(jié)晶性可以得到改善。具體地，如果耗盡形成層DP20、DP2和DP21由與溝道層C20相同的材料形成，則耗盡形成層D20、DP2和D21的結(jié)晶性可以改善。例如，如果溝道層C20是GaN層，則當(dāng)耗盡形成層DP20、DP2和DP21形成為P-GaN層時(shí)，可以獲得具有優(yōu)良的結(jié)晶性的耗盡形成層DP20、DP2和DP21。
[0111]在圖1至圖6中，形成凹陷區(qū)RlO或R20，形成暴露凹陷區(qū)RlO或R20的至少一部分的絕緣掩模層M10-M12、M1或M2、M20-M22，然后，在凹陷區(qū)RlO或R20的暴露部分上形成耗盡形成層DP1、DP10-DP12或DP2、DP20-DP22。然而，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，可以不形成凹陷區(qū)RlO或R20，如圖7所示。
[0112]參照?qǐng)D7，溝道層C30可以設(shè)置在基板SUB30上，在溝道層C30中感生2DEG的溝道提供層CS30可以設(shè)置在溝道層C30上。具有暴露溝道提供層CS30的一部分的開口的絕緣掩模層M30可以設(shè)置在溝道提供層CS30上。耗盡形成層DP30可以設(shè)置在溝道提供層CS30的暴露部分上，該暴露部分被絕緣掩模層M30的開口暴露。當(dāng)形成耗盡形成層DP30時(shí)，溝道提供層CS30的除了形成耗盡形成層DP30的區(qū)域(即，開口)之外的區(qū)域(上表面)可以被絕緣掩模層M30覆蓋。因此，耗盡形成層DP30可以僅從開口選擇性地生長。絕緣掩模層M30的一部分可以位于耗盡形成層DP30的端部與溝道提供層CS30之間，絕緣掩模層M30的另一部分可以位于耗盡形成層DP30的另一末端與溝道提供層CS30之間。也就是，耗盡形成層DP30的一末端可以在絕緣掩模層M30上延伸，耗盡形成層DP30的另一末端可以在絕緣掩模層M30上延伸。柵電極G30可以設(shè)置在耗盡形成層DP30上，源電極S30和漏電極D30可以設(shè)置在柵電極G30的相反兩側(cè)。絕緣掩模層M30的一部分可以被去除以暴露溝道提供層CS30，然后，源電極S30和漏電極D30可以設(shè)置在溝道提供層CS30的暴露部分上。
[0113]在圖7的實(shí)施例中，斷開區(qū)可以通過耗盡形成層DP30在2DEG中形成。為此，溝道提供層CS30的厚度可以是薄的。也就是，溝道提供層CS30的厚度可以為約15nm或更小，例如約10到15nm。當(dāng)溝道提供層CS30具有相對(duì)薄的厚度時(shí)，對(duì)應(yīng)于耗盡形成層DP30的2DEG可以被耗盡形成層DP30耗盡而不形成凹陷區(qū)。也就是，斷開區(qū)可以通過耗盡形成層DP30在2DEG中形成。
[0114]圖1至圖7所示的結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步包括從柵電極G10、G20和G30延伸的場板，如圖8和圖9所示。圖8和圖9分別示出在圖1和圖4A的HEMT中額外形成場板FlO和F20。
[0115]參照?qǐng)D8和圖9，可以進(jìn)一步形成從柵電極GlO和G20延伸的場板FlO和F20。場板FlO和F20可以在柵電極GlO和G20與漏電極DlO和D20之間的絕緣掩模層MlO和M20上延伸(延伸到絕緣掩模層MlO和M20上)。場板FlO和F20可以分散柵電極GlO和G20與漏電極DlO和D20之間的電場。更具體地，在圖1和圖4A所示的結(jié)構(gòu)中，電場和電壓可以集中在溝道層ClO和C20的對(duì)應(yīng)于柵電極GlO和G20在漏極側(cè)的邊緣的部分上。然而，如圖8和圖9所示，當(dāng)形成場板FlO和F20時(shí)，可以減小電場和電壓的集中，因此，可以抑制擊穿問題并可以改善耐受電壓性能。
[0116]圖1OA至圖1OE是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造HEMT的方法的截面圖。
[0117]參照?qǐng)D10A，溝道層200可以形成在基板100上?；?00可以包括例如藍(lán)寶石、S1、SiC、GaN、直接接合銅(DBC)等。然而，基板100不限于此，而是可以被不同地改變。溝道層200可以是半導(dǎo)體層。溝道層200可以包括基于II1-V族的化合物半導(dǎo)體。例如，溝道層200可以包括基于GaN的材料(例如GaN)。在這種情況下，溝道層200可以是未摻雜的GaN層，在某些情形下可以是摻雜有預(yù)定雜質(zhì)的GaN層。盡管在附圖中沒有示出，但是預(yù)定緩沖層可以進(jìn)一步形成在基板100與溝道層200之間?？梢孕纬删彌_層以減小基板100與溝道層200之間的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)的差異，從而防止溝道層100的結(jié)晶性降低。緩沖層可以具有單層或多層結(jié)構(gòu)，包括從包含Al、Ga、In和B中的至少一種的氮化物中選擇的至少一種材料。更具體地，緩沖層可以形成為具有單層或多層結(jié)構(gòu)，包括由AIN、GaN、AlGaN、InGaN、AlInN和AlGaInN組成的各種材料中的至少一種。如果必要的話，籽晶層(未示出)可以進(jìn)一步形成在基板100與緩沖層之間。籽晶層可以是用于生長緩沖層的基層。
[0118]溝道提供層300可以形成在溝道層200上。溝道提供層300可以由不同于溝道層200的半導(dǎo)體形成。溝道提供層300可以是在溝道層200中感生2維電子氣(2DEG)的層。2DEG可以形成在溝道層200與溝道提供層300之間的界面以下的溝道層200中。溝道提供層300可以由具有與溝道層200不同的極化特性和/或能帶隙和/或晶格常數(shù)的材料(半導(dǎo)體)形成。溝道提供層300可以由具有比溝道層200高的極化性和/或?qū)挼哪軒兜牟牧?半導(dǎo)體)形成。例如，溝道提供層300可以形成為具有單層或多層結(jié)構(gòu)，包括從包含Al、Ga、In、和B的至少一種的氮化物中選擇的至少一種材料。更具體地,溝道提供層300可以具有單層或多層結(jié)構(gòu)，包括由AlGaN、AlInN, InGaN、AIN、AlInGaN組成的各種材料中的至少一種。溝道提供層300可以是未摻雜層，或者可以是摻雜有預(yù)定雜質(zhì)的層。溝道提供層300可以形成至幾十nm或更小的厚度,例如約50nm或更小。
[0119]參照?qǐng)D10B，溝道提供層300的一部分可以被蝕刻以形成凹陷區(qū)R1。凹陷區(qū)Rl可以形成至比溝道層200與溝道提供層300之間的界面淺的深度。這里，凹陷區(qū)Rl可以形成至可保持相應(yīng)的2DEG的深度。如果凹陷區(qū)Rl形成至過深的深度，對(duì)應(yīng)于凹陷區(qū)Rl的2DEG會(huì)被去除。在本實(shí)施例中，凹陷區(qū)Rl可以形成至一深度，在該深度，對(duì)應(yīng)于凹陷區(qū)Rl的2DEG可以不被去除。例如，如果約5nm或更大厚度的溝道提供層300保留在凹陷區(qū)Rl下面，則對(duì)應(yīng)于凹陷區(qū)Rl的2DEG可以保留在凹陷區(qū)Rl中。
[0120]參照?qǐng)D10C，絕緣掩模層400可以形成在溝道提供層300上，絕緣掩模層400具有暴露凹陷區(qū)Rl的至少一部分的開口。絕緣掩模層400可以由絕緣材料諸如硅氧化物、硅氮氧化物或者硅氮化物形成，并可以具有單層或者多層結(jié)構(gòu)。絕緣掩模層400可以覆蓋凹陷區(qū)Rl的內(nèi)側(cè)表面和溝道提供層300的上表面。凹陷區(qū)Rl的底表面的大部分(除了底表面的相反兩端之外的其余區(qū)域)可以不被絕緣掩模層400覆蓋。預(yù)定的絕緣材料層可以形成在包括凹陷區(qū)Rl的溝道提供層300的整個(gè)表面上，然后絕緣材料層的形成在凹陷區(qū)Rl的底表面上的部分可以被去除以形成絕緣掩模層400。然而，上述方法是形成絕緣掩模層400的示例，圖1OC所示的絕緣掩模層400可以以各種方式形成。
[0121]參照?qǐng)D10D，耗盡形成層500可以選擇性地形成在凹陷區(qū)Rl的沒有被絕緣掩模層400覆蓋的底表面上。耗盡形成層500可以以外延生長方法形成。在耗盡形成層500下面的溝道提供層300的能帶隙可以由于耗盡形成層500而增加，因此，耗盡區(qū)可以形成在溝道提供層300的對(duì)應(yīng)于耗盡形成層500的部分中的2DEG中。因此，2DEG的對(duì)應(yīng)于耗盡形成層500的部分可以斷開。或者，對(duì)應(yīng)于耗盡形成層500的2DEG部分可以具有與其他部分不同的特性。在本實(shí)施例中，斷開區(qū)由于耗盡形成層500而形成在2DEG中。耗盡形成層500可以形成為P型半導(dǎo)體層或摻雜有P型雜質(zhì)的層(即，P摻雜層)。此外，耗盡形成層500可以包括基于II1-V族的氮化物半導(dǎo)體。例如，耗盡形成層500可以包括GaN、AlGaN、InN、AlInN、InGaN和AlInGaN中的至少一種，并可以包括p型雜質(zhì)諸如Mg。更具體地，耗盡形成層500可以形成為P-GaN層或P-AlGaN層。
[0122]參照?qǐng)D10E，柵電極600可以形成在耗盡形成層500上。柵電極600可以由各種金屬或金屬化合物形成。源電極700A和漏電極700B可以形成在柵電極600的相反兩側(cè)。在通過去除絕緣掩模層400的一部分而暴露溝道提供層30之后，源電極700A和漏電極700B可以形成在暴露的溝道提供層300上。源電極700A可以比漏電極700B更靠近柵電極600。換句話說，源電極700A與柵電極600之間的距離可以小于漏電極700B與柵電極600之間的距離。然而，本發(fā)明不限于此，源電極700A和漏電極700B與柵電極600之間的相對(duì)距離可以改變。源電極700A和漏電極700B可以與溝道提供層300形成歐姆接觸。如果必要的話，歐姆接觸層(未示出)可以進(jìn)一步形成在源電極700A與溝道提供層300之間以及漏電極700B與溝道提供層300之間。
[0123]源電極700A和漏電極700B可以插入到溝道提供層300或溝道層200中。例如，溝道提供層300和溝道層200的某些部分被蝕刻(凹陷)，然后，源電極700A和漏電極700B可以形成在蝕刻區(qū)(凹陷區(qū))上。這里，蝕刻區(qū)(凹陷區(qū))的深度可以比2DEG的深度深。因此，源電極700A和漏電極700B可以直接接觸2DEG的側(cè)表面?；蛘?，在蝕刻溝道提供層300的一部分至預(yù)定深度之后，可以形成源電極700A和漏電極700B。也就是，在蝕刻溝道提供層300的一部分至溝道層200與溝道提供層300之間的界面或者蝕刻至比該界面淺的深度之后，源電極700A和漏電極700B可以形成在蝕刻區(qū)(凹陷區(qū))上?；蛘?，源電極700A和漏電極700B的構(gòu)造可以被不同地修改。
[0124]根據(jù)本實(shí)施例，具有開口的絕緣掩模層400設(shè)置在溝道提供層300上，然后，耗盡形成層500可以從該開口選擇性地生長。因此，當(dāng)形成耗盡形成層500時(shí)，溝道提供層300的除了開口之外的整個(gè)區(qū)域可以被絕緣掩模層400保護(hù)。關(guān)于這一點(diǎn)，當(dāng)形成耗盡形成層500時(shí)，可以防止溝道提供層300的損傷。如果通過在溝道提供層300的整個(gè)表面上生長P型材料層并圖案化該P(yáng)型材料層而形成耗盡形成層而不使用絕緣掩模層400，則溝道提供層300會(huì)在圖案化工藝期間被損傷，從而劣化2DEG的特性并增大溝道電阻。因此，HEMT的性能會(huì)退化，例如HEMT的導(dǎo)通電阻會(huì)增加。然而，根據(jù)本實(shí)施例，可以解決以上問題，可以實(shí)現(xiàn)具有低導(dǎo)通電阻的性能優(yōu)良的HEMT。
[0125]此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，2DEG的斷開區(qū)的寬度可以根據(jù)絕緣掩模層400的開口的寬度來調(diào)整。也就是，2DEG的斷開區(qū)的寬度可以根據(jù)耗盡形成層500與溝道提供層300在開口中彼此接觸的區(qū)域的寬度來確定。因此，2DEG中的斷開區(qū)的寬度可以通過減小開口的寬度而減小。也就是，2DEG中的斷開區(qū)的寬度可以容易地減小。隨著斷開區(qū)的寬度減小，HEMT的導(dǎo)通電阻可以減小，開關(guān)速度可以增加。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過減小斷開區(qū)的寬度，HEMT的導(dǎo)通電阻可以容易地減小，開關(guān)速度可以容易地增加。
[0126]此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以通過調(diào)整溝道提供層300的厚度以及溝道提供層300和耗盡形成層500的摻雜濃度而容易地控制HEMT的閾值電壓。
[0127]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，可以在圖1OC的工藝中修改絕緣掩模層400。例如，絕緣掩模層400可以被改變從而進(jìn)一步覆蓋凹陷區(qū)Rl的底表面，如圖1lA所示。在下文，將參照?qǐng)D1lA和圖1lB描述根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的制造HEMT的方法。
[0128]參照?qǐng)D11A，絕緣掩模層401可以延伸從而覆蓋凹陷區(qū)Rl的底表面的相反兩端部(外部)。因此，絕緣掩模層401可以覆蓋凹陷區(qū)Rl的底表面的一部分(相反的兩端部)、凹陷區(qū)Rl的內(nèi)側(cè)表面以及溝道提供層300的上表面。沒有被絕緣掩模層401覆蓋的暴露區(qū)可以是凹陷區(qū)Rl的底表面的中心部分或與其相鄰的區(qū)域。凹陷區(qū)Rl的沒有被絕緣掩模層401覆蓋的暴露區(qū)比圖1OC的小。也就是，絕緣掩模層401中的開口的寬度小于圖1OC所示的絕緣掩模層400的開口的寬度。
[0129]參照?qǐng)D11B，耗盡形成層501可以從凹陷區(qū)Rl的底表面的沒有被絕緣掩模層401覆蓋的部分(中心或相鄰的部分)生長。然后，柵電極600可以形成在耗盡形成層501上，源電極700A和漏電極700B可以形成在柵電極600的相反兩側(cè)。
[0130]圖1lB中的耗盡形成層501與溝道提供層300之間的接觸區(qū)的寬度比圖1OE的小。因此，由于耗盡形成層501導(dǎo)致的2DEG的中斷區(qū)(B卩，斷開區(qū))的寬度比IOE的小。隨著斷開區(qū)的寬度減小，HEMT的導(dǎo)通電阻可以減小，開關(guān)速度可以增加。因此，根據(jù)本實(shí)施例的HEMT的導(dǎo)通電阻可以比圖1OE的低，根據(jù)本實(shí)施例的開關(guān)速度可以比圖1OE的快。
[0131]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在圖1OC所示的工藝中，絕緣掩模層400可以不覆蓋凹陷區(qū)Rl的內(nèi)側(cè)表面。也就是，絕緣掩模層400可以僅形成在溝道提供層300的除了凹陷區(qū)Rl之外的上表面上，而不覆蓋凹陷區(qū)Rl的底表面和內(nèi)側(cè)表面，如圖12A所示。在下文，將參照?qǐng)D12A和圖12B描述根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的HEMT的制造方法。
[0132]參照?qǐng)D12A，絕緣掩模層402可以形成在溝道提供層300的除了凹陷區(qū)Rl之外的上表面上。凹陷區(qū)Rl的底表面和內(nèi)側(cè)表面可以不被絕緣掩模層402覆蓋,而是可以被暴露。
[0133]參照?qǐng)D12B，耗盡形成層502可以從凹陷區(qū)Rl的底表面和內(nèi)側(cè)表面生長。耗盡形成層502的兩端可以在絕緣掩模層402上延伸(延伸到絕緣掩模層402上)。因此，絕緣掩模層402的一部分可以位于耗盡形成層502的末端與溝道提供層300之間，絕緣掩模層402的另一部分可以位于耗盡形成層502的另一末端與溝道提供層300之間。然后，柵電極600可以形成在耗盡形成層502上，源電極700A和漏電極700B可以形成在柵電極600的相反兩側(cè)。
[0134]在圖1OA至圖10E、圖1lA和圖1lB以及圖12A和圖12B所示的制造方法中，凹陷區(qū)Rl形成至比溝道層200與溝道提供層300之間的界面淺的深度；然而，該深度可以改變。例如，凹陷區(qū)Rl可以形成至溝道層200與溝道提供層300之間的界面。這將參照?qǐng)D13A至圖13E描述。
[0135]參照?qǐng)D13A，溝道層210和溝道提供層310可以順序形成在基板110上。基板110、溝道層210和溝道提供層310可以分別與圖1OA所示的基板100、溝道層200和溝道提供層300類似或相同。雖然沒有在圖13A中示出，但是預(yù)定的緩沖層可以進(jìn)一步形成在基板110與溝道層210之間。緩沖層可以與參照?qǐng)D1OA所述的緩沖層相同或類似。
[0136]參照?qǐng)D13B，溝道提供層310的一部分可以被蝕刻以形成凹陷區(qū)R2。凹陷區(qū)R2可以形成至溝道層210與溝道提供層310之間的界面。在此情形下，由于在凹陷區(qū)R2中沒有溝道提供層310，所以2DEG可以不形成在對(duì)應(yīng)于凹陷區(qū)R2的區(qū)域中。也就是，2DEG的斷開區(qū)可以形成在溝道層210的對(duì)應(yīng)于凹陷區(qū)R2的部分中。
[0137]參照?qǐng)D13C，絕緣掩模層410可以形成在溝道提供層310上，絕緣掩模層410具有暴露凹陷區(qū)R2的至少一部分的開口。絕緣掩模層410可以覆蓋凹陷區(qū)R2的內(nèi)側(cè)表面和溝道提供層310的上表面。凹陷區(qū)R2的底表面的大部分(除了底表面的相反兩端之外的其余區(qū)域)可以不被絕緣掩模層410覆蓋。
[0138]參照?qǐng)D13D，耗盡形成層510可以形成在凹陷區(qū)R2的底表面上。2DEG的中斷區(qū)(即，斷開區(qū))可以被耗盡形成層510加寬。也就是，在耗盡形成層510周圍的溝道提供層310的能帶隙可以由于耗盡形成層510而增加，2DEG的斷開區(qū)的寬度可以增大。耗盡形成層510可以由與圖1OD的耗盡形成層500類似的材料以類似的方式形成。也就是，耗盡形成層510可以形成為P型半導(dǎo)體層或摻雜有P型雜質(zhì)的層(S卩，P摻雜層)。然而，在圖13D中，耗盡形成層510可以由與溝道層210相同種類的材料形成，而圖1OD中的耗盡形成層500可以由與溝道提供層300相同種類的材料形成。
[0139]參照?qǐng)D13E，柵電極610可以形成在耗盡形成層510上。源電極7IOA和漏電極7IOB可以形成在柵電極610的相反兩側(cè)。源電極710A和漏電極710B可以接觸溝道提供層310。柵電極610、源電極710A和漏電極710B的材料、形成方法和變形可以與參照?qǐng)D1OE所述的類似。
[0140]在圖13A至圖13E的實(shí)施例中，2DEG中的斷開區(qū)的寬度可以取決于凹陷區(qū)R2的下端部的寬度，凹陷區(qū)R2的寬度可以減小從而減小HEMT的導(dǎo)通電阻。關(guān)于這一點(diǎn)，凹陷區(qū)R2的寬度(下端部的寬度)可以減小至約0.5μπι或更小。隨著凹陷區(qū)R2的寬度減小，2DEG中的斷開區(qū)的寬度可以減小，因此，HEMT的導(dǎo)通電阻可以減小且開關(guān)速度可以增加。
[0141]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，可以不同地修改圖13C的絕緣掩模層410。例如，圖13C的絕緣掩模層410可以類似于圖1lA的絕緣掩模層401或圖12Α的絕緣掩模層402修改。通過該修改，可以制造如圖5或圖6所示的HEMT。
[0142]在圖1OA至圖10Ε、圖1lA和圖11Β、圖12Α和圖12Β以及圖13Α至圖13Ε所示的制造方法中，當(dāng)形成柵電極600時(shí)，可以進(jìn)一步形成從柵電極600延伸的場板，如圖14和圖15所示。
[0143]參照?qǐng)D14和圖15，可以進(jìn)一步形成從柵電極600和610朝側(cè)面延伸的場板600’和610，。場板600，和610’可以在柵電極600和610與漏電極700Β和7IOB之間在絕緣掩模層400和410上延伸。當(dāng)形成場板600’與610’時(shí)，由于絕緣掩模層400和410遮擋溝道提供層300和310的上表面，所以不需要額外的鈍化工藝。也就是，場板600’和610’可以容易地形成而不用執(zhí)行額外的鈍化工藝。場板600’和610’的功能可以與以上參照?qǐng)D8和圖9的描述相同，不提供其詳細(xì)說明。
[0144]此外，在上述制造方法中，凹陷區(qū)Rl或R2形成在溝道提供層300或310上，形成暴露凹陷區(qū)Rl或R2的至少一部分的絕緣掩模層400-402或410，然后，形成耗盡形成層500-502或510。然而，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，溝道提供層300或310可以形成得相對(duì)薄(例如，約15nm或更小)，然后，可以執(zhí)行后工藝而不使溝道提供層300或310凹陷。在這種情況下，可以獲得如圖7所示的HEMT結(jié)構(gòu)。以上制造方法可以被不同地修改。
[0145]在下文，將參照?qǐng)D16A和圖16B以及圖17A和圖17B描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的HEMT的操作方法。
[0146]圖16A和圖16B是用于示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的HEMT的操作方法的截面圖。本實(shí)施例的HEMT是如圖1所示的HEMT。
[0147]參照?qǐng)D16A，示出截止(OFF)狀態(tài)的HEMT。OV的電壓(VI)被施加到柵電極G10，對(duì)應(yīng)于耗盡形成層DPlO的2DEG區(qū)處于耗盡狀態(tài)。由于耗盡形成層DP10，2DEG具有斷開區(qū)。也就是，在電壓不施加到柵電極GlO的狀態(tài)下，2DEG(溝道)的中間區(qū)(也就是對(duì)應(yīng)于DPlO的區(qū)域)斷開。因此，當(dāng)柵極電壓Vg為OV時(shí)，本實(shí)施例的HEMT可以處于OFF狀態(tài)。也就是，本實(shí)施例的HEMT可以是常閉器件。
[0148]參照?qǐng)D16B，當(dāng)大于閾值電壓Vth的電壓(V2)被施加到柵電極GlO時(shí)，2DEG的對(duì)應(yīng)于耗盡形成層DPlO的區(qū)域可以恢復(fù)，從而可以形成完全連接溝道(B卩，2DEG)。凹陷區(qū)RlO可以形成至2DEG可保持在溝道層ClO的區(qū)域中的深度水平。此外，該區(qū)域中的2DEG由于耗盡形成層DPlO而耗盡。因此，當(dāng)大于閾值電壓Vth的電壓V2被施加到柵電極GlO時(shí)，耗盡形成層DPlO的電特性變化，從而容易地恢復(fù)對(duì)應(yīng)于耗盡形成層DPlO的2DEG。這里，當(dāng)預(yù)定的電壓施加在源電極SlO與漏電極DlO之間時(shí)，預(yù)定的電流可以從源電極SlO通過溝道(即，2DEG)流動(dòng)到漏電極D10。溝道(也就是2DEG)具有非常高的電子遷移率，HEMT可以具有優(yōu)良的操作性能。此外，由于通過絕緣掩模層MlO防止了溝道(也就是2DEG)的損傷，所以在導(dǎo)通狀態(tài)下溝道電阻可以非常低。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的HEMT的導(dǎo)通電阻可以是低的。[0149]圖17A和圖17B是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的HEMT的操作方法的截面圖。本實(shí)施例的HEMT是如圖4A所示的HEMT。
[0150]參照?qǐng)D17A，示出截止?fàn)顟B(tài)的HEMT。OV的電壓VI’被施加到柵電極G20，此時(shí)，2DEG具有對(duì)應(yīng)于凹陷區(qū)R20的斷開區(qū)。因此，本實(shí)施例的HEMT可以是常閉器件。
[0151]參照?qǐng)D17B，當(dāng)大于閾值電壓Vth的電壓V2’被施加到柵電極G20時(shí)，在凹陷區(qū)R20下方的斷開的2DEG被連接，從而形成完全連接的溝道(也就是2DEG)。即使由于凹陷區(qū)R20而在2DEG中存在斷開區(qū)，但是當(dāng)相對(duì)高的電壓V2’被施加到柵電極G20時(shí)，耗盡形成層DP20的電特性變化，從而恢復(fù)2DEG的斷開區(qū)。為此，凹陷區(qū)R20的寬度可以是窄的。如本實(shí)施例一樣，當(dāng)凹陷區(qū)R20形成至溝道層C20與溝道提供層CS20之間的界面并且斷開區(qū)由于凹陷區(qū)R20而形成在2DEG中時(shí)，會(huì)需要相對(duì)高的柵極電壓V2’以導(dǎo)通HEMT。在這點(diǎn)上，用于導(dǎo)通圖17B的HEMT的柵極電壓V2’可以大于圖16B的柵極電壓V2。
[0152]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的HEMT可以用作例如功率器件。然而，本發(fā)明不限于此，也就是HEMT可以應(yīng)用為除了功率器件之外的各種器件。
[0153]圖18A至圖18E是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的制造HEMT的方法的截面圖。在下文，將主要描述圖18A至圖18E與圖1OA至圖1OE之間的差異。
[0154]參照?qǐng)D18A，溝道層200可以形成在基板100上，溝道提供層300’可以形成在溝道層200上。圖18A中的溝道提供層300’可以由與之前參照?qǐng)D1OA描述的溝道提供層300相同的材料形成，然而與溝道提供層200相比，溝道提供層300’可以具有減小的厚度。
[0155]參照?qǐng)D18B，第一掩模絕緣層400a可以形成在溝道提供層300’上。第一掩模絕緣層400a可以包括電介質(zhì)材料(例如，硅氧化物或硅氮化物)。第一掩模絕緣層400a可以限定暴露溝道提供層300’的凹陷區(qū)R1’。
[0156]參照?qǐng)D18C，第二掩模絕緣層400b可以形成在第一掩模絕緣層400a上。第二掩模絕緣層400b可以限定暴露溝道提供層300’的開口。
[0157]參照?qǐng)D18D，耗盡形成層500可以形成在溝道提供層300’上的凹陷區(qū)R1’中。
[0158]參照?qǐng)D18E，第二掩模絕緣層400b和第一掩模絕緣層400a可以被圖案化以暴露溝道提供層300’的側(cè)區(qū)域。源電極700A和漏電極700B可以形成在溝道提供層300’的暴露側(cè)區(qū)域處。柵電極600可以形成在耗盡形成層500上。柵電極600可以直接形成在耗盡形成層500上，但是示例實(shí)施例不限于此。
[0159]應(yīng)當(dāng)理解，這里描述的示范實(shí)施例應(yīng)該被認(rèn)為僅是描述的含義而不是為了限制的目的。在每個(gè)實(shí)施例中的特征或方面的描述應(yīng)當(dāng)通常被認(rèn)為可適用于其他實(shí)施例中的類似的特征或方面。例如，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，圖1至圖9所示的HEMT結(jié)構(gòu)可以被不同地修改。更具體地，除基于GaN的材料之外的其他材料可以用于形成溝道層和溝道提供層。此外，溝道層與溝道提供層的位置之間的關(guān)系可以互換。此外，參照?qǐng)D1OA至圖15以及圖18A至圖18E描述的制造方法可以被不同地修改。另外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，除HEMT之外，本發(fā)明的思想還可以應(yīng)用于其他半導(dǎo)體器件。雖然已經(jīng)具體示出并描述了一些示例實(shí)施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，可以在其中進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的變化而不背離權(quán)利要求的精神和范圍。
[0160]本申請(qǐng)要求于2012年7月19日在韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請(qǐng)N0.10-2012-0078956的權(quán)益，其公開通過引用整體結(jié)合于此。
【權(quán)利要求】
1.一種高電子遷移率晶體管，包括: 第一半導(dǎo)體層； 第二半導(dǎo)體層，在所述第一半導(dǎo)體層中感生二維電子氣； 絕緣掩模層，設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體層上，所述絕緣掩模層限定暴露所述第一半導(dǎo)體層的一部分和所述第二半導(dǎo)體層的一部分中的一個(gè)的開口； 耗盡形成層，設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層的該部分和所述第二半導(dǎo)體層的該部分中的被所述開口暴露的一個(gè)上，所述耗盡形成層配置為在所述二維電子氣中形成耗盡區(qū)； 柵極，設(shè)置在所述耗盡形成層上；以及 源極和漏極，設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層中的至少一個(gè)上，所述源極和所述漏極與所述柵極間隔開。
2.如權(quán)利要求1所述的高電子遷移率晶體管，其中所述絕緣掩模層的一部分位于所述耗盡形成層的末端與所述第二半導(dǎo)體層之間，所述絕緣掩模層的另一部分位于所述耗盡形成層的另一末端與所述第二半導(dǎo)體層之間。
3.如權(quán)利要求1所述的高電子遷移率晶體管，其中所述第二半導(dǎo)體層包括凹陷區(qū)，所述絕緣掩模層中的所述開口暴露所述凹陷區(qū)的至少一部分，所述耗盡形成層設(shè)置在所述凹陷區(qū)上。
4.如權(quán)利要求3所述的高電子遷移率晶體管，其中所述絕緣掩模層設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體層的除了所述凹陷區(qū)之外的上表面上，所述凹陷區(qū)的底表面和內(nèi)側(cè)表面被所述絕緣掩模層中的所述開口暴露。
5.如權(quán)利要求3所·述的高電子遷移率晶體管，其中所述絕緣掩模層設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體層的上表面和所述凹陷區(qū)的內(nèi)側(cè)表面上，所述凹陷區(qū)的底表面被所述開口暴露。
6.如權(quán)利要求3所述的高電子遷移率晶體管，其中所述絕緣掩模層設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體層的上表面、所述凹陷區(qū)的內(nèi)側(cè)表面、以及所述凹陷區(qū)的底表面的一部分上，所述底表面的其余區(qū)域被所述開口暴露。
7.如權(quán)利要求6所述的高電子遷移率晶體管，其中所述凹陷區(qū)的所述底表面的被暴露其余區(qū)域是所述底表面的中心部分或鄰近于所述中心部分的部分。
8.如權(quán)利要求3所述的高電子遷移率晶體管，其中所述凹陷區(qū)形成至比所述第一半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層之間的界面淺的深度。
9.如權(quán)利要求8所述的高電子遷移率晶體管，其中所述凹陷區(qū)形成至一深度水平，在該深度水平，所述二維電子氣保持在所述第一半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層之間的界面上，所述二維電子氣的對(duì)應(yīng)于所述凹陷區(qū)的部分由于所述耗盡形成層而耗盡。
10.如權(quán)利要求8所述的高電子遷移率晶體管，其中在所述凹陷區(qū)下面的所述第二半導(dǎo)體層的厚度大于或等于5nm。
11.如權(quán)利要求3所述的高電子遷移率晶體管，其中所述凹陷區(qū)形成至所述第一半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層之間的界面。
12.如權(quán)利要求11所述的高電子遷移率晶體管，其中所述凹陷區(qū)的底表面的寬度小于或等于0.5 μ m。
13.如權(quán)利要求1所述的高電子遷移率晶體管，其中所述第一半導(dǎo)體層包括基于GaN的材料。
14.如權(quán)利要求1所述的高電子遷移率晶體管，其中所述第二半導(dǎo)體層具有單層結(jié)構(gòu)和多層結(jié)構(gòu)中的一種，所述第二半導(dǎo)體層包括從包含鋁、鎵、銦和硼中的至少一種的氮化物中選擇的至少一種材料。
15.如權(quán)利要求1所述的高電子遷移率晶體管，其中所述耗盡形成層包括P型半導(dǎo)體。
16.如權(quán)利要求1所述的高電子遷移率晶體管，其中所述耗盡形成層包括摻雜有P型雜質(zhì)的區(qū)域。
17.如權(quán)利要求1所述的高電子遷移率晶體管，其中所述耗盡形成層包括基于II1-V族的氮化物半導(dǎo)體。
18.如權(quán)利要求1所述的高電子遷移率晶體管，還包括從所述柵極在所述絕緣掩模層上延伸的場板。
19.如權(quán)利要求18所述的高電子遷移率晶體管，其中所述場板在所述柵極與所述漏極之間在所述絕緣掩模層上延伸。
20.如權(quán)利要求1所述的高電子遷移率晶體管，其中所述高電子遷移率晶體管是常閉器件。
21.一種高電子遷移率晶體管的制造方法，該方法包括: 形成第一半導(dǎo)體層； 形成第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層在所述第一半導(dǎo)體層中感生二維電子氣； 在所述第二半導(dǎo)體層上形成絕緣掩模層，所述絕緣掩模層具有暴露所述第一半導(dǎo)體層的一部分和所述第二半導(dǎo)體層的一部分中的一個(gè)的開口； 在所述第一半導(dǎo)體層的該部分和所述第二半導(dǎo)體層的該部分中的被所述開口暴露的一個(gè)上形成耗盡形成層，所述耗盡形成層配置為在所述二維電子氣中形成耗盡區(qū)； 在所述耗盡形成層上形成柵極；以及 在所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層中的至少一個(gè)上形成源極和漏極，所述源極和所述漏極與所述柵極間隔開。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述絕緣掩模層的一部分位于所述耗盡形成層的末端與所述第二半導(dǎo)體層之間，所述絕緣掩模層的另一部分位于所述耗盡形成層的另一末端與所述第二半導(dǎo)體層之間。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括在所述第二半導(dǎo)體層中形成凹陷區(qū)， 其中所述凹陷區(qū)的至少一部分被所述絕緣掩模層中的所述開口暴露，所述耗盡形成層形成在所述凹陷區(qū)上。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述絕緣掩模層形成在所述第二半導(dǎo)體層的除了所述凹陷區(qū)之外的上表面上，所述凹陷區(qū)的底表面和內(nèi)側(cè)表面被所述絕緣掩模層中的所述開口暴露。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述絕緣掩模層形成在所述第二半導(dǎo)體層的上表面和所述凹陷區(qū)的內(nèi)側(cè)表面上，所述凹陷區(qū)的底表面被所述開口暴露。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述絕緣掩模層形成在所述第二半導(dǎo)體層的上表面、所述凹陷區(qū)的內(nèi)側(cè)表面、以及所述凹陷區(qū)的底表面的一部分上，所述底表面的其余區(qū)域被所述開口暴露。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述凹陷區(qū)的所述底表面的被暴露其余區(qū)域是所述底表面的中心部分或鄰近于所述中心部分的部分。
28.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述凹陷區(qū)形成至比所述第一半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層之間的界面淺的深度。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述凹陷區(qū)形成至一深度水平，在該深度水平，所述二維電子氣保持在所述第一半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層之間的界面上，所述二維電子氣的對(duì)應(yīng)于所述凹陷區(qū)的部分由于所述耗盡形成層被耗盡。
30.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述凹陷區(qū)形成為暴露所述第一半導(dǎo)體層的一部分。
31.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述第一半導(dǎo)體層包括基于GaN的材料。
32.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述第二半導(dǎo)體層具有單層結(jié)構(gòu)和多層結(jié)構(gòu)中的一種，所述第二半導(dǎo)體層包括從包含鋁、鎵、銦和硼中的至少一種的氮化物中選擇的至少一種材料。
33.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述耗盡形成層包括P型半導(dǎo)體。
34.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述耗盡形成層包括摻雜有P型雜質(zhì)的區(qū)域。
35.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述耗盡形成層包括基于II1-V族的氮化物半導(dǎo)體。
36.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括形成從所述柵極在所述絕緣掩模層上延伸的場板。
37.一種高電子遷移率晶體管，包括: 第一半導(dǎo)體層； 第二半導(dǎo)體層，在所述第一半導(dǎo)體層上，所述第二半導(dǎo)體層配置為在所述第一半導(dǎo)體層中感生二維電子氣； 彼此間隔開的第一電極、第二電極和第三電極，在所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層的至少一個(gè)上； 耗盡形成層，配置為在所述二維電子氣中形成耗盡區(qū)，所述耗盡形成層在所述第二電極和所述第二半導(dǎo)體層之間；以及 絕緣掩模層，限定開口，所述耗盡形成層的至少一部分延伸到該開口中。
38.如權(quán)利要求37所述的高電子遷移率晶體管，其中所述第二半導(dǎo)體層的上表面限定凹陷區(qū)， 所述絕緣掩模層中的所述開口暴露所述第一半導(dǎo)體層的一部分和所述第二半導(dǎo)體層的一部分中的一個(gè)，并且 所述耗盡形成層在所述第二半導(dǎo)體層的所述凹陷區(qū)中。
39.如權(quán)利要求37所述的高電子遷移率晶體管，其中所述絕緣掩模層覆蓋所述第二半導(dǎo)體層的在所述第二半導(dǎo)體層的所述凹陷區(qū)中的至少一個(gè)內(nèi)側(cè)表面。
40.如權(quán)利要求37所述的高電子遷移率晶體管，其中所述第一半導(dǎo)體層包括基于II1-V族的化合物半導(dǎo)體，并且 所述第二半導(dǎo)體層包括基于II1-V族的化合物半導(dǎo)體，其具有與所述第一半導(dǎo)體層相比不同的極化特性、不同的能帶隙和不同的晶格常數(shù)中的至少一個(gè)。
41.如權(quán)利要求37所述的高電子遷移率晶體管，還包括從所述第二電極延伸在所述絕緣掩模層上的場板，所 述場板與所述第一電極和所述第三電極間隔開。
【文檔編號(hào)】H01L21/335GK103579329SQ201310130438
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月19日
【發(fā)明者】全佑徹 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社