CN117882197A - 一种半导体器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本公开的一些实施例提供了一种半导体器件。半导体器件包括：衬底；位于衬底上的第一氮化物半导体层；位于第一氮化物半导体层上的第二氮化物半导体层，第二氮化物半导体层具有比第一氮化物半导体层的带隙大的带隙；设置在第二氮化物半导体层上的II‑V族介电层；设置在第二氮化物半导体层上的电极；设置在III‑V族介电层上的第一钝化层。III‑V族介电层通过第一钝化层与栅电极分离。

Description

一种半导体器件及其制造方法

技术领域

本公开涉及半导体器件，尤其涉及一种包括高电子迁移率晶体管的(high-electron-mobility transistor，HEMT)半导体器件。

背景技术

包括直接带隙的半导体元件，例如包括III-V族材料或III-V族化合物的半导体元件，由于其特性，可以在各种条件或环境(例如，不同的电压或频率)下运行或工作。

前述半导体元件可以包括高电子迁移率晶体管(HEMT)、异质结双极晶体管(heterojunction bipolar transistor，HBT)、异质结场效应晶体管(heterojunctionfield effect transistor，HFET)或调制掺杂场效应晶体管(modulation-doped fieldeffect transistor，MODFET)。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种半导体器件。半导体器件包括：衬底；位于所述衬底上的第一氮化物半导体层；位于所述第一氮化物半导体层上的第二氮化物半导体层，其中，所述第二氮化物半导体层包括位于第一高度的第一表面、位于第二高度的第二表面、位于第三高度并且位于所述第一表面和所述第二表面之间的第三表面、以及连接所述第二表面与所述第三表面且沿着基本上平行于所处衬底的表面的方向延伸的第一侧面；位于所述第二氮化物半导体层的所述第三表面上的第三氮化物半导体层；和，与所述第三氮化物半导体层和所述第二氮化物半导体层的所述第一侧面接触的介电层。

根据本公开的一个方面，提供了一种半导体器件。半导体器件包括：衬底；位于所述衬底上的第一氮化物半导体层；第二氮化物半导体层，其中，所述第二氮化物半导体层包括位于第一高度的第一表面、位于第二高度的第二表面、位于第三高度并且位于所述第一表面和所述第二表面之间的第三表面、以及连接所述第二表面与所述第三表面且沿着基本上平行于所处衬底的表面的方向延伸的第一侧面；第三氮化物半导体层，其中，所述第三氮化物半导体层包括位于所述第三高度的第四表面、位于所述第四高度的第五表面以及连接所述第四表面和所述第五表面的第二侧面，所述第二侧面包括基本上垂直于所述衬底的表面的部分。

根据本公开的一个方面，提供了一种半导体器件的制造方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成第一氮化物半导体层；在所述第一氮化物半导体层上形成第二氮化物半导体层，其中，所述第二氮化物半导体层包括位于第一高度的第一表面和位于第二高度的第二表面；蚀刻所述第二氮化物半导体层的所述第二表面，以形成位于第三高度并且位于所述第一表面和所述第二表面之间的第三表面以及连接所述第二表面与所述第三表面的第一侧面；其中，所述第一侧面沿着基本上平行于所处衬底的表面的方向延伸；在所述第二氮化物半导体层上形成介电层；暴露所述第二氮化物半导体层的所述第三表面的一部分；和在所述第二氮化物半导体层的所述第三表面上形成第三氮化物半导体层；其中，所述介电层与所述第三氮化物半导体层和所述第二氮化物半导体层的所述第一侧面接触。

根据本公开的半导体器件及其制造方法，可以防止在第三氮化物半导体层的生长过程中在凹槽的侧壁上生长第三氮化物半导体层以及第三氮化物半导体层与侧壁之间如上述第二表面的第一侧面的直接接触。通过设置第一介电层，横向生长受到抑制，外延表面上的污染减少，从而改善了生长的特性。

本公开的另一个目的是改善半导体组件的制造。通过在生长过程中形成介电层，第二氮化物半导体层和第三氮化物半导体层可以具有各种特征或功能所需的结构，并且组件之间的相对配置例如源电极、栅极电极和漏电极，很容易修改。

附图说明

通过以下参照附图进行的详细描述，本公开的各方面将会变得清楚。应当注意的是，图中示出的各种特征部可能未按比例绘制。事实上，为了清楚描述的目的，可以任意地扩展或减小各种特征的尺寸。

图1A显示了本公开一些实施例提供的半导体器件；

图1B示出了图1A中虚线框的阴极发光(CL)图像；

图2A是本公开一些实施例提供的半导体器件的侧视图；

图2B是本公开一些实施例提供的半导体器件的另一侧视图；

图3A-3H示出了用于制造图2A中所述半导体器件的方法的各个阶段；

图4是本公开一些实施例提供的半导体器件的侧视图；

图5A-5F示出了用于制造图4中所述半导体器件的方法的各个阶段；

图6是本公开一些实施例提供的半导体器件的侧视图；

图7A-7C示出了用于制造图6中所述半导体器件的方法的各个阶段；

图8A-8D分别示出了本公开一些实施例提供的半导体器件；

图9A-9C分别示出了本公开一些实施例提供的半导体器件；以及

图10示出了根据本公开的氮化物半导体层中掺杂剂的分布示意图。

在整个附图和详细描述中使用共同的附图标记来指示相同或相似的部件。通过以下结合附图的详细描述，本公开将变得更加清楚。

具体实施方式

以下公开提供了许多不同的实施例或示例，用于实现所提供主题的不同特征。下面描述了组件和布置的具体示例。当然，这些描述仅仅是示例并且不旨在进行限制。在本公开中，在下面的描述中，在第二特征上或上方形成的第一特征可以包括以直接接触方式形成第一特征和第二特征的实施例，并且还可以包括附加特征可以在第一和第二特征之间形成使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。此外，本公开可以在各种示例中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身并不规定所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。

以下详细描述本公开的实施例。然而，应该理解的是，本公开提供了许多可以在各种具体环境中实施的可应用的概念。所描述的具体实施例仅用于说明，并不限制本公开的范围。

直接带隙材料例如III-V族化合物，可以包括但不限于，例如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)、砷化铟镓(InGaAs)、砷化铝铟(InAlAs)等。

如本文所使用的，x方向被定义为从半导体器件的源电极延伸到漏电极并且基本上平行于半导体器件的衬底的表面的方向，并且z方向被定义为基本上垂直于x方向的方向。z方向被定义为基本上垂直于半导体器件的表面的方向。

图1A是本公开一些实施例提供的半导体器件10的侧视图。所述半导体器件包括衬底102；位于所述衬底102上的氮化物半导体层106；位于所述氮化物半导体层106上的氮化物半导体层110，其中所述氮化物半导体层110包括位于第一高度的表面112、位于第二高度的表面114、位于第三高度且处于表面112与表面114之间的表面116，以及连接表面114和表面112的侧面118；以及位于氮化物半导体层110的表面116上的氮化物半导体层160。侧面118可以沿着x方向延伸。侧面118可以沿着y方向延伸。

一些因素可能会影响氮化物半导体层160在氮化物半导体层110的表面116上生长的性质。作为两种不同的材料，氮化物半导体层160的晶格常数可能与外延面上的氮化物半导体层110的晶格常数不相符。对于氮化物半导体层160，其横向生长速率高于纵向生长速率。图1B是图1A中的虚线框101的CL图像。较亮的点反映了p型掺杂剂如Mg的分布。氮化物半导体层160的纵向和横向生长速率的差异导致掺杂剂分布不均匀。掺杂剂集中在远离侧面118之处。掺杂剂大约集中到表面116。因此，具有低势能势垒的p-i-n结形成于侧面118附近，并导致高温栅极偏压或高温反向偏压失效。

器件10的形成涉及选择性开槽和外延生长工艺。由于难以控制纵向蚀刻，因此开槽方法容易导致侧面118倾斜。倾斜的侧面118成为捕获吸附原子的有效位点，导致横向生长。因此，氮化物半导体层160在氮化物半导体层118上的生长包括从侧面118的横向生长和从表面116的纵向生长。通常地，横向生长和纵向生长之间存在竞争，这导致各向异性生长。由于横向生长速率通常高于纵向生长速率，因此在氮化物半导体层160的生长过程中会形成无意的掺杂区域，这不利于氮化物半导体层160的耗尽能力。而且，侧面118容易在金属有机化学气相沉积(MOCVD)中积累污染物，这降低了器件10的稳定性和可控性。

图2A是根据本公开的一些实施例的半导体器件100的侧视图。

如图2A所示，半导体器件100可以包括以下基本元件：衬底102、氮化物半导体层106、氮化物半导体层110、介电层108a和氮化物半导体层160。

器件100还可以包括缓冲层104。器件100还可以包括电极120。电极120可以是源电极。电极120可以是漏电极。器件100还可以包括电极130。电极130可以是栅电极。器件100还可以包括电极140。如果电极120是源电极，则电极140可以是漏电极。如果电极120是漏电极，则电极140可以是源电极。器件100还可以包括介电层108b。

衬底102可以包括，例如但不限于，硅(Si)、掺杂硅、碳化硅(SiC)、硅化锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)或其他半导体材料。衬底102可以包括本征半导体材料。衬底102可以包括p型半导体材料。衬底102可以包括掺杂硼(B)的硅层。衬底102可以包括掺杂镓(Ga)的硅层。衬底102可以包括n型半导体材料。衬底102可以包括掺杂砷(As)的硅层。衬底102可以包括掺杂磷(P)的硅层。

缓冲层104可以设置在衬底102上。缓冲层104可以包括氮化物。缓冲层104可以包括，例如但不限于，氮化铝(AlN)。缓冲层104可以包括，例如但不限于，氮化铝镓(AlGaN)。缓冲层104可以包括多层结构。缓冲层104可以包括具有两种或更多种材料的周期性结构的超晶格层。缓冲层104可以包括单层结构。

氮化物半导体层106可以设置在衬底102上。氮化物半导体层106可以设置在缓冲层104上。氮化物半导体层106可以包括III-V族材料。氮化物半导体层106可以是氮化物半导体层。氮化物半导体层106可以包括，例如但不限于，III族氮化物。氮化物半导体层106可以包括，例如但不限于，GaN。氮化物半导体层106可以包括，例如但不限于，AlN。氮化物半导体层106可以包括，例如但不限于InN。氮化物半导体层106可以包括，例如但不限于化合物In_xAl_yGa_1-x-yN，其中x+y≤1。氮化物半导体层106可以包括，例如但不限于化合物Al_yGa_(1-y)N，其中y≤1。

氮化物半导体层110可以设置在氮化物半导体层106上。氮化物半导体层110可以包括III-V族材料。氮化物半导体层110可以是氮化物半导体层。氮化物半导体层110可以包括，例如但不限于III族氮化物。氮化物半导体层110可以包括，例如但不限于化合物Al_yGa_(1-y)N，其中y≤1。氮化物半导体层110可以包括，例如但不限于GaN和AlGaN。氮化物半导体层110可以包括，例如但不限于AlN。氮化物半导体层110可以包括，例如但不限于InN。氮化物半导体层110可以包括，例如但不限于化合物In_xAl_yGa_1-x-yN，其中x+y≤1。

异质结可以形成在氮化物半导体层110和氮化物半导体层106之间。氮化物半导体层110可以具有比氮化物半导体层106的带隙大的带隙。例如，氮化物半导体层110可以包括带隙大约为4eV的AlGaN，而氮化物半导体层106可以包括带隙大约3.4eV的GaN。

在半导体器件100中，氮化物半导体层106可以用作沟道层。在半导体器件100中，氮化物半导体层106可以用作设置在缓冲层104上的沟道层。在半导体器件100中，氮化物半导体层110可以用作阻挡层。在半导体器件100中，氮化物半导体层110可以用作设置在氮化物半导体层106上的阻挡层。

在半导体器件100中，因为氮化物半导体层106的带隙小于氮化物半导体层110的带隙，所以可以在氮化物半导体层106中形成二维电子气(2DEG)。在半导体器件100中，因为氮化物半导体层106的带隙小于氮化物半导体层110的带隙，所以2DEG可以形成在氮化物半导体层106中，并且2DEG靠近氮化物半导体层110和氮化物半导体层106之间的界面。在半导体器件100中，因为氮化物半导体层110的带隙大于氮化物半导体层106的带隙，所以可以在氮化物半导体层106中形成2DEG。在半导体器件100中，因为氮化物半导体层110的带隙大于氮化物半导体层106的带隙，所以2DEG可以形成在氮化物半导体层106中，并且2DEG靠近氮化物半导体层110和氮化物半导体层106之间的界面。

氮化物半导体层110包括面向氮化物半导体层106的表面112。氮化物半导体层110包括处于第一高度的表面112。氮化物半导体层110包括与表面112相对的第二表面114。氮化物半导体层110包括处于第二高度的表面114。氮化物半导体层110还可以包括位于表面112和表面114之间的第三表面116。氮化物半导体层110包括处于第三高度的表面116。在z方向上，第二高度大于第一高度。在z方向上，第三高度大于第一高度。在z方向上，第二高度大于第三高度。在x方向上，表面116和114相互间隔。表面116在衬底102上的投影与表面114衬底102上的投影不重叠。氮化物半导体层110还可以包括连接表面114和表面116的侧面118。侧面118沿着x方向延伸。侧面118沿着z方向延伸。侧面118相对于x方向倾斜。侧面118相对于z方向倾斜。表面114、表面116和侧面118可以一起在氮化物半导体层110上形成凹槽150如图3A-3H所示)。

氮化物半导体层160包括面向氮化物半导体层110的表面162。氮化物半导体层160包括处于第三高度的表面162。氮化物半导体层160包括与表面162相对的表面164。氮化物半导体层160包括处于第四高度处的表面164。在z方向上，第四高度大于第一高度。在z方向上，第四高度大于第二高度。在z方向上，第四高度大于第三高度。在z方向上，第四高度小于第二高度。表面162位于氮化物半导体层110的表面112与表面114之间。氮化物半导体层110的表面114位于氮化物半导体层160的表面162与表面164之间。氮化物半导体层160的表面164位于表面162与氮化物半导体层110的表面114之间。氮化物半导体层160的表面164在衬底102上的投影与氮化物半导体层110的表面114在衬底102上的投影重叠。氮化物半导体层160的表面164在衬底102上的投影与氮化物半导体层110的侧面118在衬底102上的投影重叠。氮化物半导体层160不接触氮化物半导体层110的侧面118。

氮化物半导体层160可以包括III-V族介电材料。氮化物半导体层160可以包括掺杂的III-V族介电材料。氮化物半导体层160可以包括p型掺杂III-V族化合物。氮化物半导体层160和氮化物半导体层110可以具有外延关系。p型掺杂III-V族化合物的示例性材料可以包括，例如但不限于，p型掺杂III-V族氮化物半导体材料，例如p型GaN、p型AlGaN、p型InN、p型AlInN、p型InGaN、p型AlInGaN或其组合。p型掺杂材料是通过使用p型杂质如Be、Mg、Zn、Cd和Mg等来实现的。

物半导体层160还可以包括连接氮化物半导体层160的表面162和表面164的侧面166。侧面166可以面向电极140。侧面166可以沿着x方向延伸。氮化物半导体层160的侧面166在衬底102上的投影与氮化物半导体层160的表面162在衬底102上的投影不重叠。侧面166在衬底102上的投影与表面162在衬底102上的投影重叠。氮化物半导体层160的侧面166在衬底102上的投影与氮化物半导体层160的表面164在衬底102上的投影不重叠。侧面166在衬底102上的投影与表面164在衬底102上的投影重叠。

在一个实施例中，氮化物半导体层160的侧面166可以包括多个部分。氮化物半导体层160的侧面166可以包括基本上垂直于衬底102的表面的一个部分。氮化物半导体层160的侧面166可以包括基本上垂直于衬底102的表面的多个部分。各部分彼此不接触。氮化物半导体层160的侧面166可以包括沿着x方向延伸的一个部分。氮化物半导体层160的侧面166可以包括沿x方向延伸的多个部分。所述多个部分可以彼此接触或不接触。氮化物半导体层160的侧面166在衬底102的表面上的投影与氮化物半导体层160的表面162在衬底102的表面上的投影重叠(或不重叠)。然而，在又一实施例中，氮化物半导体层160的侧面166在衬底102的表面上的投影可以与氮化物半导体层160的表面162在衬底102的表面上的投影重叠。氮化物半导体层160的侧面166的一个部分在衬底102的表面上的投影与氮化物半导体层160的表面164在衬底102的表面上的投影不重叠。然而，在又一实施例中，氮化物半导体层160的表面166的一部分在衬底102的表面上的投影可以与氮化物半导体层160的表面164在衬底102的表面上的投影重叠。侧面166包括基本上垂直于衬底102的表面的第一部分和沿x方向延伸的第二部分。侧面166还包括垂直于衬底102的表面的第三部分。第二部分位于第一部分和第三部分之间。

氮化物半导体层160的侧面166在衬底102上的投影与氮化物半导体层110的侧面118在衬底102上的投影不重叠。侧面166在衬底102上的投影与侧面118在衬底102上的投影重叠。氮化物半导体层160的侧面166在衬底102上的正投影与氮化物半导体层110的侧面118在衬底102上的正投影重叠。氮化物半导体层160的侧面166的一个部分在衬底102上的正投影与氮化物半导体层110的侧面118在衬底102上的正投影不重叠。氮化物半导体层160的侧面166在z方向上的投影与氮化物半导体层110的侧面118在z方向上的投影重叠。氮化物半导体层160的侧面166的一部分在z方向上的投影与氮化物半导体层110的侧面118在z方向上的投影不重叠。在x方向上，侧面166和侧面118之间在第三高度上存在距离d。距离d可以为大约0nm至大约500nm，优选地在大约0nm与大约250nm之间，更优选地在大约10nm与大约120nm之间，甚至更优选地在大约40nm与大约80nm之间。

物半导体层160还可以包括连接表面162和表面164的侧面166'。除了侧面166'面向电极120之外，侧面166'的布置与侧面166的布置基本相同。侧面166'与侧面166相对设置。

介电层108a可以设置在氮化物半导体层110上。介电层108a可以与氮化物半导体层110接触。介电层108a可以覆盖氮化物半导体层110。介电层108a可以接触氮化物半导体层110的侧面118。介电层108a可以覆盖氮化物半导体层110的侧面118。介电层108a不接触氮化物半导体层110的表面116。介电层108a可以接触氮化物半导体层110的表面116。介电层108a可以将氮化物半导体层160与氮化物半导体层110的侧面118分离。介电层108a可以设置在氮化物半导体层160和氮化物半导体层110之间。介电层108a可以设置在氮化物半导体层110的侧面118和氮化物半导体层160的侧面166之间。介电层108a可以接触氮化物半导体层160的侧面166。介电层108a可以接触氮化物半导体层160的侧面166'。介电层108a可以围绕氮化物半导体层160的侧面166的至少一部分。介电层108a可以围绕氮化物半导体层160的侧面166。介电层108a可以与电极120接触。介电层108a可以与电极140接触。介电层108a可以在第三高度和第四高度之间。介电层108a可以在第二高度和第三高度之间。介电层108a可以在第二高度和第四高度之间。

介电层108a可以包括介电材料。介电层108a可以包括非III-V族介电材料。介电层108a可以包括氮化物。介电层108a可以包括，例如但不限于氮化硅(SiN)。介电层108a可以包括氧化物。第一介电层108a可以包括，例如但不限于氧化硅(SiO₂)。介电层108a可以包括电绝缘材料，例如但不限于氢倍半硅氧烷聚合物(HSQ)。介电层108a的厚度可以在约10nm与约500nm之间，优选地在约30nm与约200nm之间，更优选地在约40nm与约90nm之间。

介电层108a可以沿着x方向在氮化物半导体层110的表面116上延伸长度L1。介电层108a可以在氮化物半导体层110的表面114上延伸。介电层108a可以沿着x方向在氮化物半导体层110的表面114上延伸长度L2。长度L2是氮化物半导体层160与电极140之间沿x方向的距离(L_gd)的2％至100％。长度L1可以与长度L2不同。长度L2可以比长度L1长。长度L1可以与长度L2相同。长度L1的范围可以在大约0nm和大约500nm之间，优选地在大约0nm和大约250nm之间，更优选地在大约10nm和大约120nm之间，并且甚至更优选地在大约40nm和大约80nm之间。长度L2的范围可以在大约0nm和大约1000nm之间，优选地在大约50nm和大约500nm之间，更优选地在大约70nm和大约300nm之间，并且甚至更优选地在大约100nm和大约200nm之间。

介电层108b可以设置在氮化物半导体层110上。介电层108b可以设置在氮化物半导体层160上。介电层108b可以设置在介电层108a上。介电层108b可以覆盖氮化物半导体层160。介电层108b可以覆盖介电层108a。介电层108b可以围绕氮化物半导体层160。介电层108b可以与氮化物半导体层110接触。介电层108b可以与氮化物半导体层160接触。介电层108b可以与介电层108a接触。介电层108b可以与氮化物半导体层160的侧面166接触。介电层108b不接触氮化物半导体层160的侧面166。介电层108b可以接触氮化物半导体层160的侧面166。介电层108b可以接触氮化物半导体层160的侧面166'。介电层108b可以与电极120接触。介电层108b可以与电极130接触。介电层108b可以与电极140接触。介电层108b可以将电极130与电极120分开。介电层108b可以将电极130与电极140分开。介电层108b可以不接触表面116。介电层108b可以不与表面116接触。介电层108b可以不接触表面114。

介电层108b可以包括介电材料。介电层108b可以包括非III-V族介电材料。介电层108b可以包括氮化物。介电层108b可以包括，例如但不限于SiN。介电层108b可以包括氧化物。介电层108b可包括，例如但不限于SiO₂。介电层108b可以电隔离电极130。介电层108b可以包括电绝缘材料，例如但不限于氢倍半硅氧烷聚合物(HSQ)。介电层108b可以电隔离电极120。介电层108b可以电隔离电极140。介电层108b的厚度可以在约10nm和约2000nm之间、优选在约50nm和约1000nm之间、更优选地在约100nm和约500nm之间。

介电层108b可以具有与介电层108a不同的材料。介电层108b可以具有与介电层108a相同的材料。当介电层108b与介电层108a具有相同的材料，介电层108b与介电层108a可视为单层。例如，介电层108a可以包括SiO₂，并且介电层108b可以包括SiN。例如，介电层108a可以包括SiN并且介电层108b可以包括SiN。例如，介电层108a可以包括SiO₂，并且介电层108b可以包括SiO₂。例如，介电层108a可以包括SiN并且介电层108b可以包括SiO₂。

电极120可以设置在氮化物半导体层110上。电极120可以接触氮化物半导体层110。电极120可以电连接到氮化物半导体层106。电极120可以通过氮化物半导体层110电连接到氮化物半导体层106。电极120的一部分可以被氮化物半导体层110围绕。电极120的一部分可以被介电层108a围绕。电极120的一部分可以被介电层108b围绕。电极120可以包括导电材料。电极120可以包括金属。电极120可以包括，例如但不限于Al。电极120可以包括，例如但不限于Ti。电极120可以包括金属化合物。电极120可以包括，例如但不限于氮化钛(TiN)。

电极140可以设置在氮化物半导体层110上。电极140可以接触第二氮化物半导体层110。电极140可以电连接到氮化物半导体层106。电极140可以通过氮化物半导体层110电连接到氮化物半导体层106。电极140的一部分可以被氮化物半导体层110围绕。电极140的一部分可以被介电层108a围绕。电极140的一部分可以被介电层108b包围。电极140可以包括导电材料。电极140可以包括金属。电极140可以包括，例如但不限于Al。电极140可以包括，例如但不限于Ti。电极140可以包括金属化合物。电极140可以包括，例如但不限于AlN。电极140可以包括例如但不限于TiN。

电极130可以设置在氮化物半导体层160上。电极130可以与氮化物半导体层160接触。电极130可以被介电层108b围绕。电极130可以包括金属。电极130可以包括，例如但不限于金(Au)、铂(Pt)、钛(Ti)、钯(Pd)、镍(Ni)或钨(W)。电极130可以包括金属化合物。电极130可以包括，例如但不限于TiN。

介电层108a可以改善氮化物半导体层110的表面116和侧面118的表面质量。介电层108a可以减少氮化物半导体层110的表面116和侧面118的缺陷。介电层108a可以减少氮化物半导体层110的表面116和侧面118上的污染。介电层108a可以防止氮化物半导体层160在侧面118上的横向生长。

图3A-3H示出了用于制造图2A所示半导体器件100的方法的各个阶段。

参照图3A，可以提供衬底102。缓冲层104可以形成在衬底102上。缓冲层104可以通过化学气相沉积(CVD)和/或另一合适的沉积步骤来形成。缓冲层104可以通过CVD和/或其他合适的沉积步骤形成在衬底102上。氮化物半导体层106可以形成在衬底102上。氮化物半导体层106可以形成在缓冲层104上。氮化物半导体层106可以通过CVD和/或另一合适的沉积步骤形成。氮化物半导体层106可以通过CVD和/或其他合适的沉积步骤形成在衬底102或缓冲层104上。氮化物半导体层110可以形成在氮化物半导体层106上。氮化物半导体层110可以通过CVD和/或另一合适的沉积步骤形成。氮化物半导体层110可以通过CVD和/或其他合适的沉积步骤形成在氮化物半导体层106上。

氮化物半导体层110可以在形成氮化物半导体层106之后形成。当氮化物半导体层110设置在氮化物半导体层106上时，可以形成异质结。氮化物半导体层110的带隙可以大于氮化物半导体层106的带隙。由于氮化物半导体层110和氮化物半导体层106之间形成的异质结的极化现象，可以在氮化物半导体层106中形成2DEG。由于氮化物半导体层110和氮化物半导体层106之间形成的异质结的极化现象，2DEG可以形成在氮化物半导体层106中并且靠近氮化物半导体层106和氮化物半导体层110之间的界面。

参照图3B，在氮化物半导体层110上形成位于氮化物半导体层110的表面112与表面114之间的凹槽150。凹槽150可以限定氮化物半导体层110的侧面118和表面116。凹槽150的底壁152限定氮化物半导体层110的表面116。凹槽150中连接开口和凹槽150的底壁152的侧壁154，限定氮化物半导体层110的侧面118。凹槽150可以具有深度Dr。深度Dr可以由氮化物半导体层110的表面114与氮化物半导体层110的表面116之间的距离限定。深度Dr可以等于第二高度和第三高度之间的差。凹槽150的底壁152可以具有沿着x方向的宽度Wr。深度Dr的范围可以在约500nm与约3000nm之间，优选地在约800nm与约2500nm之间，更优选地在约1000nm与约2000nm之间，甚至更优选地在约1200nm与约1700nm之间。宽度Wr的范围可以在大约2000nm和大约9000nm之间，优选地在大约3000nm和大约7000nm之间，更优选地在大约4000nm和大约6000nm之间，甚至更优选地在大约4500nm和大约5500nm之间。凹槽可以通过合适的工艺形成，例如但不限于蚀刻技术(诸如干法蚀刻或湿法蚀刻等蚀刻工艺)、激光技术(激光钻孔或激光切割)或其他合适的技术。

参照图3C，介电层108a可以形成在氮化物半导体层110上。介电层108a可以形成在凹槽150中。介电层108a至少覆盖凹槽的侧壁154。介电层108a至少覆盖凹槽的底壁152。介电层108a接触表面116。介电层108a还可以形成在氮化物半导体层110的表面114上。介电层108a接触氮化物半导体层110的侧面118。介电层108a可以通过沉积步骤形成。介电层108a可以通过CVD和/或另一合适的沉积步骤形成在氮化物半导体层110上。介电层108a可以在形成氮化物半导体层110之后形成。介电层108a可以在形成氮化物半导体层110之后立即形成。介电层108a可以在形成氮化物半导体层110之后立即形成，以防止或抑制氮化物半导体层110的氧化。介电层108a可以防止或抑制凹槽的侧壁上的污染。

参照图3D，可以去除凹槽150的底壁152上的部分介电层108a，以露出氮化物半导体层110的表面116的相应部分。去除之后，介电层108a可以在表面116上形成端子1084。表面116上的介电层108a的端子1084可以基本上平行于z方向。在去除步骤之后，氮化物半导体层110的侧面118都没有被暴露。在去除步骤之后，氮化物半导体层110的表面116被暴露。位于氮化物半导体层110的表面114上的部分介电层108a被去除。去除步骤可以通过合适的工艺来执行，例如但不限于蚀刻技术(例如干法蚀刻或湿法蚀刻等蚀刻工艺)、激光技术(激光钻孔或激光切割)或其他合适的技术。

参照图3E，可以形成氮化物半导体层160。氮化物半导体层160可以通过沉积步骤形成。氮化物半导体层160可以通过CVD和/或另一合适的沉积步骤形成在半导体层110上。氮化物半导体层160可以外延地形成在氮化物半导体层110上。氮化物半导体层160可以外延形成在表面116上。氮化物半导体层160可以通过CVD和/或另一合适的沉积步骤形成在介电层108a上。氮化物半导体层160可以形成在半导体层110的表面114上。氮化物半导体层160可以形成在凹槽150中。氮化物半导体层160可以形成在半导体层110的表面116上。氮化物半导体层160可以接触半导体层110的表面116。氮化物半导体层160可以形成在通过去除步骤露出的表面116的部分上。介电层108a位于氮化物半导体层160与氮化物半导体层110之间。介电层108a位于氮化物半导体层160与氮化物半导体层110的表面114、表面116和/或侧面118之间。介电层108a接触氮化物半导体层160和氮化物半导体层110的侧面118。氮化物半导体层160的面向表面116的表面被定义为氮化物半导体层160的表面162。氮化物半导体层160的表面162沿着x方向具有宽度w。宽度w的范围可以在约1000nm与约9000nm之间，优选地在约2000nm与约7000nm之间，更优选地在约3000nm与约6000nm之间，甚至更优选地在约4000nm与约5000nm之间。宽度w为宽度Wr的约10％至约100％，优选为约50％至约95％，更优选为约70％至约90％。

形成在凹槽150中的氮化物半导体层160的侧表面被定义为氮化物半导体层160的侧面166。氮化物半导体层160的侧面166基本上垂直于衬底的表面。氮化物半导体层160的侧面166的一部分由介电层108a限定。氮化物半导体层160的侧面166的一部分不由介电层108a限定。氮化物半导体层160的侧面166的一部分可以与介电层108a接触。氮化物半导体层160的侧面166的一部分与表面116上的介电层108a的端子接触。该端子基本上平行于z方向。氮化物半导体层160的侧面166的一部分可以不与介电层108a接触。

参照图3F，可以去除氮化物半导体层160的一部分。可以通过任何合适的工艺去除氮化物半导体层160，例如但不限于蚀刻技术(例如干法蚀刻或湿法蚀刻等蚀刻工艺)、激光技术(激光钻孔或激光切割)或其他合适的技术。位于氮化物半导体层110的表面114上的部分氮化物半导体层160被去除。位于氮化物半导体层110的表面114上的所有氮化物半导体层160被去除。形成在凹槽150中的氮化物半导体层160的一部分被去除。通过去除步骤形成的凹槽150中的氮化物半导体层160的顶表面被定义为氮化物半导体层160的表面164。氮化物半导体层110的表面114位于氮化物半导体层160的表面162和表面164之间。介电层108a的一部分被去除。通过去除步骤形成介电层108a的顶表面。在去除步骤之后形成的介电层108a的顶表面与氮化物半导体层110的表面116一起限定介电层108a的厚度T，厚度T是介电层108a的顶表面与氮化物半导体层110的表面116之间的距离。厚度T的范围可以在大约510nm和大约3500nm之间，优选地在大约800nm和大约3000nm之间，更优选地在大约1000nm和大约2500nm之间，甚至更优选地在大约1200nm和大约2000nm。

参照图3G，可以形成电极120、电极130和电极140。每个电极可以通过物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)和/或另一合适的沉积步骤独立地形成。电极120和电极140可以各自独立地形成在氮化物半导体层110上。电极130可以形成在半导体层160上。电极120和电极140可以各自独立地与介电层108a接触。电极120和电极140可以各自独立地不与介电层108a接触。

参照图3H，可以形成介电层108b。介电层108b可以通过沉积步骤形成。介电层108b可以通过CVD和/或另一合适的沉积步骤形成在氮化物半导体层110上。介电层108b可以覆盖电极120、电极130、电极140、介电层108a、凹槽150的剩余部分、氮化物半导体层160和氮化物半导体层110中的至少之一。介电层108b可以与氮化物半导体层160的侧面166接触。介电层108b可以与氮化物半导体层160的侧面166不接触。

图2B是本公开一些实施例提供的半导体器件的另一侧视图。图2B所示的半导体器件类似于图2A所示的半导体器件100，不同之处在于介电层108a和电极120的配置以及氮化物半导体层160和氮化物半导体层110的配置。如图2B所示，间隔层180可以形成在氮化物半导体层110上，并且可以位于电极120和介电层108a之间，使得介电层108a不与电极120接触。在一些实施例中，间隔层180可以与介电层108b采用相同的材料形成。在一些实施例中，过渡层182可以形成在氮化物半导体层160和氮化物半导体层110之间。过渡层182可以由氮化铝(AlN)、Al％梯度AlGaN、p-AlGaN、InAlN、InAlGaN、p-GaN制成。

图4是本公开一些实施例提供的半导体器件200的侧视图。

图4所示的半导体器件100类似于图2A所示的半导体器件100，其不同之处在于介电层208a和氮化物半导体层260的配置。介电层208a和氮化物半导体层260可以具有与图2A所示的结构不同的结构。

如图4所示，氮化物半导体层260被介电层208a围绕。氮化物半导体层260的侧面266沿着x方向延伸。氮化物半导体层260的侧面266在衬底102上的投影与氮化物半导体层110的表面116的投影重叠。氮化物半导体层260的侧面266在衬底102上的投影不与第三半导体层260的表面262的投影重叠。氮化物半导体层260的侧面266相对于z方向以锐角α倾斜。角度α的范围在约0°至小于90°之间，优选地在0°至约70°之间，更优选地在10°至约60°之间，更优选地在15°至约50°之间，甚至更优选地在30°至约45°之间。氮化物半导体层260的侧面266可以平行于氮化物半导体层110的侧面118。在另一实施例中，氮化物半导体层260的侧面266可以不平行于氮化物半导体层110的侧面118。氮化物半导体层260可以包括连接表面262和表面264的侧面266'。侧面266'的布置可以与侧面266基本相同，除了侧面266面向电极140并且侧面266'面向电极120。介电层108b不接触侧面266。介电层108b设置在第四高度之上。介电层108b设置于第二高度之上。

图5A-5F示出了用于制造图4中所述半导体器件200的方法的各个阶段。半导体器件200的制造可以以与图3A和图3B中所示的相同的步骤开始,然后进行图5A至图5H所示的步骤。

参照图5A，介电层108a可以形成在第二氮化物半导体层110上。第一介电层108a可以形成在第二氮化物半导体层110的第三表面116和第一侧118上。

参照图5B，可以去除凹槽150的底壁152上的部分介电层208a，以露出氮化物半导体层110的表面116的相应部分。图5B所示的步骤与图3D所示的步骤相似,其不同之处在于半导体器件100的介电层108a包括位于基本上平行于z方向的表面116上的端子。相比之下，介电层208a在凹槽150中形成倾斜表面2084，倾斜表面2084与z方向成锐角α。去除步骤可以通过合适的工艺来执行，例如但不限于蚀刻技术(例如干法蚀刻或湿法蚀刻等蚀刻工艺)、激光技术(激光钻孔或激光切割)或其他合适的技术。

参照图5C，可以形成氮化物半导体层260。氮化物半导体层260可以通过沉积步骤形成。介电层208a围绕氮化物半导体层260的侧面266。介电层208a限定氮化物半导体层260的侧面266，使得侧面266以与介电层208a相同的角度倾斜。介电层208a与氮化物半导体层260的侧面266接触。

参照图5D，可以去除氮化物半导体层260的一部分以形成氮化物半导体层260的表面264。还可以去除第一介电层208a的一部分。去除介电层208a的一部分，使得介电层208a的顶表面与氮化物半导体层260的表面264齐平。

参照图5E，可以形成电极120、电极130和电极140。每个电极可以通过物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)和/或另一合适的沉积步骤独立地形成。

参照图5F，可以形成介电层108b。介电层108b可以通过沉积步骤形成。介电层108b不与氮化物半导体层260的侧面266接触。

图6是本公开一些实施例提供的半导体器件300的侧视图。

图6所示的半导体器件300类似于图4所示的半导体器件200，其不同之处在于介电层308a和氮化物半导体层360的侧面366的配置。氮化物半导体层360的侧面366具有两个不同的部分366a和366b。

如图6所示，氮化物半导体层360的侧面366包括沿z方向延伸的部分366a。侧面366包括连接部分366a和表面364的部分366b。部分366b沿着x方向延伸。氮化物半导体层360的侧面366的部分366a具有厚度t1，其被定义为氮化物半导体层360的部分366a在z方向的投影。厚度t1的范围可以在大约10nm和大约1500nm之间，优选地在大约50nm和大约2000nm之间，更优选地在大约100nm和大约1500nm之间，并且甚至更优选地在大约300nm和大约700nm之间。

氮化物半导体层360的部分366b在衬底102上的投影与氮化物半导体层110的表面116的投影重叠。氮化物半导体层360的部分366b在衬底102上个的投影不与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。在另一实施例中，氮化物半导体层360的部分366b在衬底102上的投影与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。第三氮化物半导体层360的部分366b相对于z方向以锐角β倾斜。氮化物半导体层360的部分366b在z方向上的投影与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。在另一实施例中，氮化物半导体层360的部分366b在z方向上的投影不与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。角度β的范围在约0°至小于90°之间，优选地在0°至约70°之间，更优选地在10°至约60°之间，更优选地在15°和约50°之间，甚至更优选地在30°和约45°之间。

图7A-7C示出了用于制造图6中所述半导体器件300的方法的各个阶段。半导体器件300的制造可以以与图3A和图3B中所示的相同的步骤开始,然后进行图7A至图7C以及图5D至图5F所示的步骤。

参照图7A，在氮化物半导体层110上形成介电层308a。介电层308a可以形成在氮化物半导体层110的表面116和侧面118上。

参照图7B，可以去除凹槽150的底壁152上的部分介电层308a，以露出氮化物半导体层110的表面116的相应部分。该去除包括垂直蚀刻掉位于氮化物半导体层110的表面116上的介电层308a的部分。图7B所示的步骤与图5B所示的步骤类似，其不同之处在于半导体器件200的介电层208a在凹槽150内形成倾斜表面2084。倾斜表面2084与z方向成锐角α。相比之下，介电层308a包括位于表面116上的端子3084a以及位于凹槽150中的倾斜表面3084b。端子3084a连接表面3084b和表面116。去除步骤可以通过合适的工艺来执行，例如但不限于蚀刻技术(例如干法蚀刻或湿法蚀刻等蚀刻工艺)、激光技术(激光钻孔或激光切割)或其他合适的技术。

参照图7C，可以形成氮化物半导体层360。氮化物半导体层360可以通过沉积步骤形成。介电层308a围绕氮化物半导体层360的侧面366。介电层308a限定氮化物半导体层360的侧面366，使得侧面366具有沿z方向延伸的部分366a和将部分366a和表面364连接的部分366b。部分366b沿着x方向延伸。介电层308a与氮化物半导体层360的侧面366接触。

图8A-8D分别示出了本公开一些实施例提供的半导体器件400、500、600和700的侧视图。图8A至图8D所示的半导体器件类似于图2A及图4所示的半导体器件100和200，其不同之处在于介电层408a、508a、608a或708a以及氮化物半导体层460、560、660或760的侧面466、566、666或766的配置。

如图8A所示，半导体器件400的氮化物半导体层460的侧面466基本上垂直于衬底的表面。表面116在衬底102上的投影落入表面462在衬底102上的投影内。表面462在衬底102上的投影落入表面116在衬底102上的投影内。氮化物半导体层460覆盖氮化物半导体层110的表面116。介电层408a接触氮化物半导体层110的表面114。介电层408a可以沿着x方向在表面114上延伸长度L2。在另一实施例中，介电层408a可以不接触氮化物半导体层110的表面114。介电层408a不接触氮化物半导体层110的表面116。介电层408a可以在第二高度和第三高度之间。介电层408a可以在第四高度和第三高度之间。

如图图8B，半导体器件500的氮化物半导体层560的侧面566具有部分566a和566b。部分566a相对于z方向以角度α倾斜。部分566b基本上平行于z方向。部分566a连接表面116和部分566b。部分566b连接部分566a和表面564。部分566a相对于z方向以锐角α倾斜。氮化物半导体层560的部分566a在衬底102上的投影与氮化物半导体层110的表面116的投影重叠。氮化物半导体层560的部分566a在衬底102上的投影不与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。在另一实施例中，氮化物半导体层560的部分566a在衬底102上的投影与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。氮化物半导体层560的部分566a在z方向上的投影与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。氮化物半导体层560的部分566b在z方向上的投影与氮化物半导体层110的边118的投影重叠。另一实施例中，氮化物半导体层560的部分566b在z方向的投影不与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。

介电层508a接触氮化物半导体层110的表面114。介电层508a可以沿着x方向在表面114上延伸长度L2。在另一实施例中，介电层508a可以不接触氮化物半导体层110的表面114。介电层508a接触氮化物半导体层110的表面116。介电层508a可以沿着x方向在表面116上延伸长度L1。介电层508a接触氮化物半导体层110的侧面118。介电层508a接触氮化物半导体层560的侧面566的部分566a。介电层508a可以接触或不接触氮化物半导体层560的侧面566的部分566b。侧面566的部分566a和侧面118之间在第三高度上包括距离d。介电层508a可以在第二高度和第三高度之间。介电层508a可以在第四高度和第三高度之间。

如图8C所示，半导体器件600的氮化物半导体层660的侧面666包括部分666a、666b、666c。部分666a沿着z方向延伸。部分666c沿着z方向延伸。部分666b相对于z方向以角度β倾斜。部分666a连接表面116和部分666b。部分666b连接部分666a和部分666c。部分666c连接部分666b和表面664。氮化物半导体层660的部分666b在衬底102上的投影与氮化物半导体层110的表面116的投影重叠。氮化物半导体层660的部分666b在衬底102上的投影不与氮化物半导体层110的侧面118的投影。在另一实施例中，氮化物半导体层660的部分666b在衬底102上的投影与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。氮化物半导体层660的部分666b在z方向的投影与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。在另一实施例中，氮化物半导体层660的部分666b在z方向的投影不与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。氮化物半导体层660的部分666c在z方向的投影与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。在另一实施例中，氮化物半导体层660的部分666c在z方向上的投影不与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。

介电层608a接触氮化物半导体层110的表面114。介电层608a可以沿着x方向在表面114上延伸长度L2。在另一实施例中，介电层608a可以不接触氮化物半导体层110的表面114。介电层608a接触氮化物半导体层110的表面116。介电层608a可以沿着x方向在表面116上延伸长度L1。介电层608a接触氮化物半导体层110的侧面118。介电层608a接触氮化物半导体层660的部分666a。介电层608a接触氮化物半导体层660的部分666b。在另一实施例中，介电层608a可以不接触氮化物半导体层660的部分666b。介电层608a不接触氮化物半导体层660的部分666c。在另一实施例中，介电层608a可以接触氮化物半导体层660的部分666c。侧面666的部分666a和侧面118之间在第三高度上包括距离d。介电层608a可以位于部分666b和表面116之间。介电层608a可以位于第二高度和第三高度之间。介电层608a可以在第四高度和第三高度之间。

如图8D所示，半导体器件700的氮化物半导体层760的侧面766包括部分766a、766b、766c。部分766a相对于z方向以角度α倾斜。部分766b沿z方向延伸。部分766c相对于z方向以角度γ倾斜。部分766a连接表面116和部分766b。部分766b连接部分766a和部分766c。部分766c连接部分766b和表面764。氮化物半导体层760的部分766a在衬底102上的投影与氮化物半导体层110的表面116的投影重叠。氮化物半导体层760的部分766c在衬底102上的投影与氮化物半导体层110的表面116的投影重叠。在另一实施例中，氮化物半导体层760的部分766c在衬底102上的投影不与氮化物半导体层760的表面116的投影重叠。在另一实施例中，氮化物半导体层760的部分766c在衬底102上的投影可以与氮化物半导体层110的表面114的投影重叠。氮化物半导体层760的部分766a在衬底102上的投影与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。氮化物半导体层760的部分766c在衬底102上的投影与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。在另一实施例中，氮化物半导体层760的部分766c在衬底102上的投影不与第二氮化物半导体层110的第一侧面118的投影重叠。氮化物半导体层760的部分766a在z方向上的投影与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。氮化物半导体层760的部分766b在z方向的投影与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。氮化物半导体层760的部分766c在z方向的投影与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。在另一实施例中，氮化物半导体层760的部分766b在z方向上的投影不与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。在另一实施例中，氮化物半导体层760的部分766c在z方向上的投影不与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。角度γ的范围在约0°至约90°之间，优选地0°至约70°之间，更优选10°至约60°之间，更优选15°至约50°之间，甚至更优选30°至约45°之间。

介电层708a接触氮化物半导体层110的表面114。介电层708a可以沿着x方向在表面114上延伸长度L2。在另一实施例中，介电层708a可以不接触氮化物半导体层110的表面114。介电层708a接触氮化物半导体层110的表面116。介电层708a可以沿着x方向在表面116上延伸长度L1。介电层708a接触氮化物半导体层110的侧面118。介电层708a接触氮化物半导体层760的部分766a。介电层708a接触氮化物半导体层760的部分766b。在另一实施例中，介电层708a可以不接触氮化物半导体层760的部分766b。介电层708a接触氮化物半导体层760的部分766c。在另一实施例中，介电层708a可以不接触氮化物半导体层760的部分766c。侧面766的部分766a和侧面118之间在第三个高度上存在距离d。介电层708a可以位于部分766a和表面116之间。介电层708a可以位于部分766C和表面116之间。在另一实施例中，介电层708a可以位于部分766C和表面114之间。介电层608a可以位于第二高度和第三高度之间。介电层608a可以位于第四高度和第三高度之间。

图9A至图9C分别示出了本公开一些实施例提供的半导体器件1000、1020和1040的侧视图。图9A至图9C所示的半导体器件1000、1020和1040类似于图2A所示的半导体器件100。不同之处如下所述。

如图图9A至图9C所示，氮化物半导体层110包括处于第五高度的表面119。第五高度可以大于第一高度。第五高度可以小于第二高度。第五高度可以大于第三高度。第五高度可以小于第三高度。第五高度可以大于第四高度。第五高度可以小于第四高度。表面119可以通过去除氮化物半导体层110的一部分来形成。去除步骤可以通过合适的工艺来执行，例如但不限于蚀刻技术(例如干法蚀刻或湿法蚀刻等蚀刻工艺)、激光技术(激光钻孔或激光切割)或其他合适的技术。氮化物半导体层110的表面119可以位于氮化物半导体层110的表面112和表面116之间。氮化物半导体层110的表面119可以位于氮化物半导体层的表面114和表面116之间。氮化物半导体层110的表面119可以与氮化物半导体层110的表面116齐平。在z方向上，表面119可以位于电极120的顶表面和底表面之间。在z方向上，表面119可以在电极140的顶表面和底表面之间。在z方向上，表面119可以在表面114和电极120的底表面之间。在z方向上，表面119可以在表面114和电极140的底表面之间。在z方向上，表面119可以在电极120的底表面之下。在z方向上，表面119可以在电极140的底表面之下。与表面119相比，电极120的底面远离衬底102。与表面119相比，电极140的底面远离衬底102。表面119可以与电极120的底表面齐平。表面119可以与电极140的底表面齐平。

如图图9A至图9C所示，半导体器件可以包括设置在氮化物半导体层110的表面119上的电极120和电极140。然而，也可以采用其他实施例。例如，电极120可以设置在氮化物半导体层110的表面114上，并且电极140可以设置在氮化物半导体层110的表面119上，反之亦然。电极120和电极140各自独立地可以接触氮化物半导体层110、介电层108a和介电层108b中的至少之一。电极120和电极140各自独立地可以被氮化物半导体层110、介电层108a和介电层108b中的至少之一围绕。电极120和电极140各自独立地可以不与介电层108a接触。电极120和电极140的侧表面各自独立地可以不与氮化物半导体层110或介电层108a接触。

如图9A和图9B所示，半导体器件1000的氮化物半导体层160的表面164位于氮化物半导体层110的表面114和表面116之间。氮化物半导体层160的侧面166基本上垂直于衬底的表面。介电层108a接触氮化物半导体层110的表面116。氮化物半导体层160覆盖氮化物半导体层110的表面116的一部分。氮化物半导体层160至少在X方向上覆盖了氮化物半导体层110的表面116。介电层108a接触氮化物半导体层110的表面114。介电层108a覆盖氮化物半导体层110的表面114。介电层108a至少在x方向上覆盖氮化物半导体层110的表面114。介电层108a接触氮化物半导体层110的侧面118。介电层108a接触氮化物半导体层160的侧面166。介电层108a围绕氮化物半导体层160的侧面166。介电层108a可以位于第二高度和第三高度之间。介电层108a可以在第二高度和第四高度之间。介电层108a可以在第二高度和第五高度之间。介电层108a可以位于第三高度和第四高度之间。介电层108a可以在第三高度和第五高度之间。介电层108a可以不在第三高度和第五高度之间。介电层108a可以在第四高度和第五高度之间。

如图9C所示，半导体器件1040的氮化物半导体层1160的侧面1166包括部分1166a、1166b、1166c、1166d和1166e。部分1166a沿着z方向延伸。部分1166b沿x方向延伸。部分1166c相对于z方向以角度γ倾斜。部分1166d基本上平行于衬底102的表面。部分1166e沿着z方向延伸。部分1166a连接表面116和部分1166b。部分1166b连接部分1166a和部分1166c。部分1166c连接部分1166b和部分116d。部分1166d连接部分1166c和部分116e。部分1166e连接部分1166d和表面1164。

氮化物半导体层1160的部分1166b在衬底102的表面上的投影与氮化物半导体层110的表面116的投影重叠。氮化物半导体层1160的部分1166b在衬底102的表面上的投影不与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。在另一实施例中，氮化物半导体层1160的部分1166b在衬底102的表面上的投影可以与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。氮化物半导体层1160的部分1166b在衬底102的表面上的投影可以不与氮化物半导体层110的表面114的投影重叠。在另一实施例中，氮化物半导体层1160的部分1166b在衬底102的表面上的投影可以与氮化物半导体层110的表面114的投影重叠。氮化物半导体层1160的部分1166c在衬底102的表面上的投影与氮化物半导体层110的表面116的投影重叠。氮化物半导体层1160的部分1166c在衬底102的表面上的投影不与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。在另一实施例中，氮化物半导体层1160的部分1166c在衬底102的表面上的投影与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。氮化物半导体层1160的第三部分1166c在衬底102的表面上的投影与不与氮化物半导体层110的表面114的投影重叠。在另一实施例中，氮化物半导体层1160的部分1166c在衬底102的表面上的投影可以与氮化物半导体层110的表面114的投影重叠。氮化物半导体层1160的第三部分1166d在衬底102的表面上的投影与氮化物半导体层110的表面116的投影重叠。氮化物半导体层1160的第三部分1166d在衬底102的表面上的投影不与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。在另一实施例中，氮化物半导体层1160的部分1166d在衬底102的表面上的投影可以与氮化物半导体层110的表面118的投影重叠。氮化物半导体层1160的部分1166d在衬底102的表面上的投影不与氮化物半导体层110的表面114的投影重叠。在另一实施例中，氮化物半导体层1160的部分1166d在衬底102的表面上的投影与氮化物半导体层110的表面114的投影重叠。氮化物半导体层1160的部分1166a在z方向上的投影与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。然而，在又一实施例中，氮化物半导体层160的部分1166a在z方向上的投影可以不与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。氮化物半导体层1160的部分1166c在z方向上的投影与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。然而，在又一实施例中，氮化物半导体层160的部分1166c在z方向上的投影不与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。氮化物半导体层160的部分1166e在z方向上的投影不与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。然而，在又一实施例中，氮化物半导体层160的部分1166e在z方向上的投影可以与氮化物半导体层110的侧面118的投影重叠。

介电层108a接触氮化物半导体层110的表面116。介电层108a覆盖氮化物半导体层110的表面116。介电层108a至少在x方向上覆盖氮化物半导体层110的表面116。介电层108a接触氮化物半导体层110的表面114。介电层108a覆盖氮化物半导体层110的表面114。介电层108a至少在x方向上覆盖氮化物半导体层110的表面114。介电层108a接触氮化物半导体层110的侧面118。介电层108a接触氮化物半导体层1160的部分1166a。介电层108a围绕氮化物半导体层160的部分1166a。介电层108a接触氮化物半导体层1160的部分1166b。介电层108a围绕氮化物半导体层160的部分1166b。介电层108a接触氮化物半导体层1160的部分1166c。介电层108a围绕氮化物半导体层1160的部分1166c。介电层108a接触氮化物半导体层1160的部分1166d。介电层108a围绕氮化物半导体层160的部分1166d。介电层108a不接触氮化物半导体层1166e的部分1166e。在另一实施例中，介电层108a可以接触氮化物半导体层1160的部分1166e。在另一实施例中，介电层108a可以围绕氮化物半导体层1160的部分1166e。在另一实施例中，介电层108a可以不接触氮化物半导体层1160的部分1166b。在另一实施例中，介电层108a可以不接触氮化物半导体层1160的部分1166c。在另一实施例中，介电层108a可以不接触氮化物半导体层1160的部分1166d。介电层108a可位于部分1166b与表面116之间。介电层108a可位于部分1166d与表面116之间。在另一实施例中，介电层108a可位于部分1166b与表面114之间。在另一实施例中，介电层108a可以位于部分1166d和表面114之间。介电层108a可以位于第二高度和第三高度之间。介电层108a可以在第二高度和第四高度之间。介电层108a可以在第二高度和第五高度之间。介电层108a可以位于第三高度和第四高度之间。介电层108a可以在第三高度和第五高度之间。介电层108a可以不在第三高度和第五高度之间。介电层108a可以在第四高度和第五高度之间。

图10示出了器件100的氮化物半导体层160中的掺杂剂190的分布示意图。不受理论限制，掺杂剂190(表示为点)是均匀分布的。氮化物半导体层160表现出改善的耗尽能力。类似的结果适用于器件200的氮化物半导体层260、器件300的氮化物半导体层360、器件400的氮化物半导体层460、器件500的氮化物半导体层560、器件600的氮化物半导体层660、器件700的氮化物半导体层760、器件1000的氮化物半导体层160、器件1020的氮化物半导体层160以及器件1040的氮化物半导体层1160。

为了便于描述，本文所使用的空间相关术语例如“下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”、“下部”、“左侧”、“右侧”等可以在本文中用于描述如图中所示的一个组件或特征与另一组件或特征之间的关系。除了图中所示的方位之外，空间相关术语旨在涵盖设备在使用或操作中的不同方位。设备可以以其他方式定向(旋转90度或位于其他方位)，并且本文中使用的空间相关描述符也可以相应地用于解释说明。应当理解，当一个组件“连接”或“耦合”到另一组件时，该组件可以直接连接到或耦合到另一组件，或者可以存在中间组件。

本文所使用的术语“大约”、“基本上”、“大致地”和“大约”用于描述和考虑小的变化。当与事件或情况结合使用时，该术语可以指事件或情况精确发生的情况，以及事件或情况近似发生的情况。如本文所用，关于给定值或范围，术语“大约”通常意指在给定值或范围的±10％、±5％、±1％或±0.5％的范围内。该范围在本文中可以被指示为从一个端点到另一端点或在两个端点之间。除非另有说明，本公开中公开的所有范围均包括端点。术语“基本上共面”可以指沿同一平面定位在几微米(μm)内的两个表面，例如，沿同一平面定位在10μm内、5μm内、1μm内或0.5μm内。当提及“基本上”相同的数值或特性时，该术语可以指的是在平均值的±10％、±5％、±1％或±0.5％内的值。

以上简要描述了本公开的几个实施例及其细节特征。本公开所描述的实施例可以很容易地作为设计或修改其他过程和结构的基础，以实现相同或相似的目的和/或获得与本公开实施例所介绍的相同或相似的优点。这样的等同构造不脱离本公开的精神和范围，并且可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种变化、替换和修改。

Claims (25)

1.一种半导体器件，包括：

衬底；

位于所述衬底上的第一氮化物半导体层；

位于所述第一氮化物半导体层上的第二氮化物半导体层；其中，所述第二氮化物半导体层包括位于第一高度的第一表面、位于第二高度的第二表面、位于第三高度并且位于所述第一表面和所述第二表面之间的第三表面、以及连接所述第二表面与所述第三表面且沿着基本上平行于所处衬底的表面的方向延伸的第一侧面；

位于所述第二氮化物半导体层的所述第三表面上的第三氮化物半导体层；和

与所述第三氮化物半导体层和所述第二氮化物半导体层的所述第一侧面接触的介电层。

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述介电层接触所述第二氮化物半导体层的所述第三表面。

3.根据权利要求1或2所述的半导体器件，其中，所述第三氮化物半导体层包括位于所述第三高度的第四表面和位于所述第四高度的第五表面。

4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，所述第四高度高于所述第二高度。

5.根据权利要求3或4所述的半导体器件，其中，所述第三氮化物半导体层包括连接所述第三氮化物半导体层的所述第四表面和所述第五表面的第二侧面；并且，所述介电层接触所述第三氮化物半导体层的所述第二侧面。

6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，所述第二侧面沿着所述基本上平行于所处衬底的表面的方向延伸。

7.根据权利要求6所述的半导体器件，其中，所述第三氮化物半导体层的所述第二侧面在所述衬底上的投影与所述第三氮化物半导体层的所述第四表面在所述衬底上的投影不重叠。

8.根据权利要求6所述的半导体器件，其中，所述第三氮化物半导体层的所述第二侧面在所述衬底上的投影与所述第三氮化物半导体层的所述第五表面在所述衬底上的投影重叠。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的半导体器件，其中，所述第二侧面包括基本上垂直于所述衬底的所述表面的第一部分和沿着基本上平行于所述衬底的所述表面的方向延伸的第二部分。

10.根据权利要求9所述的半导体器件，其中，所述第二部分在所述衬底的投影与所述第三氮化物半导体层的所述第四表面在所述衬底上的投影不重叠。

11.根据权利要求9所述的半导体器件，其中，所述第二部分在所述衬底上的投影与所述第三氮化物半导体层的所述第五表面在所述衬底上的投影重叠。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的半导体器件，其中，所述第二侧面还包括基本上垂直于所述衬底的所述表面的第三部分；所述第二部分位于所述第一部分和所述第三部分之间。

13.根据权利要求3至12中任一项所述的半导体器件，其中，所述第三氮化物半导体层的所述第五表面在所述衬底上的投影与所述第二氮化物半导体层的所述第二表面的投影重叠。

14.根据权利要求3至13中任一项所述的半导体器件，其中，所述第三氮化物半导体层的所述第五表面在所述衬底上的投影与所述第二氮化物半导体层的所述第一侧面的投影重叠。

15.根据权利要求3至14中任一项所述的半导体器件，其中，所述第三氮化物半导体层的所述第二侧面在所述衬底上的投影与所述第二氮化物半导体层的所述第一侧面的投影重叠。

16.一种半导体器件的制造方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成第一氮化物半导体层；

在所述第一氮化物半导体层上形成第二氮化物半导体层；其中，所述第二氮化物半导体层包括位于第一高度的第一表面和位于第二高度的第二表面；

蚀刻所述第二氮化物半导体层的所述第二表面，以形成位于第三高度并且位于所述第一表面和所述第二表面之间的第三表面以及连接所述第二表面与所述第三表面的第一侧面；其中，所述第一侧面沿着基本上平行于所处衬底的表面的方向延伸；

在所述第二氮化物半导体层上形成介电层；

暴露所述第二氮化物半导体层的所述第三表面的一部分；和

在所述第二氮化物半导体层的所述第三表面上形成第三氮化物半导体层；

其中，所述介电层与所述第三氮化物半导体层和所述第二氮化物半导体层的所述第一侧面接触。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述介电层接触所述第二氮化物半导体层的所述第三表面。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其中，所述第三氮化物半导体层包括位于所述第三高度的第四表面和位于所述第四高度的第五表面。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第四高度高于所述第二高度。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，还包括：去除所述第二氮化物半导体层的一部分以形成所述第二氮化物半导体层的第六表面；其中，所述第六表面处于高于所述第一高度的第五高度。

21.一种半导体器件，包括：

衬底；

位于所述衬底上的第一氮化物半导体层；

第二氮化物半导体层；其中，所述第二氮化物半导体层包括位于第一高度的第一表面、位于第二高度的第二表面、位于第三高度并且位于所述第一表面和所述第二表面之间的第三表面、以及连接所述第二表面与所述第三表面且沿着基本上平行于所处衬底的表面的方向延伸的第一侧面；

第三氮化物半导体层；其中，所述第三氮化物半导体层包括位于所述第三高度的第四表面、位于所述第四高度的第五表面以及连接所述第四表面和所述第五表面的第二侧面，所述第二侧面包括基本上垂直于所述衬底的表面的部分。

22.根据权利要求21所述的半导体器件，其中，所述第二侧面的一部分在所述衬底上的正投影与所述第二氮化物半导体的所述第一侧面在所述衬底上的正投影重叠。

23.根据权利要求21或22所述的半导体器件，其中，所述第四高度高于所述第二高度。

24.根据权利要求21至23中任一项所述的半导体器件，还包括在所述第三氮化物半导体层的所述第五表面和所述第二氮化物半导体层的所述第三表面之间的介电质。

25.根据权利要求21至24中任一项所述的半导体器件，还包括在所述第二氮化物半导体层的所述第一侧面和所述第三氮化物半导体层的所述第二侧面之间的介电质。