[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件及其制作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310533220.6
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN104599957A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁理
• 申請（專利權(quán)）人: 中航（重慶）微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/265
• 分類號: H01L21/265;H01L21/20;H01L29/778
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體技術(shù)，特別是涉及一種半導(dǎo)體器件及其制作方法。

背景技術(shù)

一般的，傳統(tǒng)技術(shù)中的異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管（HEMT）如圖1所示，包括形成在硅襯底100上的第一半導(dǎo)體層200、第二半導(dǎo)體層400、源極320、漏極310和柵極330。所述第一半導(dǎo)體層200和所述第二半導(dǎo)體層400構(gòu)成異質(zhì)結(jié)，所述異質(zhì)結(jié)界面處存在二維電子氣。所述源極310、漏極320和柵極330為金屬，所述源極310、漏極320位于所述第二半導(dǎo)體層400兩端，并與所述第一半導(dǎo)體層200構(gòu)成歐姆接觸，所述柵極330位于所述第二半導(dǎo)體層400上，與所述第二半導(dǎo)體層400構(gòu)成肖特基接觸。異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管工作時，通過控制柵極330下的肖特基勢壘來控制所述二維電子氣的濃度，從而實現(xiàn)對電流的控制。所述第一半導(dǎo)體層200和所述所述第二半導(dǎo)體層400為三五族化合物半導(dǎo)體層。一般的，第一半導(dǎo)體層200為GaN，所述第二半導(dǎo)體層400為AlGaN，兩者構(gòu)成AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)。

由于直接生產(chǎn)三五族化合物半導(dǎo)體襯底很困難，目前基于三五族化合物半導(dǎo)體的電子功率器件的制作工藝中，一般采用將氮化鎵外延層生長在襯底基片上，再在所述氮化鎵外延層上制作電子器件的方式。這些襯底基片的材質(zhì)有Si、SiC、藍(lán)寶石（Sapphire）或GaN（Bulk?GaN，體GaN）等。

其中，由于氮化鎵生長在硅襯底具有大尺寸，低成本等優(yōu)勢，特別適用于功率電子器件應(yīng)用。然而，相較于SiC、藍(lán)寶石（Sapphire）或GaN（Bulk?GaN，體GaN），硅襯底特別是低阻硅襯底具有電阻率低、漏電高的特點。故當(dāng)?shù)壨庋訉由L在硅襯底上時，在其上制備的異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管（HEMT），肖特基二極管（SBD）等橫向器件會因流過硅襯底的縱向漏電而不能具有很高的擊穿電壓。因而，目前超高壓（>2000V）氮化鎵功率電子器件的制作方式主要集中在將GaN外延層生長在SiC襯底或?qū)aN生長在藍(lán)寶石襯底上的方式，還沒有將GaN外延層生長在Si襯底上應(yīng)用，限制了氮化鎵功率電子器件的推廣。

為了解決這個問題，美國HRL實驗室提出了背面電極的方法，如圖2所示。在此器件漂移區(qū)下的硅襯底被刻穿，并在背面刻穿的區(qū)域淀積背面金屬電極連接至源極，物理上隔絕了硅襯底漏電的通道。然而，此背面電極同時也引入了從背面電極到漏極的縱向漏電通道，客觀上導(dǎo)電良好的背面電極代替了半導(dǎo)電的硅襯底，其器件的擊穿電壓本質(zhì)上并不能高于普通的將器件形成在Si襯底上GaN外延層中的器件的縱向擊穿電壓。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件的制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中還沒有將三五族化合物器件制作在基于硅襯底的三五族化合物層中的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制作方法，所述半導(dǎo)體器件的制作方法至少包括：

提供硅襯底，所述硅襯底包括第一表面和與之相對的第二表面；

在所述硅襯底的所述第一表面上形成三五族化合物層；

在所述三五族化合物層中制備三五族化合物器件；

對所述硅襯底的第二表面進(jìn)行刻蝕工藝，以在所述硅襯底中形成暴露出所述三五族化合物層的溝槽，且所述溝槽位于所述三五族化合物器件的下方；

利用離子注入工藝對所述溝槽底部暴露出的所述三五族化合物層注入強(qiáng)電負(fù)性離子；

在所述溝槽底部和內(nèi)壁形成鈍化層。

優(yōu)選的，所述溝槽僅暴露所述三五族化合物層中所述三五族化合物器件所在的區(qū)域。

優(yōu)選的，所述離子注入工藝中注入離子的元素為O或F，注入劑量為1e18cm^-3～1e20cm^-3，注入能量大于等于50keV。

優(yōu)選的，所述在所述硅襯底的所述第一表面上形成三五族化合物層的步驟包括：

利用沉積工藝在所述硅襯底上形成GaN層；

利用沉積工藝在所述GaN層上形成AlGaN層或利用沉積工藝在所述GaN層上形成InAlN層。

優(yōu)選的，所述在所述溝槽底部和內(nèi)壁形成鈍化層的步驟之后還包括：在所述鈍化層上形成高熱導(dǎo)性介質(zhì)層至將所述溝槽填滿。

優(yōu)選的，所述在所述三五族化合物層中制備半導(dǎo)體器件的步驟之后，在對所述硅襯底的第二表面進(jìn)行刻蝕工藝的步驟之前，還包括在所述半導(dǎo)體器件上形成金屬場板的步驟。

相應(yīng)的，本發(fā)明的技術(shù)方案還提供了一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件至少包括：

硅襯底，包括第一表面和與之相對的第二表面；