[發(fā)明專利]半導體器件及其制作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810803203.2
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN109037330A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 劉美華;林信南;劉巖軍
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市晶相技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 深圳精智聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44393
• 代理人: 夏聲平

本發(fā)明涉及半導體技術(shù)領(lǐng)域，提供一種半導體器件及其制作方法。所述半導體器件包括：半導體基板，內(nèi)部形成有二維電子氣溝道；源極和漏極，設置在所述半導體基板上、且底部分別與所述半導體基板相連接；柵極，設置在所述半導體基板上、且底部通過一個多層結(jié)構(gòu)與所述半導體基板相連接，其中，所述多層結(jié)構(gòu)包括并排設置的第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域的寬度等于所述第二區(qū)域的寬度，所述第一區(qū)域的摻雜濃度與所述第二區(qū)域的摻雜濃度不同。本發(fā)明的半導體器件，可以獲得更好的器件開關(guān)特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導體器件以及一種半導體器件的制作方法。

背景技術(shù)

P型柵極半導體器件由于工藝成熟，器件穩(wěn)定性好，非常適合實現(xiàn)增強型。但是，柵極的設計參數(shù)(如摻雜濃度、柵極厚度、柵極金屬的功函數(shù))對于器件的開態(tài)和關(guān)態(tài)電學特性的影響都是至關(guān)重要的。比如，閾值電壓和輸出電流都受到柵極的鎂摻雜濃度和柵極金屬功函數(shù)的影響。一個不合適的柵極參數(shù)會造成閾值電壓低和輸出電流小，分別造成器件安全性和輸出功率的問題；其次，由于柵極對溝道電場作用，在關(guān)態(tài)下，柵極下方的溝道電場大小也受到柵極摻雜濃度等參數(shù)的影響；鑒于關(guān)態(tài)下溝道大電場會引發(fā)一系列的可靠性問題(熱載流子、電子捕獲，缺陷產(chǎn)生等)，故柵極參數(shù)的設計對器件在方向偏壓下的可靠性也有直接關(guān)系。因此，需要提出一種能夠優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)，改善P型摻雜柵極結(jié)構(gòu)的半導體器件的開態(tài)特性的半導體器件及其制作方法。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種柵極雙區(qū)域摻雜結(jié)構(gòu)的半導體器件及其制作方法，可以優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)，改善P型摻雜柵極結(jié)構(gòu)的半導體器件的開態(tài)特性。

本發(fā)明實施例提供的一種半導體器件，包括：半導體基板，內(nèi)部形成有二維電子氣溝道；源極和漏極，設置在所述半導體基板上、且底部分別與所述半導體基板相連接；柵極，設置在所述半導體基板上、且底部通過一個多層結(jié)構(gòu)與所述半導體基板相連接，其中，所述多層結(jié)構(gòu)包括并排設置的第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域的寬度等于所述第二區(qū)域的寬度，所述第一區(qū)域的摻雜濃度與所述第二區(qū)域的摻雜濃度不同。

在本發(fā)明其中一個實施例中，所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域均包括由下至上依次設置的二氧化硅層和氮化鈦層；其中，所述第一區(qū)域還包括第一P型氮化鎵外延層，所述第二區(qū)域還包括第二P型氮化鎵外延層，所述第一P型氮化鎵外延層和所述第二P型氮化鎵外延層均貫穿所述二氧化硅層以與所述半導體基板相連接，所述第一P型氮化鎵外延層與所述第二P型氮化鎵外延層的摻雜濃度不同。

另一方面，本發(fā)明實施例提供的一種半導體器件，包括：半導體基板；介質(zhì)層，設置于所述半導體基板上；第一P型氮化鎵外延層和第二P型氮化鎵外延層，設置于所述半導體基板上、且分別填充第一開孔和第二開孔，其中，所述第一開孔和所述第二開孔均貫穿所述介質(zhì)層；柵極金屬層，設置于所述介質(zhì)層、所述第一P型氮化鎵外延層和所述第二P型氮化鎵外延層上；源極和漏極，設置于所述柵極金屬層上且分別填充源極接觸孔和漏極接觸孔，所述源極接觸孔和所述漏極接觸孔均貫穿所述柵極金屬層和所述介質(zhì)層；以及柵極，設置于所述柵極金屬層上，且所述柵極在所述半導體基板上的投影至少覆蓋所述第一開孔和所述第二開孔所在區(qū)域；其中，所述第一P型氮化鎵外延層的摻雜濃度與所述第二P型氮化鎵外延層的摻雜濃度不同

在本發(fā)明其中一個實施例中，所述第一P型氮化鎵外延層的摻雜濃度大于所述第二P型氮化鎵外延層的摻雜濃度。

在本發(fā)明其中一個實施例中，所述第一開孔與所述第二開孔相連通。

在本發(fā)明其中一個實施例中，所述介質(zhì)層由二氧化硅組成，所述柵極金屬層由氮化鈦組成，所述源極、漏極和/或所述柵極由歐姆接觸金屬組成。

在本發(fā)明其中一個實施例中，所述歐姆接觸金屬包括由下至上依次包括：第一鈦金屬層、鋁金屬層、第二鈦金屬層和氮化鈦層。