[發明專利]一種半導體器件及其制作方法

在審

• 申請號: 202110801194.5
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113540221A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 尹雪兵;李成果;葛曉明;曾巧玉;陳志濤
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L29/51;H01L29/778;H01L21/28;H01L21/335
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 榮穎佳

本申請提供了一種半導體器件及其制作方法，涉及半導體技術領域。該半導體器件包括襯底；外延層，與襯底的生長面連接，且外延層包括勢壘層；第一絕緣介質層，位于外延層遠離襯底的一側，第一絕緣介質層由缺氧或缺氮化合物材料制作而成，缺氧或缺氮化合物材料的氧元素或氮元素低于理論化學計量比；第二絕緣介質層，位于第一絕緣介質層遠離襯底的一側，第二絕緣介質層由富氧或富氮化合物材料制作而成，富氧或富氮化合物材料的氧元素或氮元素等于或高于理論化學計量比；柵極，與第二絕緣介質層連接；源極與漏極，分別位于勢壘層的兩側，且與勢壘層、第一絕緣介質層以及第二絕緣介質層連接。本申請具有閾值穩定性更好的優點。

技術領域

本申請涉及半導體技術領域，具體而言，涉及一種半導體器件及其制作方法。

背景技術

基于AlGaN/GaN異質結的高電子遷移率晶體管(HEMT)因其具有高電子飽和遷移速率、高擊穿電場、高載流子密度在高頻高功率電子器件中起著重要作用。其中，MIS-HEMT結構通過在柵極引入絕緣介質層能夠有效降低柵極漏電，增加柵極擺幅，可以在GaN數字IC中獲得更高的電流驅動。

然而，由于介質與GaN勢壘層之間的界面存在界面態，MIS-HEMT存在著閾值電壓不穩定、電流崩塌等可靠性問題。

綜上，現有技術中存在HEMT器件閾值電壓不穩定、電流可能崩塌的問題。

發明內容

本申請的目的在于提供一種半導體器件及其制作方法，以解決現有技術中存在的HEMT器件閾值電壓不穩定、電流可能崩塌的問題。

為了實現上述目的，本申請實施例采用的技術方案如下：

第一方面，本申請實施例提供了一種半導體器件，所述半導體器件包括：

襯底；

外延層，與所述襯底的生長面連接，且所述外延層包括勢壘層；

第一絕緣介質層，位于所述外延層遠離所述襯底的一側，所述第一絕緣介質層由缺氧或缺氮化合物材料制作而成，其中，所述缺氧或缺氮化合物材料的氧元素或氮元素低于理論化學計量比；

第二絕緣介質層，位于所述第一絕緣介質層遠離所述襯底的一側，所述第二絕緣介質層由富氧或富氮化合物材料制作而成，其中，所述富氧或富氮化合物材料的氧元素或氮元素等于或高于理論化學計量比；

柵極，與所述第二絕緣介質層連接；

源極與漏極，分別位于所述勢壘層的兩側，且與所述勢壘層、所述第一絕緣介質層以及所述第二絕緣介質層連接。

可選地，制作所述第一絕緣介質層與所述第二絕緣介質層的材料分別為Al₂O_3-x/Al_2-yO₃，其中，x大于0且小于3，y大于0且小于2；或

制作所述第一絕緣介質層與第二絕緣介質層的材料分別為HfO_2-a/Hf_1-bO₂，其中，a大于0且小于2，b大于0且小于1。

可選地，制作所述第一絕緣介質層與所述第二絕緣介質層的材料分別為Si₃N_4-m/Si_3-nN₄，其中，m大于0且小于4，n大于0且小于3。

可選地，制作所述第一絕緣介質層與所述第二絕緣介質層的材料分別為Al₂O_3-x/Si_3-nN₄，其中，x大于0且小于3，n大于0且小于3；或