半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体器件及其制造方法，涉及半导体技术领域。根据一个实施方式的半导体器件包括：衬底；位于所述衬底一侧的半导体层；位于所述半导体层远离所述衬底一侧的源极、漏极及位于所述源极和漏极之间的栅极；设置在所述半导体层远离所述衬底一侧的隔离结构，所述隔离结构一端设置在靠近源极的一侧，另一端设置在靠近漏极的一侧且与半导体器件表面层直接接触，所述隔离结构覆盖所述栅极或栅极的一部分，所述隔离结构为一体成型结构，与所述半导体层形成腔室，所述栅极的至少一部分位于该腔室，所述腔室在所述栅极延伸方向上具有开口，在开口处通过密封结构密封形成密闭腔室。采用这样的半导体器件的结构其制造工艺简单，可靠性更高。

Semiconductor device and manufacturing method thereof

The invention provides a semiconductor device and a manufacturing method thereof, relating to the semiconductor technology field. Semiconductor devices according to one embodiment include: a substrate; a semiconductor layer on one side of the substrate; a source, drain, and a gate located between the source and drain on one side of the substrate; an isolation structure arranged on the semiconductor layer away from the substrate, the isolation. The isolation structure covers a part of the gate or gate, and the isolation structure is integrated into a forming structure, forming a cavity with the semiconductor layer and at least a part of the gate. Located in the chamber, the chamber has an opening in the direction of the grid extension, and a sealed chamber is formed at the opening by sealing structure. The structure of such semiconductor device is simple and reliable.

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制造方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年03月30日提交中国专利局的申请号为2017102021326，名称为“半导体器件及其制造方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本专利技术涉及半导体
，具体而言，涉及半导体器件及其制造方法。
技术介绍
氮化镓HEMT(HighElectronMobilityTransistor，高电子迁移率晶体管)非常适合于制作高温、高频、高压和大功率的器件，可以广泛用于射频微波领域及电力电子领域，是目前半导体器件领域的研究热点之一。工作在高电压下的HEMT器件，其源漏间区域(尤其是栅极近漏端区域)电场非常强，这种强电场可以引起材料表面的空气及空气中水汽电离，产生离子进而影响器件表面材料中的界面态变化，引发电流崩塌效应，影响器件性能，进而影响器件工作可靠性，降低器件寿命，使得HEMT器件高温、高压、高频的优势不能充分发挥。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种半导体器件及其制造方法，可以避免电流崩塌效应，并提高器件的高频性能。本专利技术提供的技术方案如下：一种半导体器件，包括：衬底；位于所述衬底一侧的半导体层；位于所述半导体层远离所述衬底一侧的源极、漏极及位于所述源极和漏极之间的栅极；设置在所述半导体层远离所述衬底一侧的隔离结构，所述隔离结构一端设置在靠近源极的一侧，另一端设置在靠近漏极的一侧且与半导体器件表面层直接接触，所述隔离结构覆盖所述栅极或栅极的一部分，所述隔离结构为一体成型结构，与所述半导体层形成腔室，所述栅极的至少一部分位于该腔室，所述腔室在所述栅极延伸方向上具有开口，在开口处通过密封结构密封形成密闭腔室。进一步的，所述密封结构的高度大于所述隔离结构在远离所述半导体层方向上的最大高度L。进一步的，所述隔离结构的靠近源极一侧的一端与所述源极或者所述栅极形成电连接，且所述隔离结构的材料为金属材料。进一步的，所述隔离结构的靠近源极一侧的一端与所述源极直接接触，覆盖在所述源极远离所述衬底的一侧。进一步的，所述隔离结构包括多个隔离单元，该多个隔离单元依次连接且分别与所述半导体层配合形成多个腔室，所述栅极或栅极的一部分位于其中一个腔室。进一步的，所述隔离结构在位于所述栅极上方的部分可以开设至少一个缺口。进一步的，该半导体器件还包括设置在所述半导体层远离所述衬底一侧的第一介质层。进一步的，在所述腔室中，所述隔离结构与所述栅极之间还设置有位于所述腔室内的子隔离结构，所述子隔离结构与所述半导体层配合形成子腔室，所述栅极或栅极的一部分位于该子腔室内。进一步的，所述子腔室内填充介质材料形成第二介质层。本专利技术还提供了一种半导体器件的制造方法，包括：提供一衬底；在所述衬底一侧制作半导体层；在所述半导体层远离所述衬底的一侧制作源极和漏极；在所述源极和漏极之间制作栅极；在所述半导体层远离所述衬底的一侧制作隔离结构，使该隔离结构的一端设置在靠近源极的一侧、另一端设置在靠近漏极的一侧且与半导体器件表面层直接接触，以覆盖所述栅极或栅极的一部分，其中，所述隔离结构为一体成型结构，与所述半导体层形成腔室，所述栅极的至少一部分位于该腔室内；设置密封材料将所述腔室在所述栅极延伸方向上的开口密封以形成密闭腔室。进一步的，在所述源极和漏极之间制作栅极的步骤之前，该方法还包括：在所述半导体层远离所述衬底一侧制作第一介质层；在所述第一介质层上开设与所述栅极对应的沟槽，以在所述沟槽中制作所述栅极。进一步的，在所述半导体层远离所述衬底的一侧制作隔离结构的步骤包括：在所述半导体层远离所述衬底的一侧制作支撑结构，所述支撑结构覆盖所述栅极的至少一部分；在所述半导体层上所述隔离结构没有覆盖的区域制作遮挡结构；在所述支撑结构上一体成型所述隔离结构，使所述隔离结构覆盖所述栅极或栅极的一部分；去除所述支撑结构和遮挡结构；所述设置密封材料的步骤包括：将所述隔离结构沿所述栅极延伸方向的两端的开口用密封材料密封，以密封所述隔离结构与所述半导体层之间形成的腔室。进一步的，在所述半导体层远离所述衬底的一侧制作支撑结构的步骤包括：在所述栅极上沉积第二介质层；在所述第二介质层上制作子隔离结构；在所述子隔离结构上制作所述支撑结构。进一步的，所述隔离结构包括多个隔离单元，在所述半导体层远离所述衬底一侧制作支撑结构的步骤包括：在所述半导体层远离所述衬底一侧制作多个支撑结构，其中一个支撑结构覆盖所述栅极的至少一部分；在所述支撑结构上制作隔离结构的步骤包括：在多个支撑结构上制作形成依次连接的多个隔离单元，形成所述隔离结构。进一步的，在去除所述支撑结构和遮挡结构的步骤之前，该方法还包括：在所述隔离结构位于所述栅极上方的部分开设至少一个缺口。本申请实施例中通过在器件表面设置覆盖栅极至少一部分的隔离结构，所述隔离结构为一体成型结构，所述隔离结构在栅极和漏极之间直接与器件表面接触并与器件表面形成腔室，所述腔室通过密封材料密封形成致密性非常高的密闭腔室，可以很好隔绝外部空气及水汽，可以有效避免强电场下器件材料表面的空气和水汽电离而引发电流崩塌效应。并且在隔离结构腔室内部表面设置介质层时的厚度可以得到最大程度的减薄。栅极和隔离结构与器件表面之间使用了介电常数非常小的空气进行隔离，减小了设置介质层时由介质层引入的寄生电容，从而有效改善寄生电容效应，提高器件的高频特性。采用这样的半导体器件的结构其制造工艺简单，可靠性更高。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种半导体器件在隔离结构开口处的剖面示意图。图2为所述半导体器件沿图1中AA’方向的剖面示意图。图3为图1中半导体器件的俯视示意图。图4为本专利技术实施例提供的另一种半导体器件的剖面示意图。图5为本专利技术实施例提供的另一种半导体器件的俯视示意图。图6为本专利技术实施例提供的另一种半导体器件的剖面示意图。图7为本专利技术实施例提供的另一种半导体器件的剖面示意图。图8为本专利技术实施例提供的另一种半导体器件的剖面示意图。图9为本专利技术实施例提供的半导体器件的制造方法的流程示意图。图10至图14是制造方法中的各流程中半导体器件的剖面示意图。图标：100-半导体器件；101-衬底；102-半导体层；103-源极；104-漏极；105-栅极；106-隔离结构；107-密封结构；108-第一介质层；109-子隔离结构；110-第二介质层；1021-成核层；1022-缓冲层；1023-沟道层；1024-势垒层；1061-隔离单元；1062-缺口；201-支撑结构；202-遮挡结构。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：衬底；位于所述衬底一侧的半导体层；位于所述半导体层远离所述衬底一侧的源极、漏极及位于所述源极和漏极之间的栅极；设置在所述半导体层远离所述衬底一侧的隔离结构，所述隔离结构一端设置在靠近源极的一侧，另一端设置在靠近漏极的一侧且与半导体器件表面层直接接触，所述隔离结构覆盖所述栅极或栅极的一部分，所述隔离结构为一体成型结构，与所述半导体层形成腔室，所述栅极的至少一部分位于该腔室，所述腔室在所述栅极延伸方向上具有开口，在开口处通过密封结构密封形成密闭腔室。

【技术特征摘要】
2017.03.30 CN 20171020213261.一种半导体器件，其特征在于，包括：衬底；位于所述衬底一侧的半导体层；位于所述半导体层远离所述衬底一侧的源极、漏极及位于所述源极和漏极之间的栅极；设置在所述半导体层远离所述衬底一侧的隔离结构，所述隔离结构一端设置在靠近源极的一侧，另一端设置在靠近漏极的一侧且与半导体器件表面层直接接触，所述隔离结构覆盖所述栅极或栅极的一部分，所述隔离结构为一体成型结构，与所述半导体层形成腔室，所述栅极的至少一部分位于该腔室，所述腔室在所述栅极延伸方向上具有开口，在开口处通过密封结构密封形成密闭腔室。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述密封结构的高度大于所述隔离结构在远离所述半导体层方向上的最大高度L。3.根据权利要求1或2所述的半导体器件，其特征在于，所述隔离结构的靠近源极一侧的一端与所述源极或者所述栅极形成电连接，且所述隔离结构的材料为金属材料。4.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述隔离结构的靠近源极一侧的一端与所述源极直接接触，覆盖在所述源极远离所述衬底的一侧。5.根据权利要求1-4任意一项所述的半导体器件，其特征在于，所述隔离结构包括多个隔离单元，该多个隔离单元依次连接且分别与所述半导体层配合形成多个腔室，所述栅极或栅极的一部分位于其中一个腔室。6.根据权利要求1-5任意一项所述的半导体器件，其特征在于，所述隔离结构在位于所述栅极上方的部分开设至少一个缺口。7.根据权利要求1-6任意一项所述的半导体器件，其特征在于，该半导体器件还包括设置在所述半导体层远离所述衬底一侧的第一介质层。8.根据权利要求1-7任意一项所述的半导体器件，其特征在于，在所述腔室中，所述隔离结构与所述栅极之间还设置有位于所述腔室内的子隔离结构，所述子隔离结构与所述半导体层配合形成子腔室，所述栅极或栅极的一部分位于该子腔室内。9.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述子腔室内填充介质材料形成第二介质层。10.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：提供一衬底；在所述衬底一侧制作半导体层；在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴轶，刘飞航，
申请(专利权)人：苏州能讯高能半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32