一种半导体器件及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种半导体器件及其制备方法，半导体器件包括衬底；位于衬底上的多层半导体层；位于多层半导体层的有源区内的多个源极、多个栅极和多个漏极；源极包括第一类源极和第二类源极，第一类源极包括位于有源区边缘的两个源极，第二类源极包括位于两个第一类源极之间的多个源极；贯穿衬底和多层半导体层的通孔；第一类源极在衬底上的垂直投影覆盖第一类通孔在衬底上的垂直投影，第二类源极在衬底上的垂直投影覆盖第二类通孔在衬底上的垂直投影，每个第一类源极对应的第一类通孔电感值大于每个第二类源极对应的第二类通孔电感值。采用上述技术方案，可以去除不同栅极对应器件间存在的相位不平衡现象。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件及其制备方法
本专利技术实施例涉及半导体
，尤其涉及一种半导体器件及其制备方法。
技术介绍
GaN(氮化镓)半导体器件具有禁带宽度大、电子迁移率高、击穿场强高、耐高温等显著优点，与第一代半导体硅和第二代半导体砷化镓相比，更适合制作高温、高压、高频和大功率的电子器件，具有广阔的应用前景。氮化镓高电子迁移率晶体管(HEMT)是利用AlGaN/GaN异质结处的二维电子气形成的一种氮化镓器件，可以应用于高频、高压和大功率的领域。在进行氮化镓器件的封装工艺时，为了提高器件增益，减小接地电阻，通常采用通孔结构。在器件应用与射频微波频段时，源极上的通孔可等效为电感、电阻串联的形式，其中通孔电感会改变射频信号的相位，而电阻会造成功率损耗。因此，在射频器件设计过程中，如何优化通孔结构和布局是一项非常关键的技术。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种半导体器件及其制备方法，以提供一种更加优化的通孔结构，提升半导体器件的输出功率。第一方面，本专利技术实施例提供了一种半导体器件，包括：衬底；位于所述衬底上的多层半导体层，所述多层半导体层中形成有二维电子气；位于所述多层半导体层远离所述衬底一侧，且位于所述多层半导体层的有源区内的多个源极、多个栅极和多个漏极；所述源极包括第一类源极和第二类源极，所述第一类源极包括位于所述有源区边缘的两个源极，所述第二类源极包括位于两个所述第一类源极之间的多个源极；贯穿所述衬底和所述多层半导体层的通孔；所述通孔包括第一类通孔和第二类通孔，所述第一类源极在所述衬底上的垂直投影覆盖所述第一类通孔在所述衬底上的垂直投影，所述第二类源极在所述衬底上的垂直投影覆盖所述第二类通孔在所述衬底上的垂直投影，其中，每个所述第一类源极对应的第一类通孔形成的电感值大于每个所述第二类源极对应的第二类通孔形成的电感值。进一步地，每个第一类源极对应的第一类通孔形成的自感大于每个第二类源极对应的第二类通孔形成的自感，和/或，每个第一类源极对应的第一类通孔形成的互感大于每个第二类源极对应的第二类通孔形成的互感。进一步地，每个所述第一类源极对应的第一类通孔的横截面积之和小于每个所述第二类源极对应的第二类通孔的横截面积之和。进一步地，每个所述第一类源极对应的第一类通孔的数量小于或者等于每个所述第二类源极对应的第二类通孔的数量。进一步地，每个所述第一类通孔形成的电感值大于每个所述第二类通孔形成的电感值。进一步地，每个所述第一类通孔的横截面形状与每个所述第二类通孔的横截面的形状相同或者不同。进一步地，沿所述栅极延伸方向，相邻两个所述第一类通孔之间的距离小于相邻两个所述第二类通孔之间的距离。进一步地，当每个所述第一类通孔的横截面形状与每个所述第二类通孔的横截面的形状相同时，沿所述栅极延伸方向，所述第一类通孔的延伸长度小于所述第二类通孔的延伸长度；和/或，沿所述栅极延伸方向的垂直方向，所述第一类通孔的延伸宽度小于所述第二类通孔的延伸宽度。进一步地，当每个所述第一类通孔的横截面形状与每个所述第二类通孔的横截面的形状不同时，沿所述栅极延伸方向，相邻两个所述第一类通孔之间的距离大于相邻两个所述第二类通孔之间的距离。进一步地，所述通孔的横截面形状包括圆形、椭圆形、矩形或者梯形；所述通孔的纵截面形状包括梯形或者矩形。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种半导体器件的制备方法，包括：提供衬底；在所述衬底一侧制备多层半导体层，所述多层半导体层中形成有二维电子气；在所述多层半导体层远离所述衬底一侧，且在所述多层半导体层的有源区内制备多个源极、多个栅极和多个漏极；所述源极包括第一类源极和第二类源极，所述第一类源极包括位于所述有源区边缘的两个源极，所述第二类源极包括位于两个所述第一类源极之间的多个源极；在所述衬底远离所述多层半导体层的一侧制备通孔，所述通孔贯穿所述衬底和所述多层半导体层；所述通孔包括第一类通孔和第二类通孔，所述第一类源极在所述衬底上的垂直投影覆盖所述第一类通孔在所述衬底上的垂直投影，所述第二类源极在所述衬底上的垂直投影覆盖所述第二类通孔在所述衬底上的垂直投影，其中，每个所述第一类源极对应的第一类通孔形成的电感值大于每个所述第二类源极对应的第二类通孔形成的电感值。本专利技术实施例提供的半导体器件及其制备方法，源极包括位于有源区边缘的第一类源极和位于两个第一类源极之间的多个第二类源极，通孔包括与第一类源极对应的第一类通孔以及与第二类源极对应的第二类通孔，且每个第一类源极对应的第一类通孔形成的电感值大于每个第二类源极对应的第二类通孔形成的电感值。由于有源区中间位置的栅极与相邻的栅极共用第二类通孔，最外侧的栅极未与相邻栅极共用第一类通孔，设置第一类源极通孔电感值大于第二类源极通孔电感值，可以保证有源层中间栅极对应器件与外侧栅极对应器件所看到的等效通孔电感数值相同或者相近，保证不同栅极所对应器件输出信号的相位相同或者相近，保证多个栅极的输出功率在合成时成功率较高，解决不同栅极对应器件间存在的相位不平衡现象，提升半导体器件整体的输出功率和输出效率。附图说明为了更加清楚地说明本专利技术示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本专利技术所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。图1本专利技术实施例提供的一种半导体器件的结构示意图；图2是图1提供的半导体器件沿剖面线A-A’的剖面结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的另一种半导体器件的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的又一种半导体器件的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的再一种半导体器件的结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的半导体器件的制备方法流程示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本专利技术实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本专利技术的技术方案。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本专利技术的保护范围之内。常见的氮化镓芯片设计为多个栅极并联的形式，基于这样的设计形式可以获取更高的输出电流，进而获得更高功率的输出。在这样多栅极并联的芯片设计中，每一个栅极均可等效为一个独立的芯片，这些独立的芯片在输入端进行功率分配，在芯片的输出端进行功率合成。通俗的讲，射频功率的合成可看做是多个正弦波信号的叠加，当所要合成的正弦波信号具有相同相位时，输出端合成的功率具有最大的幅值。另一方面，在射频微波应用时，电容、电感等储能元件对射频微波信号具有改变相位的作用。为了在芯片输出端获得更大的功率输出，需要每个栅极所对应的独立的器件在输出端的信号具有相同的或接近的相位，即每个器件所看到的等效的电容、电感大小相同。现有技术中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：/n衬底；/n位于所述衬底上的多层半导体层，所述多层半导体层中形成有二维电子气；/n位于所述多层半导体层远离所述衬底一侧，且位于所述多层半导体层的有源区内的多个源极、多个栅极和多个漏极；所述源极包括第一类源极和第二类源极，所述第一类源极包括位于所述有源区边缘的两个源极，所述第二类源极包括位于两个所述第一类源极之间的多个源极；/n贯穿所述衬底和所述多层半导体层的通孔；所述通孔包括第一类通孔和第二类通孔，所述第一类源极在所述衬底上的垂直投影覆盖所述第一类通孔在所述衬底上的垂直投影，所述第二类源极在所述衬底上的垂直投影覆盖所述第二类通孔在所述衬底上的垂直投影，其中，每个所述第一类源极对应的第一类通孔形成的电感值大于每个所述第二类源极对应的第二类通孔形成的电感值。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：
衬底；
位于所述衬底上的多层半导体层，所述多层半导体层中形成有二维电子气；
位于所述多层半导体层远离所述衬底一侧，且位于所述多层半导体层的有源区内的多个源极、多个栅极和多个漏极；所述源极包括第一类源极和第二类源极，所述第一类源极包括位于所述有源区边缘的两个源极，所述第二类源极包括位于两个所述第一类源极之间的多个源极；
贯穿所述衬底和所述多层半导体层的通孔；所述通孔包括第一类通孔和第二类通孔，所述第一类源极在所述衬底上的垂直投影覆盖所述第一类通孔在所述衬底上的垂直投影，所述第二类源极在所述衬底上的垂直投影覆盖所述第二类通孔在所述衬底上的垂直投影，其中，每个所述第一类源极对应的第一类通孔形成的电感值大于每个所述第二类源极对应的第二类通孔形成的电感值。


2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，每个第一类源极对应的第一类通孔形成的自感大于每个第二类源极对应的第二类通孔形成的自感，和/或，每个第一类源极对应的第一类通孔形成的互感大于每个第二类源极对应的第二类通孔形成的互感。


3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，每个所述第一类源极对应的第一类通孔的横截面积之和小于每个所述第二类源极对应的第二类通孔的横截面积之和。


4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，每个所述第一类源极对应的第一类通孔的数量小于或者等于每个所述第二类源极对应的第二类通孔的数量。


5.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，每个所述第一类通孔形成的电感值大于每个所述第二类通孔形成的电感值。


6.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，每个所述第一类通孔的横截面形状与每个所述第二类通孔的横截面的形状相同或者不同。


7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹成功，裴轶，
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