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，其中，半导体器件包括衬底；位于衬底一侧的多层半导体层；位于多层半导体层远离衬底一侧的源极、栅极、漏极以及场板结构，场板结构包括主体部和第一延伸部；主体部位于栅极和漏极之间；第一延伸部与主体部连接，且位于栅极远离多层半导体层的一侧，第一延伸部与栅极至少部分交叠。采用上述技术方案，设置第一延伸部与栅极至少部分交叠，将场板结构向着栅极一侧延伸，增加场板结构对电场的调制效果，降低栅极靠近漏极一侧的电场累积，减小栅极靠近漏极一侧发生击穿的概率，同时设置场板结构向着栅极一侧延伸，增加场板结构与栅极之间的正对面积，增加场板结构的稳定性，提高半导体器件的可靠性。

【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
半导体材料氮化镓由于具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、击穿场强高、导热性能好等特点，已经成为目前的研究热点。由于AlGaN/GaN异质结构中存在较强的二维电子气，通常采用AlGaN/GaN异质结形成的高电子迁移率晶体管(HighElectronMobilityTransistor；HEMT)为耗尽型器件。然而在实际器件工作过程中，势垒层耗尽区中电场线的分布不均匀，栅极靠近漏极一侧的边缘往往收集大部分的电场线，该处的电场强度相当高，在较高的电场下，器件漏电流会显著增加，从而导致器件发生雪崩击穿。为了提高其击穿电压，充分发挥其较高输出功率的优势，同时增加器件可靠性，研究者采用场板结构对其进行了改造。但是传统的场板结构，半导体器件中仍然存在击穿问题，同时场板结构稳定性较差，尤其在高温环境下器件的可靠性较差，很容易造成失效，极大地限制了半导体器件的应用范围。
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，解决现有半导体器件高温可靠性较差的技术问题。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；位于所述衬底一侧的多层半导体层，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的源极、栅极和漏极，所述栅极位于所述源极和所述漏极之间；位于所述多层半导体层远离所述衬底一侧的场板结构，所述场板结构包括主体部和第一延伸部；所述主体部位于所述栅极和所述漏极之间；所述第一延伸部与所述主体部连接，且所述第一延伸部位于所述栅极远离所述多层半导体层的一侧，所述第一延伸部在所述衬底所在平面上的垂直投影与所述栅极在所述衬底所在平面上的垂直投影至少部分交叠。可选的，在所述栅极的延伸方向上，所述第一延伸部和所述主体部的宽度相同。可选的，所述第一延伸部在所述衬底所在平面上的垂直投影与所述栅极在所述衬底所在平面上的垂直投影部分交叠，沿所述栅极指向所述漏极的方向，所述第一延伸部的延伸长度为L1，所述栅极的延伸长度为LG，其中，0.1*LG＜L1＜0.65*LG。可选的，沿所述栅极指向所述漏极的方向，所述第一延伸部的延伸长度为L1，所述主体部的延伸长度为L2，其中，L1＜L2。可选的，所述第一延伸部沿所述栅极指向所述源极的方向延伸至所述栅极与所述源极之间，且向着所述多层半导体层的方向延伸至所述多层半导体层表面；所述第一延伸部在所述衬底所在平面上的垂直投影覆盖所述栅极在所述衬底所在平面上的垂直投影。可选的，沿所述栅极指向所述漏极的方向，所述第一延伸部在所述栅极与所述源极之间的延伸长度为L3，所述栅极与所述源极之间的距离为LGS，其中，0＜L3＜0.5*LGS。可选的，沿所述栅极指向所述漏极的方向，所述主体部的延伸长度为L2，所述栅极与所述漏极之间的距离为LGD，其中，L2＜0.6*LGD。可选的，所述多层半导体层包括依次设置的成核层、缓冲层、沟道层和势垒层；沿垂直所述衬底的方向，所述第一延伸部与所述沟道层之间的距离L4满足50nm＜L4＜300nm。可选的，所述半导体器件还包括至少一层介质层，所述介质层覆盖所述栅极的上表面和侧面。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的一侧制备源极、栅极和漏极，所述栅极位于所述源极和所述漏极之间；在所述多层半导体层远离所述衬底的一侧制备场板结构，所述场板结构包括主体部和第一延伸部；所述主体部位于所述栅极和所述漏极之间；所述第一延伸部与所述主体部连接，且所述第一延伸部位于所述栅极远离所述多层半导体层的一侧，所述第一延伸部在所述衬底所在平面上的垂直投影与所述栅极在所述衬底所在平面上的垂直投影至少部分交叠。本专利技术实施例提供的半导体器件及其制备方法，半导体器件依次包括衬底、多层半导体层、源极、栅极、漏极以及场板结构，场板结构包括主体部和第一延伸部；同时设置主体部位于栅极和漏极之间；第一延伸部与主体部连接，且位于栅极远离多层半导体层的一侧，第一延伸部与栅极至少部分交叠，如此将场板结构向着栅极一侧延伸，进一步增加场板结构对电场的调制作用，降低栅极靠近漏极一侧的电场累积，减小栅极靠近漏极一侧发生击穿的概率，增加半导体器件的可靠性；同时通过控制第一延伸部的延伸长度与栅极本身的延伸长度的比例关系，提高器件在高温环境下的有效可靠性，极大地扩大了半导体器件的应用范围；另一方面通过场板主体部和第一延伸部对栅极形成包围腔，可以满足半导体器件面临的日益增长的频率特性。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2是图1提供的半导体器件要剖面线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是图3提供的半导体器件要剖面线B-B’的剖面结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种半导体器件的制备方法的流程示意图。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。图1是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，如图1和图3所示，本专利技术实施例提供的半导体器件可以包括：衬底10；位于衬底10一侧的多层半导体层20，多层半导体层20中形成有二维电子气；位于多层半导体器件20远离衬底10一侧的源极31、栅极32和漏极33，栅极32位于源极31与漏极33之间；位于多层半导体层20远离衬底10一侧的场板结构50，场板结构50包括主体部51和第一延伸部52；主体部51位于栅极32和漏极33之间；第一延伸部52与主体部51连接，且第一延伸部52位于栅极32远离多层半导体层20的一侧，第一延伸部52在衬底10所在平面上的垂直投影与栅极32在衬底10所在平面上的垂直投影至少部分交叠。如图1和图3所示，本专利技术实施例提供的场板结构50包括主体部51和第一延伸部52，主体部51位于栅极32和漏极33之间，用于在场板结构50下方的多层半导体层20中形成新的主体耗尽区，增加栅极32与漏极33之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：/n衬底；/n位于所述衬底一侧的多层半导体层，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的源极、栅极和漏极，所述栅极位于所述源极和所述漏极之间；/n位于所述多层半导体层远离所述衬底一侧的场板结构，所述场板结构包括主体部和第一延伸部；所述主体部位于所述栅极和所述漏极之间；所述第一延伸部与所述主体部连接，且所述第一延伸部位于所述栅极远离所述多层半导体层的一侧，所述第一延伸部在所述衬底所在平面上的垂直投影与所述栅极在所述衬底所在平面上的垂直投影至少部分交叠。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：
衬底；
位于所述衬底一侧的多层半导体层，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的源极、栅极和漏极，所述栅极位于所述源极和所述漏极之间；
位于所述多层半导体层远离所述衬底一侧的场板结构，所述场板结构包括主体部和第一延伸部；所述主体部位于所述栅极和所述漏极之间；所述第一延伸部与所述主体部连接，且所述第一延伸部位于所述栅极远离所述多层半导体层的一侧，所述第一延伸部在所述衬底所在平面上的垂直投影与所述栅极在所述衬底所在平面上的垂直投影至少部分交叠。


2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，在所述栅极的延伸方向上，所述第一延伸部和所述主体部的宽度相同。


3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一延伸部在所述衬底所在平面上的垂直投影与所述栅极在所述衬底所在平面上的垂直投影部分交叠，且沿所述栅极指向所述漏极的方向，所述第一延伸部的延伸长度为L1，所述栅极的延伸长度为LG，其中，0.1*LG＜L1＜0.65*LG。


4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，沿所述栅极指向所述漏极的方向，所述第一延伸部的延伸长度为L1，所述主体部的延伸长度为L2，其中，L1＜L2。


5.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一延伸部沿所述栅极指向所述源极的方向延伸至所述栅极与所述源极之间，且向着所述多层半导体层的方向延伸至所述多层半导体层表面；所述第一延伸部在所述衬底所在平面上的垂直投影覆盖所述栅极在所述衬底所在平面上...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴轶，刘健，吴星星，
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