一种半导体器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了半导体器件及其制备方法，包括衬底、多层半导体层、介质层、源极、栅极和漏极，多层半导体层中形成有栅极沟槽第一分部，介质层中形成有栅极沟槽第二分部；栅极沟槽第二分部中，第一侧壁和/或第二侧壁形成有至少一级台阶结构；栅极包括栅极第一分部和栅极第二分部，栅极第二分部的覆盖面积大于栅极第一分部的覆盖面积；栅极第一分部的高度与第i级台阶表面至栅极沟槽第一分部的底部的长度相同，靠近第i子侧壁的一侧与第i子侧壁之间存在第一间隙；栅极第二分部延伸至第i级台阶表面上。综上，可以实现半导体器件高频特性、抑制半导体器件短沟道效应，降低栅极的电阻以及栅极与二维电子气之间的寄生电容，提高半导体器件可靠性。

【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
GaN半导体器件具有高输出功率，高工作频率的优点，非常适合高频以及大功率的应用场景，因此GaN高频器件研究也越来越被业界认可，逐渐成为了半导体高频器件研究的热点之一。近年来GaN微波器件的应用，特别是5G技术的快速发展，迫切需要加强高频高功率的器件的研究，因此GaN高频器件技术实现具有十分重要的意义。栅长工艺窗口设计与半导体器件的频率特性息息相关，是实现高频器件的重要工艺参数之一，栅长越小，器件的工作频率越高。但是如何实现高质量的小栅长工艺，存在很多的技术瓶颈。例如，小尺寸栅长将增加栅极电阻，T型栅或栅帽式栅极结构尽管可以减小栅极电阻，但由于引入栅极场板会增加寄生的电容，还有小尺寸线宽的栅极工艺在金属剥离时很容易导致细栅金属条变形等一系列技术问题。因此，如何同时实现低寄生电阻、低寄生电容和高可靠性的细栅工艺，是目前急需解决的问题。
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，所述多层半导体层远离所述衬底的一侧形成有栅极沟槽第一分部；/n位于所述多层半导体层远离所述衬底一侧的介质层，所述介质层中形成有贯穿所述介质层的栅极沟槽第二分部，所述栅极沟槽第二分部和所述栅极沟槽第一分部组成栅极沟槽；所述栅极沟槽第二分部包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和/或所述第二侧壁形成有至少一级台阶结构，所述至少一级台阶结构包括第i级台阶，所述第i级台阶包括第i子侧壁、第i+1子侧壁以及连接所述第i子侧壁和所述第i+1子侧壁的第i级台阶表面，所述第i+1子侧壁位于所述第i子侧壁远离所述衬底的一侧，其中i...

【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，所述多层半导体层远离所述衬底的一侧形成有栅极沟槽第一分部；
位于所述多层半导体层远离所述衬底一侧的介质层，所述介质层中形成有贯穿所述介质层的栅极沟槽第二分部，所述栅极沟槽第二分部和所述栅极沟槽第一分部组成栅极沟槽；所述栅极沟槽第二分部包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和/或所述第二侧壁形成有至少一级台阶结构，所述至少一级台阶结构包括第i级台阶，所述第i级台阶包括第i子侧壁、第i+1子侧壁以及连接所述第i子侧壁和所述第i+1子侧壁的第i级台阶表面，所述第i+1子侧壁位于所述第i子侧壁远离所述衬底的一侧，其中i≥1，且i为整数；
位于所述栅极沟槽中的栅极，以及位于所述多层半导体层远离所述衬底一侧的源极和漏极，所述栅极位于所述源极和所述漏极之间；所述栅极包括相互连接的栅极第一分部和栅极第二分部，所述栅极第一分部填充所述栅极凹槽第一分部且部分位于所述栅极凹槽第二部分内，所述栅极第二分部位于所述栅极第一分部远离所述衬底的一侧且位于所述栅极凹槽第二分部内，所述栅极第二分部在所述衬底所在平面内的垂直投影覆盖所述栅极第一分部在所述衬底所在平面内的垂直投影，且所述栅极第二分部的覆盖面积大于所述栅极第一分部的覆盖面积；沿第一方向，所述栅极第一分部的高度与所述第i级台阶表面至所述栅极沟通第一分部的底部的长度相同，且沿第二方向，所述栅极第一分部靠近所述第i子侧壁的一侧与所述第i子侧壁之间存在第一间隙；沿所述第二方向，所述栅极第二分部延伸至所述第i级台阶表面上；其中，所述第一方向与所述源极指向所述漏极的方向垂直，所述第二方向与所述第一方向垂直。


2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，沿所述第二方向，所述栅极第二分部靠近所述第i+1子侧壁的一侧与所述第i+1子侧壁之间存在第二间隙。


3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述第一侧壁和/或所述第二侧壁形成有第一级台阶结构，所述第一级台阶结构包括第一子侧壁、第二子侧壁以及连接所述第一子侧壁和所述第二子侧壁的第一级台阶表面，所述第二子侧壁位于所述第一子侧壁远离所述衬底的一侧；
沿所述第一方向，所述栅极第一分部的高度与所述第一级台阶表面至所述栅极沟通第一分部的底部的长度相同，沿所述第二方向，所述栅极第一分部靠近所述第一子侧壁的一侧与所述第一子侧壁之间存在第一间隙；
沿所述第二方向，所述栅极第二分部延伸至所述第一级台阶表面上，且所述栅极第二分部靠近所述第二子侧壁的一侧与所述第二子侧壁之间存在第二间隙。


4.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述栅极凹槽第一分部包括远离所述衬底一侧的开口；
沿所述第二方向，所述开口靠近所述台阶结构的一侧与所述第一子侧壁之间的距离为L1，所述栅极第二分部在所述第一级台阶表面的延伸长度为L2，所述第一间隙的延伸长度为L3；其中，L1>L2，L1≥L3，L2<0.1μm，L1+L2>0.5μm。


5.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，沿所述第二方向，所第二间隙的延伸长度L4满足L4≤0.5μm。


6.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，沿所述第一方向，所述第一子侧壁的延伸高度L5满足L5>0.1μm。


7.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述多层半导体层包括远离所述衬底一侧的势垒层，所述栅极沟槽第一分部位于所述势垒层中；
所述栅极凹槽第一分部包括第三侧壁、第四侧壁以及连接所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵树峰，
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