半导体器件结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件结构及其制造方法，涉及半导体技术领域，半导体器件结构包括：衬底；第一氮化物半导体层，安置于衬底上，第一氮化物半导体层背离衬底的一侧表面设置有v形凹槽；其中v形凹槽由位错形成；第二氮化物半导体层，安置于第一氮化物半导体层上，第二氮化物半导体层背离第一氮化物半导体层的一侧表面平坦；第三氮化物半导体层，安置于第二氮化物半导体层上；电极层，安置于第三氮化物半导体层上。通过上述方式，本发明专利技术的第一氮化物半导体层设置有v形凹槽，v形凹槽边壁的带隙比较大，这种带隙差对位错附近的载流子形成势垒，载流子很难靠近位错。因此，v形凹槽减少了垂直漏电流，从而提高了半导体器件结构的垂直击穿电压。直击穿电压。直击穿电压。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件结构及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种半导体器件结构及其制造方法。

技术介绍

[0002]高电子迁移率晶体管(High electron mobility transistor，HEMT)，也称调制掺杂场效应管(modulation
‑
doped FET，MODFET)，是半导体器件的一种，它使用两种具有不同能隙的材料形成异质结，为载流子提供沟道，而不像金属氧化物半导体场效应管那样，直接使用掺杂的半导体而不是结来形成导电沟道。
[0003]近年来发展的氮化镓高电子迁移率晶体管则凭借其良好的高频特性吸引了大量关注。高电子迁移率晶体管可以在极高频下工作，因此在移动电话、卫星电视和雷达中应用广泛。
[0004]然而，对于高电子迁移率晶体管在高电压下的工作，目前的半导体器件结构在衬底和半导体层之间存在较大的晶格失配和热膨胀系数失配，因此需要先设置复杂的缓冲层结构，例如采用阶跃渐变缓冲层，并增加缓冲层结构的厚度，然而这种复杂的缓冲层结构会导致大量的向内生长缺陷，从而增加半导体器件在垂直方向的电流泄漏的可能。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种半导体器件结构及其制造方法，用以解决现有技术中半导体器件由于设置复杂的缓冲层结构导致在垂直方向的电流泄漏的缺陷。
[0006]本专利技术提供一种半导体器件结构，包括：衬底；第一氮化物半导体层，安置于衬底上，第一氮化物半导体层背离衬底的一侧表面设置有v形凹槽；其中v形凹槽由位错形成；第二氮化物半导体层，安置于第一氮化物半导体层上，第二氮化物半导体层背离第一氮化物半导体层的一侧表面平坦；第三氮化物半导体层，安置于第二氮化物半导体层上；电极层，安置于第三氮化物半导体层上。
[0007]根据本专利技术提供的一种半导体器件结构，还包括第一缓冲层，安置于衬底和第一氮化物半导体层之间，第一缓冲层与第一氮化物半导体层接触的一侧表面平坦。
[0008]根据本专利技术提供的一种半导体器件结构，还包括第二缓冲层，安置于第一缓冲层和第一氮化物半导体层之间，第二缓冲层与第一氮化物半导体层接触的一侧表面设置有v形凹槽。
[0009]根据本专利技术提供的一种半导体器件结构，还包括第四氮化物半导体层，安置于第二氮化物半导体层和第三氮化物半导体层之间，第二氮化物半导体层的电阻率大于第四氮化物半导体层的电阻率。
[0010]根据本专利技术提供的一种半导体器件结构，电极层包括间隔设置的第一电极、第二电极和第三电极。
[0011]根据本专利技术提供的一种半导体器件结构，第一氮化物半导体层的材料为氮化铝和/或氮化铝镓，第二氮化物半导体层的材料为氮化镓，第三氮化物半导体层的材料为氮化
铝镓。
[0012]根据本专利技术提供的一种半导体器件结构，第一氮化物半导体层包括交替层叠的氮化铝层和氮化铝镓层。
[0013]根据本专利技术提供的一种半导体器件结构，第一氮化物半导体层的v形凹槽的深度小于或等于第一氮化物半导体层的厚度。
[0014]根据本专利技术提供的一种半导体器件结构，第一氮化物半导体层包括多个半导体层，至少两个半导体层包括v形凹槽，其中相对靠近第二氮化物半导体层的v形凹槽的第一深度大于相对远离第二氮化物半导体层的v形凹槽的第二深度。
[0015]根据本专利技术提供的一种半导体器件结构，第一氮化物半导体层的每一半导体层均包括v形凹槽；半导体层的v形凹槽的深度沿第一氮化物半导体层到第二氮化物半导体层的方向逐渐递增。
[0016]根据本专利技术提供的一种半导体器件结构，第一氮化物半导体层包括未设置有v形凹槽的空白半导体层和设置有v形凹槽的v形凹槽半导体层，空白半导体层与第二氮化物半导体层的第一距离大于v形凹槽半导体层与第二氮化物半导体层的第二距离。
[0017]本专利技术还提供一种半导体器件结构的制造方法，包括：在衬底上形成第一氮化物半导体层，其中第一氮化物半导体层背离衬底的一侧表面设置有v形凹槽，v形凹槽由位错形成；在第一氮化物半导体层上形成第二氮化物半导体层，其中第二氮化物半导体层背离第一氮化物半导体层的一侧表面平坦；在第二氮化物半导体层上形成第三氮化物半导体层；在第三氮化物半导体层上形成电极层。
[0018]根据本专利技术提供的一种半导体器件结构的制造方法，第一氮化物半导体层包括初始半导体层和至少一个半导体层，在衬底上形成第一氮化物半导体层，包括：在衬底上形成包括初始v形凹槽的初始半导体层；在初始半导体层上形成v形凹槽的深度逐渐变大的半导体层。
[0019]根据本专利技术提供的一种半导体器件结构的制造方法，在衬底上形成第一氮化物半导体层，包括：在衬底上形成第一缓冲层；在第一缓冲层上形成第一氮化物半导体层。
[0020]根据本专利技术提供的一种半导体器件结构的制造方法，在第一缓冲层上形成第一氮化物半导体层，包括：降低第一氮化物半导体层生长时的环境温度，以在第一缓冲层上形成包括v形凹槽的第一氮化物半导体层。
[0021]根据本专利技术提供的一种半导体器件结构的制造方法，在第一缓冲层上形成第一氮化物半导体层，包括：在第一缓冲层上形成第二缓冲层；在第二缓冲层上形成包括v形凹槽的第一氮化物半导体层。
[0022]根据本专利技术提供的一种半导体器件结构的制造方法，在第二氮化物半导体层上形成第三氮化物半导体层，包括：在第二氮化物半导体层上形成第四氮化物半导体层；在第四氮化物半导体层上形成第三氮化物半导体层；第二氮化物半导体层的电阻率大于第四氮化物半导体层的电阻率。本专利技术提供的一种半导体器件结构及其制造方法，包括在衬底上依次层叠安置的第一氮化物半导体层、第二氮化物半导体层、第三氮化物半导体层和电极层。通过第一氮化物半导体层设置有v形凹槽，v形凹槽边壁的带隙比较大，这种带隙差对位错附近的载流子形成势垒，载流子很难靠近位错。因此，v形凹槽减少了垂直漏电流，从而提高了半导体器件结构的垂直击穿电压。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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的附图。
[0024]图1是本专利技术半导体器件结构一实施例的结构示意图；
[0025]图2是本专利技术半导体器件结构另一实施例的结构示意图；
[0026]图3是本专利技术半导体器件结构又一实施例的结构示意图；
[0027]图4是本专利技术半导体器件结构再一实施例的结构示意图；
[0028]图5是本专利技术半导体器件结构中第一氮化物半导体层一实施例的结构示意图；
[0029]图6是本专利技术半导体器件结构中第一氮化物半导体层另一实施例的结构示意图；
[0030]图7是本专利技术半导体器件结构的制造方法一实施例的流程示意图；
[0031]图8是本专利技术半导体器件结构制造方法中形成第一氮化物半导体层一实施例的流程示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件结构，其特征在于，包括：衬底；第一氮化物半导体层，安置于所述衬底上，所述第一氮化物半导体层背离所述衬底的一侧表面设置有v形凹槽；其中所述v形凹槽由位错形成；第二氮化物半导体层，安置于所述第一氮化物半导体层上，所述第二氮化物半导体层背离所述第一氮化物半导体层的一侧表面平坦；第三氮化物半导体层，安置于所述第二氮化物半导体层上；电极层，安置于所述第三氮化物半导体层上。2.根据权利要求1所述的半导体器件结构，其特征在于，还包括：第一缓冲层，安置于衬底和所述第一氮化物半导体层之间，所述第一缓冲层与所述第一氮化物半导体层接触的一侧表面平坦。3.根据权利要求2所述的半导体器件结构，其特征在于，还包括：第二缓冲层，安置于所述第一缓冲层和所述第一氮化物半导体层之间，所述第二缓冲层与所述第一氮化物半导体层接触的一侧表面设置有v形凹槽。4.根据权利要求1所述的半导体器件结构，其特征在于，还包括：第四氮化物半导体层，安置于所述第二氮化物半导体层和所述第三氮化物半导体层之间，所述第二氮化物半导体层的电阻率大于所述第四氮化物半导体层的电阻率。5.根据权利要求1所述的半导体器件结构，其特征在于，所述电极层包括间隔设置的第一电极、第二电极和第三电极。6.根据权利要求1所述的半导体器件结构，其特征在于，所述第一氮化物半导体层的材料为氮化铝和/或氮化铝镓，所述第二氮化物半导体层的材料为氮化镓，所述第三氮化物半导体层的材料为氮化铝镓。7.根据权利要求6所述的半导体器件结构，其特征在于，所述第一氮化物半导体层包括交替层叠的氮化铝层和氮化铝镓层。8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的半导体器件结构，其特征在于，所述第一氮化物半导体层的v形凹槽的深度小于或等于所述第一氮化物半导体层的厚度。9.根据权利要求1
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7任一项所述的半导体器件结构，其特征在于，所述第一氮化物半导体层包括多个半导体层，至少两个半导体层包括v形凹槽，其中相对靠近所述第二氮化物半导体层的v形凹槽的第一深度大于相对远离所述第二氮化物半导体层的v形凹槽的第二深度。10.根据权利要求9所述的半导体器件结构，其特征在于，所述第一氮化物半导体层的每一半导体层均包括v形凹槽；所述半导体层的v形凹槽的深度沿所述第一氮化物半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：李啓珍，
申请(专利权)人：英诺赛科珠海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：