[发明专利]半导体器件

说明书

本发明涉及一种半导体器件，包括衬底、位于所述衬底上ScAlN层、位于所述ScAlN层上的沟道层以及位于所述沟道层上的AlGaN势垒层。本发明所提供的半导体器件能够有效消除AlGaN势垒层内的拉应力，减少裂纹产生，提高了产品的良率；并且能够增加AlGaN势垒层中的Al的组份，增加二维电子气的浓度，从而提高器件的性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种半导体器件。

背景技术

作为第三代半导体材料的代表，氮化镓(GaN)具有许多优良的特性，高临界击穿电场、高电子迁移率、高二维电子气浓度和良好的高温工作能力等。基于氮化镓的第三代半导体器件，如高电子迁移率晶体管(HEMT)、异质结场效应晶体管(HFET)等已经得到了应用，尤其在射频、微波等需要大功率和高频率的领域具有明显优势。

为了提高氮化镓HEMT器件的二维电子气的浓度从而获得更大的器件功率，常规的方法是采用具有高Al组份的AlGaN/GaN基的HEMT。但提高Al的组份会使AlGaN薄膜受到更大的拉应力，并且，随着AlGaN厚度的增加，其膜内拉应力也会随之增加，导致AlGaN层内产生裂纹，影响HEMT器件的良率与可靠性。

发明内容

基于此，有必要针对AlGaN势垒层会产生裂纹的问题，提供一种半导体器件。

本申请提供一种半导体器件，包括：衬底、位于所述衬底上ScAlN层、位于所述ScAlN层上的沟道层以及位于所述沟道层上的AlGaN势垒层。

可选的，所述沟道层和所述AlGaN势垒层之间设有间隔层。

可选的，所述沟道层材料的能带间隙小于所述AlGaN的能带间隙。

可选的，所述沟道层为GaN沟道层或者InGaN沟道层。

可选的，所述沟道层的厚度小于800纳米。

可选的，所述ScAlN层的厚度为100纳米至10微米。

可选的，所述ScAlN的晶格常数与所述AlGaN的晶格常数相同。

本申请所提供的半导体器件能够有效消除AlGaN势垒层内的拉应力，减少裂纹产生，提高了产品的良率与可靠性；并且能够增加AlGaN势垒层中的Al组份，增加二维电子气的浓度，从而提高器件的性能。

附图说明

图1为本发明所提供的半导体器件的结构图；

图2为一些材料的晶格常数图；

图3为本申请所提供的半导体器件与常规器件的二维电子气浓度图。

图中标号：

1-衬底；2-ScAlN层；3-沟道层；4-AlGaN势垒层。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的半导体器件作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本实施例所提供的半导体器件的结构如图1所示，包括：依次层叠的衬底1、ScAlN层2、沟道层3和AlGaN势垒层4。

其中，所述衬底1材料包括但不限于蓝宝石、碳化硅、硅、金刚石、氮化镓和氮化铝等材料。所述衬底1的厚度为50微米到2000微米。