[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、位于所述衬底上的GaN缓冲层和位于所述GaN缓冲层上的ScAlN势垒层，所述ScAlN势垒层包括源极区域、漏极区域和栅极区域，所述源极区域与漏极区域上设有n型接触层。本发明所提供的半导体器件，能够有效增大二维电子气的浓度，并降低器件产生微裂纹的风险，增加了器件的可靠性和良率的同时又提高了器件的性能。

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，如果拉应力超过一定的程度，则在AlGaN层内会产生微裂纹，从而导致HEMT器件的良率问题或可靠性问题。另外，在器件制造工艺中的各种热处理(如温度快速升高与降低)也可能导致AlGaN层内的微裂纹的产生。

发明内容

基于此，有必要针对上述AlGaN层内会产生微裂纹的问题，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、位于所述衬底上的GaN缓冲层和位于所述GaN缓冲层上的ScAlN势垒层，所述ScAlN势垒层包括源极区域、漏极区域和栅极区域，所述源极区域与漏极区域上设有n型接触层。

在一个实施例中，所述ScAlN势垒层中Sc元素的组份为16％-20％。

在一个实施例中，所述GaN缓冲层与所述ScAlN势垒层之间设有InGaN导电层。

在一个实施例中，所述GaN缓冲层与所述ScAlN势垒层之间设有AlN间隔层。

在一个实施例中，所述ScAlN势垒层的厚度为5nm-50nm。

在一个实施例中，所述栅极区域上设有栅极，所述n型接触层上分别设有与所述源极区域与漏极区域对应的源极和漏极。

在一个实施例中，所述n型接触层为n+GaN层，掺杂浓度为1×10¹⁹/cm³-2×10²⁰/cm³。

本申请所提供的半导体器件，能够有效增大二维电子气的浓度，并降低器件产生微裂纹的风险，增加了器件的可靠性和良率的同时又提高了器件的性能。

附图说明

图1为一个实施例所提供的半导体器件的结构图；

图2为材料的晶格常数图；

图3为一个实施例所提供的半导体器件的结构图；

图4为一个实施例所提供的半导体器件的结构图。

图中标号：

1-衬底；2-GaN缓冲层；3-ScAlN势垒层；4-n型接触层；5-源极；6-漏极；7-栅极；8-二维电子气；9-AlN间隔层；10-导电层。

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。