[发明专利]一种半导体器件及其制备方法

说明书

本发明实施例公开了一种半导体器件及其制备方法，半导体器件包括衬底；位于衬底一侧的多层半导体层，多层半导体层包括依次位于衬底一侧的缓冲层、沟道层和势垒层；位于多层半导体层远离衬底一侧的源极、栅极和漏极，栅极位于源极和漏极之间；位于多层半导体层中且位于漏极远离栅极一侧的P型材料层，P型材料层的下表面延伸至缓冲层靠近沟道层一侧表面或者延伸至缓冲层内部，且P型材料层与漏极电连接。通过设置P型材料层与漏极电连接，在正向偏压下P型材料层向缓冲层注入空穴，中和缓冲层中因晶格缺陷或掺杂所致陷阱束缚的电子，提高电子从缓冲层脱离的速度，提升半导体器件的饱和电流，降低半导体器件的动态导通电阻，提升半导体器件的性能。

技术领域

本发明实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体器件及其制备方法。

背景技术

近年来，GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)发展迅猛，且以纤锌矿结构AlGaN/GaNHEMT发展前景最好。HEMT又可称作调制掺杂场效应晶体管(MODFET)或异质结场效应晶体管(HFET)。其导通电阻及寄生电容小，开关速度快，热稳定性好，是目前蓬勃发展的高温、高频及大功率器件。

目前，GaN基HEMT器件已经走向了实用化阶段，发挥着关键性的作用，但其仍存在很多可靠性问题，严重制约了器件的普及和进一步发展。其中，由于现有氮化镓生长与掺杂技术不够成熟，氮化镓缓冲层中存在较多的缺陷，这些缺陷成为会束缚电子的陷阱。被束缚的电子无法快速释放，导致饱和电流降低，动态导通电阻升高，在室温下需要较长的恢复时间才能恢复初始状态。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种半导体器件及其制备方法，以解决现有技术中因缓冲层中的缺陷束缚电子造成半导体器件动态导通电阻大、饱和电流小的技术问题。

第一方面，本发明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，所述多层半导体层包括依次位于所述衬底一侧的缓冲层、沟道层和势垒层；

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中且位于所述漏极远离所述栅极一侧的P型材料层，所述P型材料层的下表面延伸至所述缓冲层靠近所述沟道层一侧表面或者所述P型材料层的下表面延伸至所述缓冲层内部，且所述P型材料层与所述漏极电连接。

可选的，沿所述栅极指向所述漏极的方向上，所述P型材料层的延伸长度为L1，其中，L1≥1μm。

可选的，沿垂直所述衬底的方向上，所述P型材料层的延伸高度为L2，其中，L2≥5μm。

可选的，在平行所述衬底所在平面且垂直所述栅极指向所述漏极的方向上，所述P型材料层的延伸长度与所述漏极的延伸长度相同。

可选的，所述P型材料层的上表面高于所述漏极的下表面；或者所述P型材料层的上表面低于所述漏极的下表面；或者所述P型材料层的上表面与所述漏极的下表面齐平。

可选的，所述半导体器件还包括位于所述P型材料层远离所述衬底一侧的P型层欧姆接触金属层，所述P型层欧姆接触金属层与所述P型材料层形成欧姆接触；

所述P型层欧姆接触金属层与所述漏极电连接。

可选的，沿所述栅极指向所述漏极的方向上，所述P型层欧姆接触金属层与所述P型材料层的接触长度为L3，其中，L3≥1μm；

在所述P型材料层上表面所在平面内，所述P型层欧姆接触金属层与所述P型材料层的接触面积为S，其中，S≥1μm*10μm。

可选的，所述P型材料层的制备材料包括GaN，AlN，AlGaN，InGaN以及GaNAs中的至少一种；