[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，其中，半导体器件依次包括衬底、多层半导体层、钝化层和贯穿钝化层的源极、栅极和漏极，钝化层包括第一钝化层以及至少一层其他钝化层；第一钝化层与多层半导体层产生第一应变相互作用，第一钝化层中形成第一切应力；其他钝化层与第一钝化层产生第二应变相互作用，第一钝化层中形成第三切应力；其中，第一切应力与第三切应力方向相反。通过在第一钝化层中形成方向相反的切应力，第三切应力至少中和部分第一切应力，降低第一钝化层与多层半导体层中的第一应变相互作用，降低第一应变相互作用对多层半导体层中二维电子气的影响，确保多层半导体层中的二维电子气受影响较小，保证半导体器件性能良好。

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

氮化物半导体材料，包括GaN，具有较高的饱和电子迁移速率，高击穿电压和宽禁带宽度，正因为这些特性，基于GaN的高电子迁移率晶体管(High Electron MobilityTransistor，HEMT)器件吸引了广大研究者与半导体厂商的注意。GaN HEMT器件在未来20年内在高速，高效，高频率通信以及电力电子领域有着极广泛的应用前景。

但是现有技术中，对于GaN HEMT器件的性能受到记忆效应的影响。记忆效应是指一些性能变化的时间尺度比相关的RF(载波)周期大的多。造成器件的输出不仅与当前的输入信号有关，还与过去的输入信号有关。产生记忆效应的起因之一为动态陷阱效应，即电子或空穴俘获和释放过程所发生的动态平衡过程。在一些复合半导体材料，例如GaN、GaAs和半导体-绝缘体场效应管的寄生双极性晶体管中，动态陷阱效应特别普遍。

具体的，当栅极施加一个较大的偏压应力时(相当于大信号的低电平)，电子被表面陷阱所俘获，应力撤出后，电子仍在这些陷阱中滞留一段时间，不会立即恢复，其产生的表面势造成下方二维电子气部分耗尽，从而引起电流崩塌。

为了降低记忆效应，需要在器件表面引入钝化层。但是钝化层与半导体层接触时会与半导体层产生应变相互作用，从而产生应力，改变半导体层中的压电极化效应，对二维电子气(2DEG)的浓度造成影响，从而改变晶体管在导通状态下的饱和电流，造成器件应用的功率等级下降。

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，以解决现有技术中钝化层与半导体层接触时因应变相互作用造成半导体器件的饱和电流下降的技术问题。

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，所述多层半导体层中形成有二维电子气；

位于所述多层半导体层远离所述衬底一侧的钝化层，所述钝化层包括第一钝化层以及位于所述第一钝化层远离所述多层半导体层一侧的至少一层其他钝化层；所述第一钝化层与所述多层半导体层产生第一应变相互作用，所述第一钝化层中形成第一切应力；所述其他钝化层与所述第一钝化层产生第二应变相互作用，所述第一钝化层中形成第三切应力；其中，所述第一切应力与所述第三切应力方向相反；

位于所述多层半导体层远离所述衬底一侧的多个电极，多个所述电极贯穿所述钝化层。

进一步的，所述第一切应力与所述第三切应力大小相同。

进一步的，所述其他钝化层包括第二钝化层；

所述第二钝化层与所述第一钝化层产生第二应变相互作用。

进一步的，所述其他钝化层包括依次位于所述第一钝化层远离所述多层半导体层一侧的第三钝化层、第四钝化层和第五钝化层；

所述第三钝化层与所述第一钝化层产生第二应变相互作用，所述第一钝化层中形成第三切应力，所述第三钝化层中产生第五切应力；