[发明专利]一种半导体器件及其制备方法

权利要求书

1.一种半导体器件，其特征在于，包括：

衬底；

位于所述衬底一侧的多层半导体层；所述多层半导体层远离所述衬底的一侧形成有栅极沟槽第一分部，所述栅极沟槽第一分部包括位于所述多层半导体层内部的底面以及位于所述多层半导体层表面的第一开口；所述第一开口在所述衬底上的垂直投影覆盖所述底面在所述衬底上的垂直投影；

位于所述多层半导体层远离所述衬底一侧的介质层，所述介质层中形成有贯穿所述介质层的栅极沟槽第二分部，所述栅极沟槽第一分部和所述栅极沟槽第二分部组成栅极沟槽；其中，所述栅极沟槽第二分部包括位于所述介质层靠近所述衬底一侧表面的第二开口以及位于所述介质层远离所述衬底一侧表面的第三开口，所述第二开口在所述衬底上的垂直投影与所述第一开口在所述衬底上的垂直投影重合，所述第三开口在所述衬底上的垂直投影覆盖所述第二开口在所述衬底上的垂直投影，且所述第三开口的开口面积大于所述第二开口的开口面积；

位于所述栅极沟槽中的栅极，以及位于所述多层半导体层远离所述衬底一侧的源极和漏极，所述栅极位于所述源极和所述漏极之间。

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述栅极沟槽第二分部还包括连接所述第二开口和所述第三开口的第一侧壁，所述第一侧壁的截面形状为曲线；

所述曲线上任意一点的切线位于所述第一侧壁朝向所述栅极沟槽第二分部的中心的一侧。

3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述第一侧壁的截面形状包括圆弧；或者所述第一侧壁的截面形状由多个不同曲率半径的圆弧依次顺滑连接得到。

4.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，沿所述源极指向所述漏极的方向，所述第一侧壁在所述衬底上的垂直投影长度为L1；

所述第一侧壁在垂直所述衬底的方向上的延伸长度为L2；

其中，L1L2。

5.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，沿所述源极指向所述漏极的方向，所述底面的延伸长度为L3，其中，L3≤0.25μm。

6.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述多层半导体层中形成有二维电子；

沿垂直所述衬底的方向，所述底面与所述二维电子气的表面之间的距离为h，其中，h≥15nm。

7.根据权利要求4所述的半导体器件，其特征在于，所述栅极沟槽第一分部包括连接所述底面和所述第一开口的第二侧壁，所述第二侧壁的截面形状为直线，且所述第二侧壁与垂直所述衬底的方向之间的夹角为α，其中，0°≤α≤45°。

8.根据权利要求1所示的半导体器件，其特征在于，所述栅极远离所述衬底一侧的表面和所述栅极沟槽第二分部的所述第三开口边缘贴合。

9.一种半导体器件的制备方法，用于制备权利要求1-8任一项所述的半导体器件，其特征在于，包括：

提供衬底；

在所述衬底一侧制备多层半导层；

在所述多层半导体层远离所述衬底的一侧制备栅极沟槽第一分部，所述栅极沟槽第一分部包括位于所述多层半导体层内部的底面以及位于所述多层半导体层表面的第一开口；所述第一开口在所述衬底上的垂直投影覆盖所述底面在所述衬底上的垂直投影；

在所述多层半导体层远离所述衬底的一侧制备介质层；

制备贯穿所述介质层的栅极沟槽第二分部，所述栅极沟槽第一分部和所述栅极沟槽第二分部组成栅极沟槽；其中，所述栅极沟槽第二分部包括位于所述介质层靠近所述衬底一侧表面的第二开口以及位于所述介质层远离所述衬底一侧表面的第三开口，所述第二开口在所述衬底上的垂直投影与所述第一开口在所述衬底上的垂直投影重合，所述第三开口在所述衬底上的垂直投影覆盖所述第二开口在所述衬底上的垂直投影，且所述第三开口的开口面积大于所述第二开口的开口面积；

在所述栅极沟槽中制备栅极，在所述多层半导体层远离所述衬底的一侧制备源极和漏极，所述栅极位于所述源极和所述漏极之间。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述多层半导体层远离所述衬底的一侧制备栅极沟槽第一分部，包括：

采用第一掩模工艺，在所述多层半导体层远离所述衬底的一侧的指定位置，制备所述栅极沟槽第一分部；

在所述多层半导体层远离所述衬底的一侧制备介质层，包括：

在所述多层半导体层远离所述衬底的一侧以及所述栅极沟槽第一分部内制备介质层；

制备贯穿所述介质层的栅极沟槽第二分部，包括：

采用第二掩模工艺，去除所述栅极沟槽第一分部上侧以及所述栅极沟槽第一分部内的介质层；

采用第三掩模工艺，采用介质层横纵比由大到小渐变式刻蚀速率工艺去除围绕所述栅极沟槽第一分部的所述介质层，得到栅极沟槽第二分部，所述栅极沟槽第二分部包括位于所述介质层靠近所述衬底一侧表面的第二开口以及位于所述介质层远离所述衬底一侧表面的第三开口，所述第二开口在所述衬底上的垂直投影与所述第一开口在所述衬底上的垂直投影重合，所述第三开口在所述衬底上的垂直投影覆盖所述第二开口在所述衬底上的垂直投影，且所述第三开口的开口面积大于所述第二开口的开口面积。