[发明专利]半导体器件

说明书

一种半导体器件，其包括第一氮化物半导体层、第二氮化物半导体层、源极、漏极、栅极、多个第一p型掺杂氮化物半导体岛、第二p型掺杂氮化物半导体岛以及介电层。第二氮化物半导体层设置于第一氮化物半导体层上，且具有的带隙大于第一氮化物半导体层的带隙。源极、漏极和栅极设置于第二氮化物半导体层上。第一p型掺杂氮化物半导体岛设置于第二氮化物半导体层上，以形成从第二氮化物半导体层突出的轮廓，其中部分的漏极覆盖在第一p型掺杂氮化物半导体岛之上，使得漏极的所述部分与第一p型掺杂氮化物半导体岛的轮廓共形。第二p型掺杂氮化物半导体岛设置于第二氮化物半导体层与栅极之间。介电层至少覆盖在栅极上。

本申请是2020年04月30日提交的题为“半导体器件以及制造半导体器件的方法”的中国专利申请202080002210.8的分案申请。

技术领域

本发明总体来说为涉及半导体器件。更具体地说，本发明涉及具有p型掺杂III-V族化合物/氮化物半导体层的高电子迁移率晶体管(high electron mobilitytransistor；HEMT)半导体器件，以达到减少热载流子效应。

背景技术

近年来，高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor；HEMT)的研究在半导体器件中得到了广泛的应用，如高功率开关器件和高频应用器件。HEMT利用具有不同带隙的两种材料之间的接面作为通道。例如，氮化铝镓/氮化镓(AlGaN/GaN)HEMT是一种异质结合器件，其能够在比常规晶体管更高的频率下工作。在HEMT异质结合结构中，会因两种材料之间的带隙不连续，而形成量子阱结构，其能够容纳二维电子气(two-dimensional electron gas；2DEG)，从而导致异质结合界面处的载流子浓度增加，以达到满足高功率/高频率器件的要求。对于具有异质结合结构的器件，其实例包括：异质结双极晶体管(heterojunction bipolar transistor；HBT)、异质结场效应晶体管(heterojunction field effect transistor；HFET)、高电子迁移率晶体管(HEMT)或调制掺杂场效应管(modulation-doped FET；MODFET)。

目前，所面临的需求包括如何提高器件性能和克服现有缺陷。举例而言，在器件运作期间，可能会发生热载流子效应。也就是说，热载流子将可能因具有足够能量，而能够通过薄层体，并呈现为漏电流。如此热载流子形式的电子将可能从沟道区或漏极跃迁到栅极或衬底。亦即，热载流子形式的电子不会如预期形式地促进电流通过通道，反之，其是作为漏电流流动。这种载流子在器件中的存在会触发许多物理性的损坏现象，这些物理性的损坏现象将会极大地改变器件的特性，且最终将导致包含器件的电路发生故障。因此，在本领域中，需要一种新颖的HEMT结构，以防止热载流子效应，从而提高器件性能和其可靠性。

发明内容

根据本揭露内容的一个方面，提供了一种半导体器件，其包括第一氮化物半导体层、第二氮化物半导体层、源极、漏极、栅极、多个第一p型掺杂氮化物半导体岛、第二p型掺杂氮化物半导体岛以及介电层。第二氮化物半导体层设置于第一氮化物半导体层上，且具有的带隙大于第一氮化物半导体层的带隙。源极和漏极设置于第二氮化物半导体层上。栅极设置于第二氮化物半导体层上，且于源极和漏极之间。第一p型掺杂氮化物半导体岛设置于第二氮化物半导体层上，以形成从第二氮化物半导体层突出的轮廓，其中第一p型掺杂氮化物半导体岛位于栅极和漏极之间，且部分的漏极覆盖在第一p型掺杂氮化物半导体岛之上，使得漏极的所述部分与第一p型掺杂氮化物半导体岛的轮廓共形。第二p型掺杂氮化物半导体岛设置于第二氮化物半导体层与栅极之间。介电层至少覆盖在栅极上。