[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

一种半导体器件，包括第一和第二氮基半导体层、第一和第二电极、第一和第二栅极电极、第一和第二钝化层以及导电层。第一钝化层具有被第一场板的第一端部覆盖的第一部分和未被第一场板覆盖的第二部分。第二钝化层具有被导电层覆盖的第一部分和未被导电层覆盖的第二部分。第一钝化层的第一部分和第二部分之间的厚度差小于第二钝化层的第一部分和第二部分之间的厚度差。

技术领域

本发明一般涉及氮基半导体器件。更具体地说，本发明涉及一种氮基半导体器件，该器件在其栅极电极上具有多个场板，并且具有可控的形貌。

背景技术

近年来，对高电子迁移率晶体管(high-electron-mobility transistors,HEMTs)的深入研究非常普遍，尤其是在大功率开关和高频应用方面。III族氮基HEMT利用具有不同带隙的两种材料之间的异质结界面形成量子阱状结构，其容纳二维电子气(two-dimensional electron gas,2DEG)区域，满足高功率/频率器件的要求。除了HEMT，具有异质结构的器件的示例还包括异质结双极晶体管(heterojunction bipolar transistors,HBT)、异质结场效应晶体管(heterojunction field effect transistor,HFET)和调制掺杂的FET(modulation-doped FETs,MODFET)。目前，需要提高HMET器件的成品率，从而使其适合大规模生产。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种半导体器件。一种半导体器件，包括第一氮基半导体层、第二氮基半导体层、第一电极和第二S/D电极、第一栅极电极和第二栅极电极、第一钝化层、第一场板、第二钝化层和导电层。第一氮基半导体层设置在衬底上方。第二氮基半导体层设置在第一氮基半导体层上，并且其具有的带隙大于第一氮基半导体层的带隙。第一电极和第二S/D电极设置在第二氮基半导体层之上。第一栅极电极和第二栅极电极设置在第二氮基半导体层之上以及在第一和第二电极之间。第一钝化层设置在第二氮基半导体层上并覆盖第一和第二栅极电极。第一场板设置在第一栅极电极上方和第一钝化层上方，并且具有位于第一栅极电极正上方的第一端部。第一钝化层具有被第一场板的第一端部覆盖的第一部分和未被第一场板覆盖的第二部分。第二钝化层设置在第一钝化层上并覆盖第一场板。导电层设置在第二钝化层上方，并从第一场板延伸到第二栅极电极，并与第二氮基半导体层的一部分接触。第二钝化层具有被导电层覆盖的第一部分和未被导电层覆盖的第二部分。第一钝化层的第一和第二部分之间的厚度差小于第二钝化层的第一和第二部分之间的厚度差。

根据本发明的一个方面，提供了一种半导体器件。一种半导体器件，包括第一氮基半导体层、第二氮基半导体层、栅极电极、第一钝化层、电极、第一场板、第二钝化层和第二场板。第一氮基半导体层设置在衬底上方。第二氮基半导体层设置在第一氮基半导体层上，并且其具有的带隙大于第一氮基半导体层的带隙。栅极电极设置在第二氮基半导体层上方。第一钝化层设置在第二氮基半导体层上并覆盖栅极电极。电极设置在第二氮基半导体层上方并贯穿第一钝化层。第一场板设置在第一钝化层上，并从栅极电极和S/D电极之间的区域延伸到高于栅极电极的位置。第一场板具有在栅极电极正上方的端部。第一钝化层具有第一部分和第二部分，第一部分和第二部分位于栅极电极之上并且彼此连接。第一部分被端部覆盖，第二部分未被端部的覆盖。第一和第二部分相对于第二氮基半导体层具有相同的高度。第二钝化层设置在第一钝化层上并覆盖第一场板。第二场板设置在第二钝化层上，并延伸到第一钝化层的第一和第二部分的上方。第二场板比第一场板厚。

根据本发明的一个方面，提供了一种制造半导体器件的方法。此方法包括以下步骤。在衬底上形成第一氮基半导体层。在第一氮基半导体层上形成第二氮基半导体层。栅极电极形成在第二氮基半导体层上方。在第二氮基半导体层上形成第一钝化层以覆盖栅极电极。在第一钝化层上形成毯覆场板。通过使用湿法蚀刻工艺对毯覆场板进行图案化以在栅极电极上方形成第一场板。在第一钝化层上形成第二钝化层以覆盖第一场板。在第二钝化层上形成毯覆导电层，并与第一场板和栅极电极重叠。通过使用干法蚀刻工艺对毯覆导电层进行图案化，以便在第一场板上方形成第二场板并形成与第二氮基半导体层接触的电极。