[发明专利]一种半导体器件及其制备方法

说明书

本申请涉及电子器件技术领域，具体涉及一种半导体器件及其制备方法，其中，该半导体器件包括：衬底；位于衬底之上P型半导体层；位于P型半导体层之上，且和P型半导体层接触的缓冲层；位于缓冲层之上的沟道层；位于沟道层之上的势垒层；以及源极、栅极和漏极；其中，P型半导体层和源极连接。该半导体器件可以有效抑制电流坍塌，保持性能稳定。

技术领域

本申请涉及电子器件技术领域，具体涉及一种半导体器件及其制备方法。

背景技术

半导体器件是一种导电性介于良导电体与绝缘体之间，利用半导体材料的特殊电特性来完成特定功能的电子器件。半导体器件具有产生、控制、接收、变换、放大信号以及转换能量等用途，因此，半导体器件在多个领域具有广泛应用。例如，在无线通信领域，半导体器件可以用作功率放大器(power amplifier，PA)。在无线充电领域，半导体器件可以作为电源适配器的功率器件。

作为第三代半导体器件的氮化镓(gallium nitride，GaN)器件，具有禁带宽度大、效率高等性能。在高速小型化等应用场景，氮化镓器件具有传统硅基功率器件不可比拟的优势。随着无线通信技术、物联网(internet of things，IoT)等的发展，以及供电系统对节能减排等的需求，亟待氮化镓器件在功率变化等领域的推广使用。

氮化镓器件的性能受到电流坍塌(current collapse)的影响。电流坍塌又称电流崩塌，是一种动态电导退化现象，即器件在交流或者脉冲工作条件下，输出性能因缺陷态(trapped)的影响突然出现大幅度下降，同时可随时间缓慢恢复性能的现象。参阅图1，电流坍塌表现为导通电阻变大、器件跨导下降、输出电流降低，进而导致器件的性能下降。

因此，抑制氮化镓器件的电流坍塌，有助于提高氮化镓器件的性能。

发明内容

本申请实施例提供了一种半导体器件及其制备方法，可有效抑制电流坍塌，保持性能稳定。

第一方面，提供了一种半导体器件，包括：衬底；位于衬底之上P型半导体层；位于P型半导体层之上，且和P型半导体层接触的缓冲层；位于缓冲层之上的沟道层；位于沟道层之上的势垒层；以及源极、栅极和漏极；其中，P型半导体层和源极连接。

在该半导体器件中，P型半导体和源极连接，使得P型半导体保持和源极同样或者相差很小的电位；并且，缓冲层位于P型半导体层之上，当缓冲层中的缺陷态俘获并束缚电子时，缓冲层具有较高的负电位。从而在缓冲层和P型半导体层间形成较高的电势差。在电场力的作用下，P型半导体层中的空穴可以注入到缓冲层，并与缓冲层中负电荷中和，释放缓冲层中缺陷态所俘获的电子，从而使得缓冲层的电位趋近于0V，抑制缓冲层中的缺陷态所导致的电流坍塌。

其中，在该半导体器件中，缓冲层直接位于P型半导体层上，与P型半导体层上的接触面较大。并且，缓冲层可以是在P型半导体层上进行一次外延生长得到的，缓冲层和P型半导体层之间界面的晶格质量高，从而大幅地减小了P型半导体层和缓冲层间的接触电阻，使得P型半导体层注入的空穴电流更大。

另外，P型半导体层直接位于缓冲层的下方，大幅缩小了P型半导体层注入到缓冲层的空穴向负电荷集聚区漂移的距离，从而可以快速且有效地降低缓冲层中的负电位，有效地抑制缓冲层的缺陷态所导致的电流坍塌。特别是，栅极下的缺陷态以及漏极下的缺陷态，离P型半导体层比较近。P型半导体层向缓冲层注入的空穴可以与这些缺陷态束缚的负电荷中和，有效地抑制缓冲层的缺陷态所导致的电流坍塌。

在一种可能的实施方式中，该半导体器件还包括：与P型半导体层接触的P型欧姆接触电极，其中，P型半导体层通过P型欧姆接触电极和源极连接。

在该实施方式中，P型半导体层通过P型欧姆接触电极和源极连接，从而降低P型半导体和源极之间的电阻，尽可能减少P型半导体层和源极之间的电位差，使得P型半导体层可以保持与源极相同或者相差很小的电位。