[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、第二氮基半导体层、栅极电极、源极电极、漏极电极和一群负电荷离子。栅极电极设置在第二氮基半导体层上方。源极电极和漏极电极设置在第二氮基半导体层上方。栅极电极位于源极电极和漏极电极之间，以界定栅极电极和漏极电极之间的漂移区。将一群负电荷离子注入漂移区和2DEG区，并与栅极电极和漏极电极隔开，与栅极电极和漏极电极正下方的区隔开。栅极电极比漏极电极更接近负电荷离子，以使负电荷离子耗尽栅极电极附近的2DEG区域的至少一部分。

本申请是2021年12月31日提交的题为“半导体器件及其制造方法”的中国专利申请202180007253.X的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及氮基半导体器件。更具体地说，本发明涉及一种具有负电荷离子的半导体器件。

背景技术

近年来，对高空穴迁移率晶体管(high-hole-mobility transistors,HHMT)的深入研究非常普遍，特别是在大功率开关和高频应用方面。III族氮基高空穴迁移率晶体管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，此结构容纳二维空穴气(2DHG)区域，以满足高功率/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FET(modulation-dopedFETs,MODFET)。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种半导体器件。半导体器件包括第一氮基半导体层、第二氮基半导体层、栅极电极和掺杂的氮基半导体层。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。掺杂的氮基半导体层设置在第二氮基半导体层和栅极电极之间。掺杂的氮基半导体层具有一对相对突出部分以及中间部分。突出部分未被栅极电极所覆盖，中间部分在突出部分之间。第二氮基半导体层具有第一部分和第二部分，第一部分位于中间部分下方，第二部分位于突出部分下方。第二氮基半导体层具有从高电负性元素群中选择的掺质的掺杂浓度，其中掺质从高电负性元素群中选择，其中掺杂浓度从第一部分到第二部分的掺杂浓度增加。

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。方法包括以下步骤。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。在第二氮基半导体层上形成掺杂的氮基半导体毯覆层。在掺杂的氮基半导体毯覆层上形成栅极电极毯覆层。第一介电层形成在栅极电极毯覆层上。将栅极电极毯覆层和第一介电层图案化以形成由图案化的第一介电层覆盖的栅极电极，从而暴露掺杂的氮基半导体毯覆层。执行离子注入工艺，以使第二氮基半导体层的至少一部分掺杂有选自高电负性元素群的掺质，其中至少一部分在暴露的掺杂的氮基半导体毯覆层下方。去除暴露的掺杂的氮基半导体毯覆层。

根据本发明的一个方面，提供了一种半导体器件。半导体器件包括第一氮基半导体层、第二氮基半导体层、栅极电极和掺杂的氮基半导体层。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。掺杂的氮基半导体层设置在第二氮基半导体层和栅极电极之间。掺杂的氮基半导体层具有一对相对的侧表面，侧表面彼此间隔的距离大于栅极电极的宽度。第二氮基半导体层具有掺质的掺杂浓度，掺质从高电负性元素群中选择，并且掺杂浓度在第二掺杂的氮基半导体层的侧表面之间先降然后升。