[发明专利]半导体器件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体技术，特别是涉及一种半导体器件及其制作方法。

背景技术

一般的，传统技术中的异质结场效应晶体管（HEMT）如图1所示，包括形成在硅衬底100上的第一半导体层200、第二半导体层400、源极320、漏极310和栅极330。所述第一半导体层200和所述第二半导体层400构成异质结，所述异质结界面处存在二维电子气。所述源极310、漏极320和栅极330为金属，所述源极310、漏极320位于所述第二半导体层400两端，并与所述第一半导体层200构成欧姆接触，所述栅极330位于所述第二半导体层400上，与所述第二半导体层400构成肖特基接触。异质结场效应晶体管工作时，通过控制栅极330下的肖特基势垒来控制所述二维电子气的浓度，从而实现对电流的控制。所述第一半导体层200和所述所述第二半导体层400为三五族化合物半导体层。一般的，第一半导体层200为GaN，所述第二半导体层400为AlGaN，两者构成AlGaN/GaN异质结。

由于直接生产三五族化合物半导体衬底很困难，目前基于三五族化合物半导体的电子功率器件的制作工艺中，一般采用将氮化镓外延层生长在衬底基片上，再在所述氮化镓外延层上制作电子器件的方式。这些衬底基片的材质有Si、SiC、蓝宝石（Sapphire）或GaN（Bulk GaN，体GaN）等。

其中，由于氮化镓生长在硅衬底具有大尺寸，低成本等优势，特别适用于功率电子器件应用。然而，相较于SiC、蓝宝石（Sapphire）或GaN（Bulk GaN，体GaN），硅衬底特别是低阻硅衬底具有电阻率低、漏电高的特点。故当氮化镓外延层生长在硅衬底上时，在其上制备的异质结场效应晶体管（HEMT），肖特基二极管（SBD）等横向器件会因流过硅衬底的纵向漏电而不能具有很高的击穿电压。因而，目前超高压（>2000V）氮化镓功率电子器件的制作方式主要集中在将GaN外延层生长在SiC衬底或将GaN生长在蓝宝石衬底上的方式，还没有将GaN外延层生长在Si衬底上应用，限制了氮化镓功率电子器件的推广。

为了解决这个问题，美国HRL实验室提出了背面电极的方法，如图2所示。在此器件漂移区下的硅衬底被刻穿，并在背面刻穿的区域淀积背面金属电极连接至源极，物理上隔绝了硅衬底漏电的通道。然而，此背面电极同时也引入了从背面电极到漏极的纵向漏电通道，客观上导电良好的背面电极代替了半导电的硅衬底，其器件的击穿电压本质上并不能高于普通的将器件形成在Si衬底上GaN外延层中的器件的纵向击穿电压。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种半导体器件的制作方法，用于解决现有技术中还没有将三五族化合物器件制作在基于硅衬底的三五族化合物层中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体器件的制作方法，所述半导体器件的制作方法至少包括：

提供硅衬底，所述硅衬底包括第一表面和与之相对的第二表面；

在所述硅衬底的所述第一表面上形成三五族化合物层；

在所述三五族化合物层中制备三五族化合物器件；

对所述硅衬底的第二表面进行刻蚀工艺，以在所述硅衬底中形成暴露出所述三五族化合物层的沟槽，且所述沟槽位于所述三五族化合物器件的下方；

利用离子注入工艺对所述沟槽底部暴露出的所述三五族化合物层注入强电负性离子；

在所述沟槽底部和内壁形成钝化层。

优选的，所述沟槽仅暴露所述三五族化合物层中所述三五族化合物器件所在的区域。

优选的，所述离子注入工艺中注入离子的元素为O或F，注入剂量为1e18cm^-3～1e20cm^-3，注入能量大于等于50keV。

优选的，所述在所述硅衬底的所述第一表面上形成三五族化合物层的步骤包括：

利用沉积工艺在所述硅衬底上形成GaN层；

利用沉积工艺在所述GaN层上形成AlGaN层或利用沉积工艺在所述GaN层上形成InAlN层。

优选的，所述在所述沟槽底部和内壁形成钝化层的步骤之后还包括：在所述钝化层上形成高热导性介质层至将所述沟槽填满。

优选的，所述在所述三五族化合物层中制备半导体器件的步骤之后，在对所述硅衬底的第二表面进行刻蚀工艺的步骤之前，还包括在所述半导体器件上形成金属场板的步骤。

相应的，本发明的技术方案还提供了一种半导体器件，所述半导体器件至少包括：

硅衬底，包括第一表面和与之相对的第二表面；