[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本发明提供了一种半导体器件及其制造方法，涉及半导体技术领域，该半导体器件包括：衬底以及在衬底上依次形成的氮化物沟道层、氮化物势垒层和用于形成电极的导电层；氮化物沟道层与氮化物势垒层之间形成有二维电子气沟道，电极包括彼此连接的第一电极和第二电极，第一电极延伸至氮化物势垒层，第二电极穿过二维电子气沟道。在该半导体器件中，由彼此连接的第一电极和第二电极形成欧姆接触电极，其中第一电极与氮化物势垒层之间形成欧姆接触，并通过载流子隧穿机制与二维电子气沟道导通，而第二电极与二维电子气沟道直接接触，在第一电极和第二电极的两种接触机制共同作用下，进一步减小了欧姆接触电极的接触电阻，从而提高了半导体器件的性能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种半导体器件及其制造方法。

背景技术

氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料，具有大于硅和砷化镓的禁带宽度。基于GaN的半导体器件具有高达3MV/cm的击穿电场，因此，GaN器件能够承受很高的电压。基于AlGaN/GaN材料的高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor，HEMT)中，在AlGaN与GaN形成的异质结结构的界面附近形成有二维电子气(2DEG)沟道，在该2DEG沟道内，电子具有很高的迁移率，所以GaN基HEMT相对于第一代硅半导体器件而言，开关速度大幅提高。这些特性使得GaN基HEMT特别适合于制造高频的大功率和耐高压开关器件。

随着GaN基HEMT器件性能的不断提高，GaN基HEMT器件源极、漏极的接触电阻对器件性能的影响日益显著。因此，GaN基HEMT器件的源极和漏极需要形成良好的欧姆接触以降低导通电阻。非掺杂的GaN接近为n型，因此需要匹配高功函数金属才能形成良好的欧姆接触，另外，AlGaN的高势垒会使欧姆接触很难形成。现有技术中，通常采用各种用于形成欧姆接触的多层金属结构(例如，钛/铝/镍/金)，并且通过优化退火工艺条件来形成具有低接触电阻的源极和漏极。

然而，通过优化GaN基器件的多层金属结构和退火工艺条件的方式，对于GaN基器件电极的欧姆接触电阻的降低程度有限，在现有欧姆接触结构的基础上，难以进一步降低电极的欧姆接触电阻。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种半导体器件及其制造方法，以解决难以进一步降低GaN基器件的欧姆接触电阻的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种半导体器件，包括：衬底以及在衬底上依次形成的氮化物沟道层、氮化物势垒层和用于形成电极的导电层；

氮化物沟道层与氮化物势垒层之间形成有二维电子气沟道，电极包括彼此连接的第一电极和第二电极，第一电极延伸至氮化物势垒层，第二电极穿过二维电子气沟道。

可选地，电极还包括彼此连接的第三电极和第四电极，第三电极延伸至氮化物势垒层，第四电极穿过二维电子气沟道。

可选地，第二电极和第四电极分别延伸至氮化物沟道层内。

可选地，氮化物沟道层为包含氮化镓的单层或多层的组合。

可选地，氮化物势垒层为包含氮化铝镓、氮化铟铝、氮化铟铝镓、氮化铝中的至少一种材料的单层或多层的组合。

可选地，彼此连接的第一电极和第二电极与彼此连接的第三电极和第四电极形成叉指型结构，第一电极位于第二电极的周边，第三电极位于第四电极的周边。

可选地，第二电极和第四电极在氮化物势垒层所在平面上的投影的形状为一个或多个均匀分布的矩形或者圆形。

可选地，电极包括依次设置的钛层和铝层，并且电极还包括在铝层上设置的附加电极层。

可选地，电极的退火温度范围为大于400℃并且小于660℃。