[发明专利]一种半导体器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种半导体器件及其制备方法，半导体器件包括衬底；位于衬底一侧的多层半导体层，多层半导体层中形成有二维电子气；位于多层半导体层远离衬底一侧的帽层结构，帽层结构消耗位于其下方的二维电子气；位于帽层结构远离多层半导体层一侧的栅极，位于多层半导体层远离衬底一侧的源极和漏极，栅极位于源极和漏极之间；栅极包括第一栅极分部和第二栅极分部，第一栅极分部与帽层结构形成欧姆接触，第二栅极分部与帽层结构形成肖特基接触，且至少部分第二栅极分部位于第一栅极分部靠近漏极的一侧。通过设置栅极分别与帽层结构分别形成欧姆接触和肖特基接触，保证可以降低半导体器件的栅漏电，同时提高半导体器件的阈值电压稳定性。

技术领域

本发明实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体器件及其制备方法。

背景技术

第三代半导体材料氮化镓由于具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、击穿场强高、导热性能好等特点，已经成为目前的研究热点。在电子器件方面，氮化镓材料比硅和砷化镓更适合于制造高温、高频、高压和大功率器件，因此氮化镓电子器件在射频微波、电力电子等领域有很好的应用前景。

高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor，简称HEMT)是具有高浓度二维电子气(Two-Dimensional Electron Gas，简称2DEG)的宽禁带半导体器件，具有高的输出功率密度、耐高温、稳定性强和击穿电压高的特点，在电力电子器件领域具有极大应用潜力。

通常氮化镓HEMT器件是耗尽型场效应管，耗尽型器件的应用有局限性，在功率射频领域，耗尽型器件必需采用负电压偏置栅极，要求系统提供一个完全独立的电源系统。在电能转换领域，耗尽型开关器件不仅需要上述独立的负偏压系统，总体系统安全性还要求这个负偏压系统的运行先于电源通电。所以有必要实现增强型的氮化镓HEMT来避免系统启动和模式转换时的导通损毁。

但是，对于增强型氮化镓HEMT器件来说，存在栅漏电大或者阈值电压不稳定问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种半导体器件及其制备方法，以提供一种栅漏电小、阈值电压稳定的半导体器件，可以有效解决第三代半导体器件存在的漏电流和阈值电压问题，本发明提供的半导体器件可以大大提高氮化镓器件的性能，从而拓宽其在射频微波、电力电子领域的应用范围。

第一方面，本发明实施例提供了一种半导体器件，包括：

衬底；

位于所述衬底一侧的多层半导体层，所述多层半导体层中形成有二维电子气；

位于所述多层半导体层远离所述衬底一侧的帽层结构，所述帽层结构消耗位于其下方的所述二维电子气；

位于所述帽层结构远离所述多层半导体层一侧的栅极，位于所述多层半导体层远离所述衬底一侧的源极和漏极，所述栅极位于所述源极和所述漏极之间；所述栅极包括第一栅极分部和第二栅极分部，所述第一栅极分部与所述帽层结构形成欧姆接触，所述第二栅极分部与所述帽层结构形成肖特基接触，且至少部分所述第二栅极分部位于所述第一栅极分部靠近所述漏极的一侧。

可选的，所述第二栅极分部包围所述第一栅极分部。

可选的，所述第一栅极分部包括多个第一栅极甲分部，多个所述第一栅极甲分部沿第一方向排列；所述第一方向与所述栅极的延伸方向平行。

可选的，所述第一栅极分部包括多个第一栅极乙分部，多个所述第一栅极乙分部沿第二方向排列；所述第二方向与所述源极指向所述漏极的平行。

可选的，所述第一栅极分部包括沿第一方向上排列，同时沿第二方向排列的多个第一栅极丙分部；所述第一方向与所述栅极的延伸方向平行，所述第二方向与所述源极指向所述漏极的平行。

可选的，所述第一栅极分部的覆盖面积小于所述第二栅极分部的覆盖面积。