[发明专利]一种半导体器件及其制造方法

说明书

本公开内容提供一种半导体器件及其制造方法，所述半导体器件包括以一基材，在所述基材上形成的凹槽，受所述凹槽结构限制生长的所述沟道层结构，所述沟道层结构露出所述基材的上表面；覆盖在露出的沟道层结构上的势垒层，在所述沟道层结构的第二面和第一面上分别形成的二维电子气和二维空穴气，以及在所述沟道层结构第一面/第二面上形成的源极、栅极和漏极；在所述沟道层结构第二面/第一面上形成的底电极。所述半导体器件能够减小栅极漏电流，具有高阈值电压、高功率、高可靠性，能够实现低导通电阻和器件的常关状态，能够提供稳定的阈值电压，从而使得半导体器件具有良好的开关特性，在使用中更安全。以及可以有效地降低局部电场强度，提高器件的整体性能与可靠性；所述半导体器件的结构和制备工艺较为简单，能有效减低生产成本。

技术领域

本公开内容涉及半导体领域，更具体而言，涉及一种能调节电场分布的半导体器件及其制造方法。

背景技术

III族氮化物半导体是一种重要的新型半导体材料，主要包括AlN、GaN、InN及这些材料的化合物如AlGaN、InGaN、AlInGaN等。利用所述III族氮化物半导体具有直接带隙、宽禁带、高击穿电场强度等优点，通过器件结构与工艺的优化设计，III族氮化物半导体在功率器件和射频器件领域拥有巨大前景。III族氮化物半导体的一个重要器件类型是高电子迁移率和高空穴迁移率晶体管，实现高耐受电压、高功率、低导通电阻和高可靠性等高性能的高电子迁移率和高空穴迁移率晶体管是期望的。

为了利用III族氮化物半导体材料的高临界击穿电场特性，提高器件的耐压，现有技术中进行了许多的研究，例如纵向上增加沟道层的厚度或质量，横向上进行漂移区长度增加，但上述改进可使得器件的面积增加、成本高昂甚至于器件的导通电阻增大、功耗增加以及开关速度随之降低，或者现有技术中采用的方案的耐压效果有限。基于此，本公开内容提供一种新颖的半导体器件结构及其制造方法，旨在克服上述缺陷，提供工艺简单、成本低廉、具有较高高宽比、在单位面积上实现更高的沟道密度，具有高耐受电压、高功率和低导通电阻等高性能的安全、节能的半导体器件。

发明内容

在下文中将给出关于本公开内容的简要概述，以便提供关于本公开内容某些方面的基本理解。应当理解，此概述并不是关于本公开内容的穷举性概述。它并不是意图确定本公开内容的关键或重要部分，也不是意图限定本公开内容的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

根据本公开内容的一方面，提供一种半导体器件的制造方法，包括：

提供一基材；在所述基材上形成一凹槽，所述凹槽的侧表面具有六角对称性的晶格结构；

在所述凹槽中的所述侧表面上形成一单晶种籽层；

以所述单晶种籽层为核心且受所述凹槽限制沿着所述凹槽生长一沟道层结构；

刻蚀所述基材，所述结构凸出所述刻蚀后的基材上表面；

在所述露出的结构上形成势垒层，进而在所述结构的第一面形成二维电子气和不可移动的本底正电荷，和/或在所述结构的第二面上形成二维空穴气和不可移动的本底负电荷；

在所述结构的第一面/第二面上形成源极、栅极、漏极，在所述沟道层第二面/第一面上形成底电极。

进一步的，其中用步骤401替代步骤400，所述步骤401包括以所述单晶种籽层为核心且受所述凹槽限制沿着所述凹槽生长第一沟道层、第一调节层和第二沟道层结构。

进一步的，其中用步骤402替代步骤400，所述步骤402包括以所述单晶种籽层为核心且受所述凹槽限制沿着所述凹槽生长第一沟道层、第二调节层和第二沟道层结构。

进一步的，其中用步骤403替代步骤400，所述步骤403包括以所述单晶种籽层为核心且受所述凹槽限制沿着所述凹槽生长第一沟道层、第一调节层、第二调节层和第二沟道层结构。