[发明专利]半导体器件

说明书

本发明涉及微电子技术领域，公开了一种半导体器件。包括衬底；设置在衬底上的外延层；设置在外延层远离所述衬底的一侧的势垒层；设置在势垒层远离外延层一侧相对两端的第一电极以及第二电极；第一电极包括栅极结构和浮空电极结构；栅极结构与势垒层相接触；浮空电极结构位于栅极结构与第二电极之间，并与栅极结构相接触，栅极结构还沿着浮空电极结构远离势垒层的一侧延伸至与第二电极相接触。利用第一电极中的浮空电极结构可以将所述半导体器件栅极边缘的电位钳位在较低的电位水平，以避免半导体器件的栅极边缘出现高电位，从而能够在减小器件增强绝缘修栅极结构的沟道长度以提高器件正向特性的同时，抑制了所述半导体器件的短沟道效应。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别是涉及一种半导体器件。

背景技术

在评价整流器的性能时的关键指标包括开启电压与反向耐压能力。然而，受肖特基金属与GaN半导体之间的金属-半导体接触势垒的影响，传统的GaN异质结肖特基二极管的开启电压较大，较大的开启电压会增加器件的正向工作时的损耗。同时，受肖特基金属与GaN半导体之间的金属-半导体接触的影响，器件的耐压能力与漏电特性也不够理想。通过减小器件增强型绝缘栅极结构的沟道长度可以提高氮化镓异质结整流器的正向特性，但是减小器件增强型绝缘栅极结构的沟道长度会导致严重的短沟道效应，从而导致器件的耐压性能严重降低。因此，现有的氮化镓异质结整流器仍然无法同时具备低正向开启电压、低导通功耗及高反向耐压的性能。

发明内容

基于此，有必要针对现有的氮化镓异质结整流器无法同时具备低正向开启电压、低导通功耗及高反向耐压的性能的问题，提供一种半导体器件。

一种半导体器件，包括衬底；设置在所述衬底上的外延层；设置在所述外延层远离所述衬底的一侧的势垒层；设置在所述势垒层远离所述外延层一侧相对两端的第一电极以及第二电极；所述第一电极包括栅极结构和浮空电极结构；所述栅极结构与所述势垒层相接触；所述浮空电极结构位于所述栅极结构与所述第二电极之间，并与所述栅极结构相接触，所述栅极结构还沿着所述浮空电极结构远离所述势垒层的一侧延伸至与所述第二电极相接触。

上述半导体器件为具有第一电极和第二电极的两端器件，所述第一电极为包括栅极结构以及浮空电极结构的混合阳极结构。利用第一电极中的浮空电极结构可以将所述半导体器件栅极边缘的电位钳位在较低的电位水平，以避免所述半导体器件的栅极边缘出现高电位，并避免所述半导体器件栅极区域的势垒厚度被减薄、势垒高度被拉低。从而能够在减小器件增强绝缘修栅极结构的沟道长度以提高器件正向特性的同时，抑制了所述半导体器件的短沟道效应，以保证所述半导体器件具有低正向开启电压、低导通功耗和高耐压。

在其中一个实施例中，所述势垒层远离所述外延层的一侧上包括刻蚀形成的第一凹槽和第二凹槽；所述栅极结构包括栅极金属层和绝缘栅介质层；所述绝缘栅介质层部分形成于所述第一凹槽内，覆盖所述第一凹槽的底部，并沿着所述浮空电极结构远离所述势垒层的一侧延伸至与所述第二电极相接触；部分所述栅极金属层形成于所述第一凹槽内，并覆盖在所述第一凹槽底部的所述绝缘栅介质层上；部分所述浮空电极结构形成于所述第二凹槽内并与所述第二凹槽的底部相接触形成肖特基接触。

在其中一个实施例中，所述第一电极还包括第一欧姆接触结构和场板结构，部分所述第一欧姆接触结构与所述势垒层相接触形成第一欧姆接触电极；所述第一欧姆接触结构还与所述栅极结构相接触；所述场板结构位于所述浮空电极结构上方的所述绝缘栅介质层的表面，且所述场板结构的位置与所述浮空电极结构的位置相对。

在其中一个实施例中，所述第二电极包括第二欧姆接触结构，部分所述第二欧姆接触结构与所述势垒层相接触形成第二欧姆接触电极；所述第二欧姆接触结构与所述第一欧姆接触结构以垂直于所述衬底表面的中轴线呈轴对称分布。

在其中一个实施例中，所述外延层和所述势垒层形成异质结，所述外延层和所述势垒层的交界处形成有二维电子气。

在其中一个实施例中，所述外延层的材料包括GaN。