[发明专利]一种半导体器件及其制造方法

说明书

本申请提供一种半导体器件及其制造方法，半导体器件可以包括衬底，衬底包括源区和漏区，源区和漏区之间包括沟道区，沟道区上设置有光学栅极，光学栅极包括透明电极层以及透明电极层上方的发光二极管，发光二极管用于产生激发光使沟道区的衬底材料电离形成光生载流子，透明电极层用于在栅极电压作用下驱动载流子在所述沟道区形成反型载流子，因此沟道区的载流子一部分由激发光使衬底电离得到，另一部分在栅极电压的驱动作用下得到，将传统的栅极控制方法由电场转换为光场和电场共同控制，降低了衬底中的缺陷和杂质对导电沟道的形成的影响，使导电沟道的形成更加容易，降低了器件损耗，提高了器件性能。

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制造领域，特别涉及一种半导体器件及其制造方法。

背景技术

在传统大规模集成电路的MOSFET器件设计中，通常选用电场驱动的MOS晶体管，通过在栅极施加高于阈值电压的电压，使栅极下的氧化层感应出载流子，在源区和漏区之间形成反型沟道，这样源区和漏区施加电压即可利用反型沟道导通。以P型衬底N型沟道为例进行说明，参考图1所示，为现有技术中一种MOS晶体管的结构示意图，其中衬底22通过基极21接地，在栅极42电压大于阈值电压时，栅极42下面的氧化层41感应出电子，在源区23和漏区24之间形成电子沟道(N型导电沟道)43，源极26和漏极25之间通过源区23、导电沟道43和漏区24导通，而在栅极42电压低于阈值电压时，源极26和漏极25关断。

载流子可以包括以移动的感生电子(图中利用“-”表示)和不可移动的电离受主(图中利用“+”表示)，栅极下面的氧化层感应出载流子并在沟道区形成反型沟道，实际上是通过电子的移动实现，在反型沟道为电子沟道时，参考图1所示，其是通过硅衬底22内原子外的电子在电场的作用下脱离共价键并向沟道区移动形成，参见图中带箭头的实线所示方向，在反型沟道区为空穴沟道时，其是沟道区的电子在电场的作用下远离沟道区，导致沟道区留下不可以动的电离受主，从而形成空穴沟道。

然而，衬底中存在各种缺陷和杂质，在电子的移动过程中容易被俘获而损失，或者存在多余的电子与空穴结合而造成空穴的损失，导致只有部分载流子能够在衬底表面参与导电沟道的导电，增加了器件的损耗。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种半导体器件的制造方法，降低了器件损耗，提高了器件性能。

本申请实施例提供了一种半导体器件，包括：

衬底；所述衬底中包括源区和漏区，所述源区和漏区之间包括沟道区；

所述沟道区上设置有光学栅极；所述光学栅极包括透明电极层以及所述透明电极层上方的发光二极管，用于产生激发光使所述沟道区的衬底材料电离形成光生载流子，所述透明电极层用于在栅极电压作用下驱动载流子在所述沟道区形成反型载流子。

可选的，所述发光二极管包括所述沟道区上的光发射层，以及分别位于所述光发射层两侧的正电极和负电极；所述光发射层和负电极之间设置有空穴阻挡层，所述光发射层和所述正电极之间设置有电子阻挡层。

可选的，所述激发光的波长范围为330-450纳米。

可选的，所述光发射层为基于氮化铝、氮化镓和/或铟镓氮的多量子阱，所述空穴阻挡层和所述电子阻挡层的材料为氮化铝、氮化镓和铝镓氮中的至少一种，所述空穴阻挡层经过N型掺杂，所述电子阻挡层经过P型掺杂。

可选的，所述反型沟道层为电子沟道层时，所述透明电极层与所述正电极连接设置，所述反型沟道层为空穴沟道层时，所述透明电极层与所述负电极连接设置。

可选的，所述衬底和所述透明电极层之间形成有第一介质层，所述光学栅极还包括所述透明电极层和所述发光二极管之间的第二介质层，所述第一介质层和所述第二介质层为透明材料。

可选的，所述半导体器件还包括：包围所述发光二极管的第三介质层。