本實(shí)用新型實(shí)施例涉及半導(dǎo)體技術(shù)，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)：

氮化物半導(dǎo)體材料(GaN基)具有禁帶寬度大、臨界擊穿電場強(qiáng)度高、電子遷移率高、電子飽和速度高、導(dǎo)熱性能好、抗輻射和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因此可以應(yīng)用在高功率和高溫領(lǐng)域。采用氮化物半導(dǎo)體材料制造的氮化物半導(dǎo)體器件具有高反向電壓和低導(dǎo)通電阻，適用于作為高功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用。

常用的氮化物半導(dǎo)體材料為氮化鎵鋁(AlGaN)和氮化鎵(GaN)，AlGaN和GaN之間會發(fā)生極化效應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生平面結(jié)構(gòu)的二維電子氣?；诙S電子氣的平面結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有的高功率GaN半導(dǎo)體器件主要分為橫向結(jié)構(gòu)器件和垂直向結(jié)構(gòu)器件。

如圖1所示為現(xiàn)有的橫向GaN半導(dǎo)體器件的示意圖，該器件包括襯底10、GaN緩沖層11、GaN溝道層12、AlGaN勢壘層13、源極14、柵極15和漏極16，其中，GaN溝道層12和AlGaN勢壘層13之間產(chǎn)生二維電子氣。該器件處于溝道截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，從源極14注入的電子容易通過GaN緩沖層11到達(dá)漏極16，進(jìn)而形成漏電通道，可能造成器件的提前擊穿，無法體現(xiàn)高功率半導(dǎo)體器件的耐高壓的優(yōu)勢。該器件是通過柵極15和漏極16之間的有源區(qū)域來承受高壓，采用增加?xùn)艠O15和漏極16的間距的方法可以提高耐壓特性，然而柵極15和漏極16的間距增加會增大器件的導(dǎo)通電阻導(dǎo)致增加器件的功率損耗，同時(shí)柵極15和漏極16的間距增加也增加了器件的面積。

如圖2所示為現(xiàn)有的垂直GaN半導(dǎo)體器件的示意圖，該器件包括重?fù)诫sN型GaN襯底20、輕摻雜N型GaN緩沖層21、P型GaN電流阻擋層22、GaN溝道層23、AlGaN勢壘層24、源極25、柵極26和漏極27，其中，溝道層23和勢壘層24之間產(chǎn)生二維電子氣。該器件是通過電流阻擋層22與緩沖層21形成的p-n結(jié)來承受高壓，具體的電流阻擋層22和緩沖層21形成的p-n結(jié)有效抑制了源極25的電子向緩沖層21注入，因此該器件緩沖層21內(nèi)的耗盡區(qū)寬度直接決定了其承受高壓的能力，通過增加緩沖層21厚度可以增加緩沖層21內(nèi)的耗盡區(qū)寬度，達(dá)到提高器件耐壓特性的目的。然而，當(dāng)耗盡區(qū)的寬度達(dá)到上限時(shí)將不再隨緩沖層21厚度的增加而增加，并且遠(yuǎn)離p-n結(jié)界面的的垂直電場強(qiáng)度也在逐漸減弱，由此限制了該器件的耐壓能力，以及電流阻擋層22中空穴的存在以及大電壓下空穴濃度增加，很容易導(dǎo)致該器件提前發(fā)生雪崩或電流電壓特性突變現(xiàn)象，導(dǎo)致器件可靠性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體器件，以解決現(xiàn)有高功率半導(dǎo)體器件耐壓能力低的問題。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：

襯底；

位于所述襯底上的緩沖層；

位于所述緩沖層的背離所述襯底的一側(cè)上的電流阻擋層；

位于所述電流阻擋層的背離所述緩沖層的一側(cè)上的溝道層，所述溝道層的背離所述電流阻擋層的一側(cè)上設(shè)置有指定源極區(qū)域和指定柵極區(qū)域；

位于所述指定源極區(qū)域的源電極；

位于所述指定柵極區(qū)域且底部延伸至所述電流阻擋層的面向所述溝道層的表面上的柵槽，以及位于所述柵槽上的柵電極；

位于所述襯底的背離所述緩沖層的一側(cè)上的漏電極；

位于所述緩沖層的對應(yīng)所述源電極的內(nèi)部區(qū)域且與所述源電極同電位的至少一個(gè)阱區(qū)。

進(jìn)一步地，所述至少一個(gè)阱區(qū)的形狀為長方體、正方體、球體或棱柱體中的任意一種或多種。

進(jìn)一步地，位于所述緩沖層的對應(yīng)所述源電極的內(nèi)部區(qū)域且與所述源電極同電位的多個(gè)阱區(qū)，沿著所述電流阻擋層指向所述襯底的方向并聯(lián)排序，或者，沿著所述電流阻擋層指向所述襯底的方向并聯(lián)排序且阱區(qū)數(shù)量依次遞增。

進(jìn)一步地，所述阱區(qū)與所述源電極電連接。

進(jìn)一步地，還包括：與所述溝道層同層設(shè)置且分別與所述源電極和所述電流阻擋層接觸的歐姆電極，所述歐姆電極與所述源電極電連接。

進(jìn)一步地，所述襯底為重?fù)诫s的N型氮化鎵半導(dǎo)體層，所述緩沖層為輕摻雜的N型氮化鎵半導(dǎo)體層，所述電流阻擋層為P型氮化鎵半導(dǎo)體層，所述溝道層為重?fù)诫s的N型氮化鎵半導(dǎo)體層，所述阱區(qū)為重?fù)诫s的P型阱區(qū)，所述歐姆電極為P型歐姆電極。

進(jìn)一步地，還包括：二維電子氣再生長層，其中，所述二維電子氣再生長層位于所述溝道層和所述柵電極之間。

進(jìn)一步地，所述二維電子氣再生長層包括：層疊形成的電子輸運(yùn)半導(dǎo)體層和電子供給半導(dǎo)體層，以及形成在所述電子輸運(yùn)半導(dǎo)體層和所述電子供給半導(dǎo)體層之間界面的二維電子氣，其中，所述電子供給半導(dǎo)體層位于所述柵電極面向所述襯底的一側(cè)。

進(jìn)一步地，所述電子輸運(yùn)半導(dǎo)體層是氮化鎵半導(dǎo)體層，所述電子供給半導(dǎo)體層是氮化鋁鎵半導(dǎo)體層。

進(jìn)一步地，還包括：位于所述柵電極面向所述襯底的一側(cè)且覆蓋所述二維電子氣再生長層的介質(zhì)層。

進(jìn)一步地，所述柵槽的底部延伸至所述電流阻擋層內(nèi)；或者，

所述柵槽的底部延伸至所述緩沖層的面向所述電流阻擋層的表面上；或者，

所述柵槽的底部延伸至所述緩沖層內(nèi)。

本實(shí)用新型實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件包括位于緩沖層的對應(yīng)源電極的內(nèi)部區(qū)域且與源電極同電位的至少一個(gè)阱區(qū)，阱區(qū)與其周圍的緩沖層形成了若干個(gè)PN結(jié)，形成的若干個(gè)PN結(jié)進(jìn)一步擴(kuò)展了緩沖層內(nèi)的耗盡區(qū)寬度。基于緩沖層內(nèi)的PN結(jié)承受高壓以及其耗盡區(qū)寬度決定承壓能力，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的阱區(qū)的設(shè)置進(jìn)一步擴(kuò)展了緩沖層內(nèi)的耗盡區(qū)寬度，有效降低了該器件的漏電流，達(dá)到了提高該器件的耐壓能力和反向擊穿電壓的效果，解決了現(xiàn)有器件耐壓能力低的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種橫向GaN半導(dǎo)體器件的示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種垂直GaN半導(dǎo)體器件的示意圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的第一種半導(dǎo)體器件的示意圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的第二種半導(dǎo)體器件的示意圖；

圖5A是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的第三種半導(dǎo)體器件的示意圖；

圖5B是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的第四種半導(dǎo)體器件的示意圖；

圖6A是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的第五種半導(dǎo)體器件的示意圖；

圖6B是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的第六種半導(dǎo)體器件的示意圖；

圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的一種半導(dǎo)體器件的示意圖；

圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的第一種半導(dǎo)體器件的示意圖；

圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的第二種半導(dǎo)體器件的示意圖；

圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的第三種半導(dǎo)體器件的示意圖；

圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的第四種半導(dǎo)體器件的示意圖；

圖12是本實(shí)用新型實(shí)施例四提供的半導(dǎo)體器件的示意圖；

圖13A～圖13E是本實(shí)用新型實(shí)施例五提供的半導(dǎo)體器件的制造示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下將參照本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，通過實(shí)施方式清楚、完整地描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

如圖3所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種半導(dǎo)體器件的示意圖。本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件包括：襯底101；位于襯底101上的緩沖層102；位于緩沖層102的背離襯底101的一側(cè)上的電流阻擋層103；位于電流阻擋層103的背離緩沖層102的一側(cè)上的溝道層104，溝道層104的背離電流阻擋層103的一側(cè)上設(shè)置有指定源極區(qū)域和指定柵極區(qū)域；位于指定源極區(qū)域的源電極105；位于指定柵極區(qū)域且底部延伸至電流阻擋層103的面向溝道層104的表面上的柵槽110，以及位于柵槽110上的柵電極106；位于襯底101的背離緩沖層102的一側(cè)上的漏電極107；位于緩沖層102的對應(yīng)源電極105的內(nèi)部區(qū)域且與源電極105同電位的至少一個(gè)阱區(qū)108。

在本實(shí)施例中可選襯底101是重?fù)诫s的N型氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體層，在其他實(shí)施例中還可選襯底為其他重?fù)诫s半導(dǎo)體材料，在本實(shí)用新型中不對襯底的材料進(jìn)行具體限制。緩沖層102位于襯底101上，本實(shí)施例中可選緩沖層102是輕摻雜的N型氮化鎵半導(dǎo)體層，在其他實(shí)施例中還可選緩沖層為其他輕摻雜半導(dǎo)體材料，在本實(shí)用新型中不對緩沖層的材料和形成工藝進(jìn)行具體限制。

電流阻擋層103位于緩沖層102上，在本實(shí)施例中可選電流阻擋層103是P型氮化鎵半導(dǎo)體層，具體可通過摻雜Mg并經(jīng)過高溫快速退火的方式形成P-GaN電流阻擋層103。在其他實(shí)施例中還可選通過摻雜其他離子的方式形成電流阻擋層，以及電流阻擋層可選為其他P型半導(dǎo)體材料，在本實(shí)用新型中不對電流阻擋層的摻雜離子和材料進(jìn)行具體限制。

溝道層104位于電流阻擋層103上，在本實(shí)施例中可選溝道層104是重?fù)诫s的N型氮化鎵半導(dǎo)體層，在其他實(shí)施例中還可選溝道層為其他重?fù)诫s半導(dǎo)體材料，在本實(shí)用新型中不對溝道層的材料進(jìn)行具體限制。溝道層104的背離電流阻擋層103的一側(cè)上具有指定源極區(qū)域和指定柵極區(qū)域，指定源極區(qū)域?yàn)楹罄m(xù)會形成源電極105的溝道層區(qū)域，指定柵極區(qū)域?yàn)楹罄m(xù)會形成柵電極106的溝道層區(qū)域。

源電極105位于溝道層104表面的指定源極區(qū)域，源電極105和溝道層104之間形成歐姆接觸。在本實(shí)施例中可選采用真空蒸發(fā)工藝在溝道層104表面的指定源極區(qū)域依次蒸渡Ti、Al、Ni、Au等金屬的任何組合并進(jìn)行高溫快速退火以形成與溝道層104歐姆接觸的源電極105，合金具有粘附性好的優(yōu)勢，因此以合金為材料的源電極與溝道層的粘附性良好。在其他實(shí)施例中還可選采用其他金屬組合和其他工藝形成源電極，在本實(shí)用新型中不對源電極的材料和工藝進(jìn)行具體限制。在本實(shí)施例中可選溝道層104上有兩個(gè)指定源極區(qū)域，半導(dǎo)體器件中設(shè)置有兩個(gè)源電極105，而在其他實(shí)施例中半導(dǎo)體器件中可以設(shè)置一個(gè)源電極如圖4所示。

在溝道層104的指定柵極區(qū)域設(shè)置有柵槽110，該柵槽110貫穿溝道層104且其底部延伸至電流阻擋層103的面向溝道層104的表面。在本實(shí)施例中可選采用干法刻蝕的工藝進(jìn)行選擇性開口刻蝕以形成倒梯形的上寬下窄的柵槽110。在其他實(shí)施例中還可選其他刻蝕法腐蝕的工藝形成柵槽，如采用濕法腐蝕工藝，在本實(shí)用新型中不對形成柵槽的工藝進(jìn)行具體限制。在本實(shí)用新型中柵槽的形狀包括但不限于上述形狀，以及形成柵槽的工藝包括但不限于上述工藝，在本實(shí)用新型中不對柵槽的形狀和形成工藝進(jìn)行具體限制。在本實(shí)施例中柵槽110的底部延伸至電流阻擋層103的面向溝道層104的表面，但是在其他實(shí)施例中還可選柵槽的底部延伸至電流阻擋層內(nèi)如圖4所示。

柵電極106位于溝道層104表面的指定柵極區(qū)域所形成的柵槽110上，柵電極106沿著柵槽110的槽壁延伸且其底部與電流阻擋層103接觸，在此柵電極106分別與溝道層104和電流阻擋層103之間形成肖特基接觸。在本實(shí)施例中可選采用電子束蒸發(fā)工藝在柵槽110上依次蒸渡Ni、Au、Ti等金屬的任何組合以形成柵電極106。在其他實(shí)施例中還可選采用其他金屬組合和其他工藝形成柵電極，在本實(shí)用新型中不對柵電極的材料和工藝進(jìn)行具體限制。

漏電極107位于襯底101的背離緩沖層102的一面，在本實(shí)施例中可選漏電極107的材料為合金，且漏電極107與襯底101之間形成歐姆接觸。在本實(shí)用新型中不對漏電極的金屬組合材料和形成工藝進(jìn)行具體限制。本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件為垂直結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件。

本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件還包括位于緩沖層102的對應(yīng)源電極105的內(nèi)部區(qū)域且與源電極105同電位的至少一個(gè)阱區(qū)108。在本實(shí)施例中可選形成在源電極105下方且位于緩沖層102內(nèi)的阱區(qū)108為重?fù)诫s的P型阱區(qū)，具體的可通過高功率離子注入或擴(kuò)散的方式在緩沖層102內(nèi)形成阱區(qū)108，以及注入或擴(kuò)散的例子可選為B離子或Mg離子并經(jīng)過高溫快速退火形成重?fù)诫s的P型阱區(qū)，在其他實(shí)施例中還可選注入其他離子，在本實(shí)用新型中不對注入的離子進(jìn)行具體限定。在本實(shí)施例中可選阱區(qū)108和源電極105電連接，因此阱區(qū)108和源電極105同電位。

在本實(shí)施例中阱區(qū)108位于源電極105下方的緩沖層102內(nèi)，在其他實(shí)施例中若阱區(qū)有多個(gè)，則部分阱區(qū)位于源電極下方的緩沖層內(nèi)，還可選有至少一個(gè)阱區(qū)位于源電極和柵電極之間且靠近源電極的有源區(qū)下方的緩沖層內(nèi)，即可以有至少一個(gè)阱區(qū)靠近源電極的正下方但不與源電極交疊。在本實(shí)施例中可選各源電極105正下方均設(shè)置有一個(gè)阱區(qū)108，但在本實(shí)用新型中不限制源電極下方的阱區(qū)的數(shù)量。本實(shí)用新型提供的半導(dǎo)體器件內(nèi)的阱區(qū)可以是單一的一個(gè)阱區(qū)，也可以是多個(gè)阱區(qū)。

阱區(qū)108可以與其周圍的緩沖層102形成若干個(gè)PN結(jié)，在半導(dǎo)體器件反偏狀態(tài)下，形成的若干個(gè)PN結(jié)還能夠進(jìn)一步擴(kuò)展緩沖層102內(nèi)的耗盡區(qū)寬度。已知垂直結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件主要通過電流阻擋層103與緩沖層102形成的PN結(jié)來承受高壓，以及緩沖層102內(nèi)的耗盡區(qū)寬度對半導(dǎo)體器件的承受高壓能力起直接作用。顯而易見的，本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中阱區(qū)108的設(shè)置有效降低了半導(dǎo)體器件的漏電流，進(jìn)一步提高了半導(dǎo)體器件的耐高壓能力。

本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件，包括位于緩沖層的對應(yīng)源電極的內(nèi)部區(qū)域且與源電極同電位的至少一個(gè)阱區(qū)，阱區(qū)與其周圍的緩沖層形成了若干個(gè)PN結(jié)，形成的若干個(gè)PN結(jié)進(jìn)一步擴(kuò)展了緩沖層內(nèi)的耗盡區(qū)寬度。基于緩沖層內(nèi)的PN結(jié)承受高壓以及其耗盡區(qū)寬度決定承壓能力，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的阱區(qū)的設(shè)置進(jìn)一步擴(kuò)展了緩沖層內(nèi)的耗盡區(qū)寬度，有效降低了該器件的漏電流，達(dá)到了提高該器件的耐壓能力和反向擊穿電壓的效果，解決了現(xiàn)有器件耐壓能力低的問題。

示例性的，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，可選該半導(dǎo)體器件的至少一個(gè)阱區(qū)的形狀為長方體、正方體、球體或棱柱體中的任意一種或多種。如圖3所示示例了具有長方體阱區(qū)108的半導(dǎo)體器件。與上述半導(dǎo)體器件的區(qū)別在于，如圖5A所示半導(dǎo)體器件的阱區(qū)108的形狀為球體和長方體，以及如圖5B所示半導(dǎo)體器件的阱區(qū)108的形狀為棱柱體。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，阱區(qū)的形狀包括但不限于以上形狀，在此不再一一示例。

本實(shí)施例提供的具有不同形狀阱區(qū)的半導(dǎo)體器件，其阱區(qū)的設(shè)置能夠有效提高了該器件的耐壓能力，也提高了該器件的反向擊穿電壓，還進(jìn)一步降低了該器件的漏電流，解決了現(xiàn)有器件耐壓能力低的問題。

示例性的，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，如圖6A所示，可選該半導(dǎo)體器件包括位于緩沖層102的對應(yīng)源電極105的內(nèi)部區(qū)域且與源電極105同電位的多個(gè)阱區(qū)108，沿著電流阻擋層103指向襯底101的方向并聯(lián)排序，在此以圖3所示半導(dǎo)體器件為基礎(chǔ)進(jìn)行圖示。具體的，若干個(gè)阱區(qū)108在垂直方向上并聯(lián)排序且單個(gè)阱區(qū)108并列組合排序。多個(gè)阱區(qū)108可以與其周圍的緩沖層102形成若干個(gè)PN結(jié)，在半導(dǎo)體器件反偏狀態(tài)下，形成的若干個(gè)PN結(jié)還能夠進(jìn)一步擴(kuò)展緩沖層102內(nèi)的耗盡區(qū)寬度。顯而易見的，該半導(dǎo)體器件中阱區(qū)的設(shè)置有效降低了半導(dǎo)體器件的漏電流，進(jìn)一步提高了半導(dǎo)體器件的耐高壓能力。

圖6A所示半導(dǎo)體器件中包括多個(gè)阱區(qū)108且多個(gè)阱區(qū)108與緩沖層102形成的PN結(jié)數(shù)量顯著增加，因此該半導(dǎo)體器件的耐壓能力優(yōu)于上述任意一種半導(dǎo)體器件。

示例性的，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，如圖6B所示，可選該半導(dǎo)體器件包括位于緩沖層102的對應(yīng)源電極105的內(nèi)部區(qū)域且與源電極105同電位的多個(gè)阱區(qū)108，沿著電流阻擋層103指向襯底101的方向并聯(lián)排列且阱區(qū)108數(shù)量依次遞增，在此以圖3所示半導(dǎo)體器件為基礎(chǔ)進(jìn)行圖示。具體的，多個(gè)阱區(qū)108 在垂直方向上形成多層且并聯(lián)排序，在垂直方向上每一層設(shè)置的阱區(qū)108的數(shù)量依次遞增。顯而易見的，該半導(dǎo)體器件中阱區(qū)的設(shè)置有效降低了半導(dǎo)體器件的漏電流，并進(jìn)一步提高了半導(dǎo)體器件的耐高壓能力。

圖6B所示半導(dǎo)體器件中阱區(qū)采用在垂直方向逐漸遞增的排布方式。由于遠(yuǎn)離緩沖層102與電流阻擋層103的PN結(jié)的電場強(qiáng)度弱，器件承受高壓的能力也會進(jìn)一步受到限制，因此盡管圖6A中的多個(gè)阱區(qū)108已經(jīng)進(jìn)一步擴(kuò)展了緩沖層102的耗盡區(qū)寬度并提高了器件的耐壓特性，但圖6B提供的半導(dǎo)體器件還能夠在圖6A的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展了緩沖層102的耗盡區(qū)寬度，使得半導(dǎo)體器件的耐壓能力獲得進(jìn)一步提升。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，阱區(qū)的形狀和數(shù)量包括但不限于以上圖示例，并且阱區(qū)的排序方式也不限于以上圖示例，如在其他實(shí)施例中在垂直方向上每兩層設(shè)置的阱區(qū)的數(shù)量相同且每兩層設(shè)置的阱區(qū)108的數(shù)量依次遞增，具體示例第一層和第二層均設(shè)置2個(gè)阱區(qū)，第三層和第四層均設(shè)置4個(gè)阱區(qū)等，在本實(shí)用新型中不對阱區(qū)的形狀、數(shù)量和排序方式進(jìn)行具體限制。

本實(shí)用新型實(shí)施例二還提供一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件與上述任意實(shí)施例所述的半導(dǎo)體器件的區(qū)別在于，該半導(dǎo)體器件還包括：與溝道層同層設(shè)置且分別與源電極和電流阻擋層接觸歐姆電極，該歐姆電極與源電極電連接。在此以圖3所示半導(dǎo)體器件為基礎(chǔ)進(jìn)行圖示，如圖7所述該半導(dǎo)體器件還包括歐姆電極109，該半導(dǎo)體器件與上述半導(dǎo)體器件相同的結(jié)構(gòu)沿用上述附圖標(biāo)記并不在具體贅述。本實(shí)施例中可選歐姆電極109為P型歐姆電極，該歐姆電極109位于源電極105的正下方且分別與源電極105和電流阻擋層103接觸，該歐姆電極109與溝道層104同層設(shè)置，具體的源電極105全部覆蓋歐姆電極109并局部覆蓋溝道層104，相應(yīng)的該歐姆電極109與源電極105電連接，以及該歐姆電極109與電流阻擋層103形成歐姆接觸。

在本實(shí)施例中可選通過干法刻蝕或濕法腐蝕的工藝對指定歐姆電極區(qū)域的溝道層104進(jìn)行開口，并露出電流阻擋層103的表面；通過真空蒸發(fā)工藝在溝道層104的開口內(nèi)形成Ni等電極材料，再蒸鍍Au等金屬，形成的Au等電極材料可以作為電極；順序的，將制備的電極在氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行低溫快速熱退火處理，在快速熱退火過程中Ni與Au的金屬原子與電流阻擋層103的原子相互擴(kuò)散形成了合金，減小了金屬與電流阻擋層103界面的勢壘高度。由此可形成歐姆電極109，然后再形成源電極105和柵電極106。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，形成歐姆電阻109的工藝和方法包括但不限于以上示例，在此不再示例和贅述。

在本實(shí)施例中歐姆電極109與源電極105電連接，相應(yīng)的歐姆電極109與源電極105的電位相同。現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件的電流阻擋層中存在空穴，并且在強(qiáng)電場條件下還將產(chǎn)生大量的空穴-電子對，進(jìn)一步增加了電流阻擋層中的空穴濃度，很容易導(dǎo)致半導(dǎo)體器件提前發(fā)生雪崩或電流電壓特性突變現(xiàn)象。

本實(shí)施例中在源電極105和電流阻擋層103之間形成歐姆電極109且歐姆電極109與源電極105同電位，基于源電極105的低電位，歐姆電極109也保持低電位。低電位的歐姆電極109可以有效的吸引電流阻擋層103中的空穴缺陷，以及還能夠吸引強(qiáng)電場條件下大量的空穴-電子對產(chǎn)生的空穴，并將空穴逐漸導(dǎo)出，由此可有效改善半導(dǎo)體器件電學(xué)特性的穩(wěn)定性，提高器件的可靠性，還有效抑制器件提前發(fā)生生雪崩或電流電壓特性突變的現(xiàn)象。

本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件，其中的阱區(qū)的設(shè)置可以有效降低該器件的漏電流并提高器件的擊穿電壓；其中的歐姆電極的設(shè)置可以有效提高該器件電特性的穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高器件的可靠性；實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體器件的低漏電流、高擊穿電壓和高可靠性。

在上述任意實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型實(shí)施例三還提供一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件與上述任意實(shí)施例所述的半導(dǎo)體器件的區(qū)別在于，如圖8所示該半導(dǎo)體器件還包括：二維電子氣再生長層111。其中，柵槽110形成在溝道層104的指定柵極區(qū)域且底部延伸至電流阻擋層103的面向溝道層104的表面上，二維電子氣再生長層111位于溝道層104和柵電極106之間且沿著柵槽110延伸并與電流阻擋層103接觸；相應(yīng)的，柵電極106位于二維電子氣再生長層111上且沿柵槽110的第一側(cè)壁延伸到柵槽110的第二側(cè)壁，在此以圖7所示半導(dǎo)體器件為基礎(chǔ)進(jìn)行圖示。

形成二維電子氣再生長層111之后，形成半導(dǎo)體器件的柵電極106，該柵電極106在襯底101的垂直方向上與柵槽110重疊，并覆蓋柵槽110上方的二維電子氣再生長層111的區(qū)域。在本實(shí)施例中可選通過電子蒸發(fā)工藝在柵槽110對應(yīng)的二維電子氣再生長層111的區(qū)域蒸渡Ni、Au、Ti等金屬的任何組合，以形成柵電極106，柵電極106與二維電子氣再生長層111形成肖特基接觸。

上述半導(dǎo)體器件中增加了重?fù)诫s的P型阱區(qū)108，阱區(qū)108與其周圍的緩沖層102形成若干個(gè)PN結(jié)，PN結(jié)會耗盡緩沖層102的部分溝道電子，導(dǎo)致增加半導(dǎo)體器件開態(tài)時(shí)的導(dǎo)通電阻。本實(shí)施例中在溝道層104上方形成二維電子再生長層111，二維電子再生長層111能夠產(chǎn)生二維電子氣，由此可有效提高半導(dǎo)體器件開態(tài)導(dǎo)通溝道的二維電子氣濃度和電子的遷移率，進(jìn)一步降低器件的導(dǎo)通電阻，解決了阱區(qū)108在達(dá)到降低漏電流和提高器件擊穿電壓的有益效果的同時(shí)必然增加導(dǎo)通電阻的問題，從而實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體器件的低漏電流、高擊穿電壓和低導(dǎo)通電阻。

示例性的，可選二維電子氣再生長層111包括：層疊形成的電子輸運(yùn)半導(dǎo)體層1111和電子供給半導(dǎo)體層1112，以及形成在電子輸運(yùn)半導(dǎo)體層1111和電子供給半導(dǎo)體層1112之間界面的二維電子氣1113，其中，電子供給半導(dǎo)體層1112位于柵電極106面向襯底101的一側(cè)?？蛇x的電子輸運(yùn)半導(dǎo)體層1111是氮化鎵半導(dǎo)體層，電子供給半導(dǎo)體層1112是氮化鋁鎵半導(dǎo)體層。

電子輸運(yùn)半導(dǎo)體層1111和電子供給半導(dǎo)體層1112的界面處的電子輸運(yùn)半導(dǎo)體層1111內(nèi)形成二維電子氣1113，具體的，電子輸運(yùn)半導(dǎo)體層1111的材料是氮化鎵半導(dǎo)體層即GaN溝道層，電子供給半導(dǎo)體層1112的材料是氮化鋁鎵半導(dǎo)體層即AlGaN勢壘層，并且Al組分可選在10％～50％范圍內(nèi)的任何值，層疊形成的AlGaN勢壘層和GaN溝道層之間發(fā)生極化效應(yīng)可產(chǎn)生二維電子氣，并有效提高半導(dǎo)體器件開態(tài)導(dǎo)通溝道的二維電子氣濃度和電子的遷移率。

在本實(shí)用新型其他實(shí)施例中，還可選電子輸運(yùn)半導(dǎo)體層是其它半導(dǎo)體層，以及電子供給半導(dǎo)體層是其它半導(dǎo)體層，在電子輸運(yùn)半導(dǎo)體層和電子供給半導(dǎo)體層的界面能夠產(chǎn)生二維電子氣的前提下，在本實(shí)用新型中不對電子輸運(yùn)半導(dǎo)體層和電子供給半導(dǎo)體層的材料進(jìn)行具體限制。

示例性的，如圖8所示可選柵槽110的底部延伸至電流阻擋層103的面向溝道層104的表面。在上述任意實(shí)施例的基礎(chǔ)上，還可選柵槽貫穿溝道層且柵槽的底部延伸至電流阻擋層內(nèi)；或者，柵槽貫穿溝道層和電流阻擋層，且其底部延伸至緩沖層的面向電流阻擋層的表面上；或者，柵槽貫穿溝道層和電流阻擋層且柵槽的底部延伸至緩沖層內(nèi)。在此以圖8所示半導(dǎo)體器件為例，如圖9所示可選柵槽110的底部延伸至電流阻擋層103內(nèi)；如圖10所示可選柵槽110的底部延伸至緩沖層102的面向電流阻擋層103的表面上；如圖11所示可選柵槽110的底部延伸至緩沖層102內(nèi)。在本實(shí)用新型中不對柵槽的底部位置進(jìn)行具體限制。

需要說明的是，半導(dǎo)體器件中可選設(shè)置阱區(qū)108、歐姆電極109和二維電子氣再生長層111中的任意一種或多種組合，由此可生產(chǎn)出達(dá)到不同技術(shù)要求和技術(shù)效果的半導(dǎo)體器件。

本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件，其中的阱區(qū)的設(shè)置可以有效降低該器件的漏電流并提高器件的擊穿電壓；其中的歐姆電極的設(shè)置可以有效提高該器件電特性的穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高器件的可靠性；其中二維電子氣再生長層的設(shè)置可以有效提高溝道二維電子氣濃度和電子遷移率，降低器件的導(dǎo)通電阻，優(yōu)化了阱區(qū)存在導(dǎo)致的增加導(dǎo)通電阻的問題，實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體器件的低漏電流、高擊穿電壓、高可靠性和低導(dǎo)通電阻。

在上述任意實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型實(shí)施例四還提供一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件與上述任意實(shí)施例所述的半導(dǎo)體器件的區(qū)別在于，如圖12所示該半導(dǎo)體器件還包括：位于柵電極106面向襯底101的一側(cè)且覆蓋二維電子氣再生長層111的介質(zhì)層112，在此以圖10所示半導(dǎo)體器件為基礎(chǔ)進(jìn)行圖示。

在本實(shí)施例中可選采用化學(xué)氣相沉積法形成介質(zhì)層112，可選介質(zhì)層112的材料是氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅和氧化鋁中的任意一種或多種，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，介質(zhì)層的形成方法包括但不限于以上示例，以及介質(zhì)層的材料包括但不限于以上材料或其組合，還可以是其他介質(zhì)材料等。

半導(dǎo)體器件中的介質(zhì)層112覆蓋二維電子氣再生長層111，則介質(zhì)層112能夠有效抑制二維電子氣再生長層111表面的缺陷和表面態(tài)引起的動態(tài)性能退化效應(yīng)，降低缺陷和表面態(tài)對器件特性的影響，還可以保護(hù)二維電子氣再生長層111表面在工藝過程中免受污染和損傷。

半導(dǎo)體器件中的介質(zhì)層112位于柵電極106的下方，則介質(zhì)層112和柵電極103的相對位置形成了絕緣柵結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步降低柵極漏電流，并增加了柵極電壓的擺幅，便于半導(dǎo)體器件驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)。

在上述任意實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型實(shí)施例五還提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該半導(dǎo)體器件的制造方法可選用于制造上述任意實(shí)施例所述的半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件的制造方法包括：

提供一襯底；

在襯底上形成緩沖層；

在緩沖層的背離襯底的一側(cè)上形成電流阻擋層；

在電流阻擋層的背離緩沖層的一側(cè)上形成溝道層，溝道層的背離電流阻擋層的一側(cè)上設(shè)置有指定源極區(qū)域和指定柵極區(qū)域；

在指定源極區(qū)域上形成源電極；

在指定柵極區(qū)域形成底部延伸至電流阻擋層的面向溝道層的表面上的柵槽；

在柵槽上形成柵電極；

在襯底的背離緩沖層的一側(cè)上形成漏電極；

其中，還包括：形成緩沖層之后，在緩沖層的對應(yīng)源電極的內(nèi)部區(qū)域形成與源電極同電位的至少一個(gè)阱區(qū)。

在本實(shí)施例中可通過圖13A～圖13E具體示例，以圖3所示半導(dǎo)體器件為基礎(chǔ)示例。

如圖13A所示提供一襯底101，可選該襯底101為重?fù)诫s的N型GaN半導(dǎo)體層；在襯底101上形成緩沖層102，可選該緩沖層102為輕摻雜的N型GaN半導(dǎo)體層；在襯底101的背離緩沖層102的一側(cè)上形成漏電極107，漏電極107和襯底101歐姆接觸。

如圖13B所示在緩沖層102的對應(yīng)源電極的內(nèi)部區(qū)域形成與源電極同電位的至少一個(gè)阱區(qū)108?？蛇x阱區(qū)108是重?fù)诫s的P型長方體阱區(qū)，具體的阱區(qū)108位于指定源極區(qū)域的下方，可選在緩沖層102內(nèi)通過注入或擴(kuò)散B離子形成阱區(qū)108。

如圖13C所示在緩沖層102的背離襯底101的一側(cè)上形成電流阻擋層103，可選該電流阻擋層103為Mg摻雜的P型GaN層；在電流阻擋層103的背離緩沖層102的一側(cè)上形成溝道層104，可選該溝道層104為重?fù)诫s的N+GaN層，溝道層104的背離電流阻擋層103的一側(cè)上設(shè)置有指定源極區(qū)域和指定柵極區(qū)域。

如圖13D所示在溝道層104的指定柵極區(qū)域形成底部延伸至電流阻擋層103的面向溝道層104的表面上的柵槽110，其中該柵槽110的形狀可選上寬下窄的倒梯形，采用干法刻蝕工藝進(jìn)行開口。

如圖13E所示在溝道層104的指定源極區(qū)域上形成源電極105，在柵槽110上形成柵電極106，通過真空蒸發(fā)工藝形成源電極105和柵電極106，本實(shí)用新型中還可采用其他工藝形成柵電極和源電極；其中源電極105和溝道層104歐姆接觸，柵電極106和溝道層104肖特基接觸。

其他實(shí)施例中，可選形成的阱區(qū)的形狀為正方體、球體、棱柱體或其他形狀中的任意一種或組合，例如圖5A～圖5B所示；可選形成的多個(gè)阱區(qū)沿著電流阻擋層指向襯底的方向并聯(lián)排序或者沿著電流阻擋層指向襯底的方向并聯(lián)排序且阱區(qū)數(shù)量依次遞增，例如圖6A～圖6B所示。

其他實(shí)施例中，可選例如圖7所示半導(dǎo)體器件還包括：形成在溝道層104同層且分別與源電極105和電流阻擋層103接觸的歐姆電極109，歐姆電極109為P型歐姆電極；歐姆電極109與源電極105電連接且電位相同。

其他實(shí)施例中，可選例如圖8所示半導(dǎo)體器件還包括：形成二維電子氣再生長層111，其中，二維電子氣再生長層111位于溝道層104和柵電極106之間且沿著柵槽110延伸并與電流阻擋層103接觸；相應(yīng)的，柵電極106形成在二維電子氣再生長層111上且沿柵槽110的第一側(cè)壁延伸到柵槽110的第二側(cè)壁。

其他實(shí)施例中，可選例如圖8所示二維電子氣再生長層111包括：層疊形成的電子輸運(yùn)半導(dǎo)體層1111和電子供給半導(dǎo)體層1112，以及形成在電子輸運(yùn)半導(dǎo)體層1111和電子供給半導(dǎo)體層1112之間界面的二維電子氣1113，其中，電子供給半導(dǎo)體層1112形成在柵電極106面向襯底101的一側(cè)；可選電子輸運(yùn)半導(dǎo)體層1111是氮化鎵半導(dǎo)體層，電子供給半導(dǎo)體層1112是氮化鋁鎵半導(dǎo)體層。

可選如圖8所示柵槽110的底部位于電流阻擋層103的表面。可選如圖9所示柵槽110的底部延伸至電流阻擋層103內(nèi)?？蛇x如圖10所示柵槽110的底部位于緩沖層102的面向電流阻擋層103的表面?？蛇x如圖11所示柵槽110的底部延伸至緩沖層102內(nèi)。

其他實(shí)施例中，可選例如圖12所示半導(dǎo)體器件還包括：形成在柵電極106面向襯底101的一側(cè)且覆蓋二維電子氣再生長層111的介質(zhì)層112。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件的制造方法，在緩沖層中形成阱區(qū)以通過阱區(qū)與其周圍的緩沖層形成PN結(jié)，擴(kuò)展了該半導(dǎo)體器件截止?fàn)顟B(tài)時(shí)緩沖層中的耗盡區(qū)寬度，進(jìn)一步降低了器件漏電流、提高了器件的擊穿電壓；該半導(dǎo)體器件中還形成有位于源電極和電流阻擋層之間的歐姆電極，通過歐姆電極吸收電流阻擋層中的空穴，可以有效提高器件性能的可靠性；該半導(dǎo)體器件中還形成有二維電子氣再生長層，能夠有效提高二維電子氣的濃度，降低該半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通電阻，解決了由于阱區(qū)存在出現(xiàn)的增加導(dǎo)通電阻的問題。

以上雖然通過一些示例性的實(shí)施例對本實(shí)用新型的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)以及用于制造半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的方法進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但是以上這些實(shí)施例并不是窮舉的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)各種變化和修改。因此，本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施例，本實(shí)用新型的范圍僅以所附權(quán)利要求書為準(zhǔn)。例如本專利也可以用于其他半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中，如Si器件，GaAs器件，SiC器件等，本實(shí)用新型對此沒有任何限制。

注意，上述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本實(shí)用新型不限于這里所述的特定實(shí)施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本實(shí)用新型不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本實(shí)用新型的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。