一种半导体器件及其制备方法_3

文档序号:9868351阅读:来源:国知局
艺或金属溅射工艺或金属电镀工艺中的一种或其组合。
[0058]在执行步骤S13之前还包括:在半导体层12上形成介质层,且步骤S13形成的第二中间部分193覆盖在所述介质层上。参见图5c,本实施例可采用介质层沉积工艺在栅极15与源极13之间、栅极15与漏极14之间的半导体层12上形成第一介质层16 ;在第一介质层16上及栅极15上形成第二介质层17。其中,介质层对器件表面起到钝化和保护作用,介质层的材料包括SiN、Si02、Si0N、A1203、Hf02、HfA10x中的任意一种或任意几种的组合。
[0059]第一介质层16和第二介质层17的厚度可根据半导体器件的设计需求进行调整。
[0060]进一步的,在执行步骤S13之前还包括:采用空气桥光刻自对准刻蚀工艺在介质层上形成凹槽18,且步骤S13形成的第二中间部分193位于凹槽18内。具体的,参见图5d,首先通过空气桥版图结构设计和空气桥光刻工艺,在器件源漏区域之间形成两个光刻胶拱形结构21,并且在器件栅漏区域两个光刻胶拱形结构21之间存在一定间距,随后以光刻胶拱形结构21为掩膜,直接进行刻蚀工艺,在两个光刻胶拱形结构21之间的介质层上形成凹槽18,刻蚀完成后保留光刻胶拱形结构21。该步骤可以使凹槽18在介质层上的位置自行与源场板19及栅极15对准,避免了为形成凹槽18再次单独进行光刻引入的套刻偏差,提高了成品率,并且降低了生产成本。
[0061]凹槽18的宽度,深度及凹槽18与栅极15之间的距离等参数可根据半导体器件的设计需求进行调整。
[0062]最后,执行步骤S13,参见图5e,具体的,在形成凹槽18之后,采用光刻工艺在源极13上、漏极14上及光刻胶拱形结构21上形成光刻胶22,以界定源场板19的覆盖范围,具体结构可根据半导体器件的设计需求进行调整。源场板19的材料为金属,具体的,可通过金属电子束蒸发工艺或金属溅射工艺或金属电镀工艺在光刻胶22未覆盖区域形成源场板19,源场板金属的具体厚度可根据设计需求或工艺能力而定,该源场板19覆盖了凹槽18。去除光刻胶拱形结构21与光刻胶22,形成带有凹槽的空气桥源场板19。其中,源场板19距离介质层过近,会增大寄生电容及寄生电阻,过远会影响空气桥结构的可靠性。其具体的长度、厚度以及距离介质层表面的距离可根据半导体器件的设计需求进行调整。
[0063]另外,在执行步骤S13之前还可以包括:在半导体层之上形成介质层,且形成贯穿介质层,并延伸到所述半导体层内的凹槽,第二中间部分位于凹槽内。
[0064]优选的,本实施例中的源场板19与半导体层12最大高度差为0.5 μπι?5 μπι。
[0065]优选的,源场板尾部的长度为O μ m?5 μ m。
[0066]需要说明的是,以上虽然以使用特殊设计的光刻及刻蚀工艺,金属溅射等工艺为例描述了如何形成源场板,但是应该理解,上述源场板的形成工艺也可以使用本领域的技术人员公知的其它工艺方法来形成,在此不作限定。
[0067]另外,介质层上还可以包括栅场板、漏场板和浮空场板中的任意一种或任意几种的组合,用于进一步提高半导体器件的击穿电压。
[0068]本发明实施例一提供的半导体器件及其制备方法,通过空气桥版图结构设计和空气桥光刻工艺,在器件源漏区域之间形成两个光刻胶拱形结构,并且在器件栅漏区域两个光刻胶拱形结构之间存在一定间距,再通过空气桥金属工艺形成空气桥源场板结构,源场板依次包括与源级电连接的起始部分、与所述半导体层间存在空气的第一中间部分、覆盖在栅极和漏极之间的半导体层上的第二中间部分和与所述半导体层间存在空气的尾部。
[0069]本发明的源场板解决了现有场板技术中存在的问题,首先,本发明的凹槽通过空气桥光刻自对准刻蚀工艺形成,其在半导体层上的位置自行与源场板及栅极对准,避免了再次单独进行凹槽光刻引入的套刻偏差,提高了成品率,并且降低了生产成本;第二,源场板第一中间部分与栅极、栅源区域及部分栅漏区域的半导体层不直接接触,之间的距离比较远,并且使用介电常数非常小的空气进行隔离,减小了寄生栅源电容及寄生电阻;第三,源场板尾部与半导体层不直接接触,更进一步减小了寄生栅源电容及寄生电阻;第四,凹槽区域的源场板金属距离强电场区域更近,能够有效进行电场调制,增大击穿电压,减小漏电。
[0070]实施例二
[0071]图6是本发明实施例二提供的凹槽槽壁为斜面的半导体器件的剖面示意图,本实施例以上述实施例为基础进行优化,如图6所示,该半导体器件可以包括:衬底11 ;位于衬底11上的半导体层12 ;位于半导体层12上的源极13、漏极14以及位于源极13和漏极14之间的栅极15 ;位于半导体层12上的第一介质层16和第二介质层17 ;位于栅极15和漏极14之间的第二介质层17上的凹槽18,该凹槽18通过空气桥光刻自对准刻蚀工艺形成;位于第二介质层17上的源场板19,源场板19的起始部分191与源极13电连接,源场板19的第一中间部分192与介质层通过空气隔离,源场板19的第二中间部分193覆盖在凹槽18中,源场板19的尾部194与介质层通过空气隔离,其中,源场板19的材料为金属材料,通过空气桥金属工艺形成。
[0072]其中,上述凹槽18的槽壁为斜面,相比于实施例一中凹槽槽壁为直面的陡直结构,该结构可以减小凹槽18槽壁与凹槽18底部拐角处的电场集中效应,降低此处的击穿电场,具体倾斜角度可根据器件设计要求及工艺能力而定。
[0073]另外,半导体层12的材料可以是II1-V族化合物的半导体材料,具体地,半导体层12可包括:
[0074]位于衬底11上的成核层121 ;位于成核层121上的缓冲层122 ;位于缓冲层122上的沟道层123,位于沟道层123上的势皇层124,沟道层123和势皇层124形成异质结结构,异质结界面处形成有2DEG沟道(图6中虚线所示);位于势皇层124上的源极13和漏极14分别与2DEG接触。
[0075]进一步的,如图7所示为凹槽槽壁为曲面的半导体器件的剖面示意图,该结构中凹槽18槽壁是曲面,其与凹槽18底部的过渡更加平滑,可以进一步减小凹槽18槽壁与凹槽18底部拐角处的电场集中效应,降低此处的击穿电场,具体曲面形状可根据器件设计要求及工艺能力而定。
[0076]本实施例中,凹槽侧壁可以是直面,斜面或曲面中任意一种或其组合。
[0077]在本实施例中,与实施例一相同的部分不再重述。
[0078]本发明实施例二提供的半导体器件,在介质层上形成槽壁为斜面或曲面的凹槽,避免了电场线在凹槽槽壁与凹槽底部拐角处集中,降低了凹槽拐角处的击穿电场。
[0079]实施例三
[0080]图8为本发明实施例三提供的介质层为一层的半导体器件的剖面示意图,如图8所示,本实施例以上述实施例为基础,去除了第二介质层17,相当于栅极区域、栅极与源极之间的区域及部分栅极与漏极之间的区域的第二介质层17被等同厚度的空气所替代,这样可以进一步减小寄生电容及寄生电阻,同时凹槽18刻蚀在第一介质层16上,覆盖在凹槽18内的第二中间部分193距离强电场区域更近,可以更有效地对栅极与漏极之间的区域电场进行调制。
[0081]实施例四
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