一种半导体装置及其形成方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种半导体装置及其形成方法。

背景技术：

1、半导体装置包含直接能隙半导体的组件，例如包含iii-v族材料或iii-v族化合物(类别：iii-v族化合物)的半导体组件可以在各种条件下或各种环境中(例如，在不同的电压和频率下)操作或工作。

2、半导体组件可以包含异质结双极性晶体管(hbt，heterojunction bipolartransistor)、异质结场效应晶体管(hfet，heterojunction field effect transistor)、高电子迁移率晶体管(hemt，high-electron-mobility transistor)、调制掺杂场效应晶体管(modfet，modulation-doped fet)等。

3、而传统工艺在使用酸或碱清洗氮化物半导体层表面时，同时栅极电极也会暴露在酸或碱中从而污染了氮化物半导体层。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种半导体装置及其形成方法，以解决现有的清洗半导体表面同时冲洗栅极电极从而污染氮化物半导体层的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明实施例提供了一种半导体装置，包括：

4、衬底；

5、第一氮化物半导体层，设置于所述衬底上；

6、第二氮化物半导体层，设置于所述第一氮化物半导体层上并且其带隙大于所述第一氮化物半导体层的带隙；

7、第三氮化物半导体层，其被掺杂掺杂质，且设置于所述第二氮化物半导体层上；

8、栅极电极，设置于所述第三氮化物半导体层上，其中所述栅极电极具有第一部分及第二部分，所述第一部分的高度低于所述第二部分的高度，且所述第一部分的一上表面比所述第二部分的一上表面平坦。

9、可选的，其中所述栅极电极的所述第一部分的一下表面比所述第二部分的一下表面平坦。

10、可选的，其中所述栅极电极的所述第二部分与所述第三氮化物半导体层隔开。

11、可选的，其中所述栅极电极的所述第一部分及所述第二部分界定一凹陷于所述第一部分上方。

12、可选的，其中所述第三氮化物半导体层的一侧面位于所述栅极电极的所述第一部分的一侧面及所述第二部分的一侧面之间。

13、可选的，其中所述栅极电极的所述第二部分的下表面与所述第三氮化物半导体层的上表面之间的距离为非均匀的。

14、可选的，更包括：

15、介电层，其设置于所述第三氮化物半导体层上，其中所述介电层的一上表面的一表面粗糙度与一侧面的一表面粗糙度不同。

16、可选的，其中所述介电层的所述上表面的所述表面粗糙度大于所述侧面的所述表面粗糙度。

17、可选的，其中所述栅极电极的所述第二部分覆盖所述介电层。

18、可选的，其中所述栅极电极的所述第二部分通过所述介电层与所述第三氮化物半导体层隔开。

19、第二方面，本发明实施例提供了一种制造半导体装置的方法，包括：

20、提供衬底；

21、形成第一氮化物半导体层于所述衬底上；

22、形成第二氮化物半导体层于所述第一氮化物半导体层上，且其带隙大于所述第一氮化物半导体层的带隙；

23、形成第三氮化物半导体层于所述第二氮化物半导体层上，所述第三氮化物半导体层被掺杂掺杂质；

24、对所述第二氮化物半导体层的一上表面执行一表面处理；及

25、形成栅极电极于所述第三氮化物半导体层上。

26、可选的，其中执行所述表面处理的步骤在形成所述栅极电极的步骤之前。

27、可选的，其中执行所述表面处理的处理溶液包括酸。

28、可选的，其中执行所述表面处理的处理溶液包括碱。

29、可选的，更包括：

30、形成半导体材料层于所述第二氮化物半导体层上；

31、形成虚置栅极于所述半导体材料层上；

32、图案化所述半导体材料层以形成所述第三氮化物半导体层；及移除所述虚置栅极。

33、可选的，更包括：

34、形成屏蔽结构覆盖所述半导体材料层，

35、其中图案化所述半导体材料层更包括移除未被所述屏蔽结构覆盖的所述半导体材料层。

36、可选的，其中所述屏蔽结构更覆盖所述虚置栅极。

37、可选的，更包括：

38、形成虚置栅极于所述第三氮化物半导体层上；

39、形成介电层覆盖所述虚置栅极；

40、执行平坦化工艺，移除所述介电层的一部分以露出所述虚置栅极；以及移除所述虚置栅极以露出所述第三氮化物半导体层。

41、可选的，其中形成所述栅极电极的步骤在执行所述平坦化工艺的步骤之后。

42、可选的，其中所述虚置栅极的材料与所述介电层的材料不同。

43、第三方面，本发明实施例提供了一种制造半导体装置的方法，其特征在于，包括：

44、提供衬底；

45、形成第一氮化物半导体层于所述衬底上；

46、形成第二氮化物半导体层于所述第一氮化物半导体层上，且其带隙大于所述第一氮化物半导体层的带隙；

47、形成第三氮化物半导体层于所述第二氮化物半导体层上，所述第三氮化物半导体层被掺杂掺杂质；及形成栅极电极于所述第三氮化物半导体层上，

48、其中所述栅极电极具有第一部分及第二部分，所述第一部分的高度低于所述第二部分的高度，且所述第一部分的一上表面比所述第二部分的一上表面平坦。

49、可选的，更包括：

50、形成虚置栅极于所述第三氮化物半导体层上；

51、形成介电层覆盖所述虚置栅极；

52、执行平坦化工艺，移除所述介电层的一部分以露出所述虚置栅极；及

53、移除所述虚置栅极。

54、可选的，其中所述虚置栅极的材料与所述介电层的材料不同。

55、可选的，更包括：

56、形成一半导体材料层于所述第二氮化物半导体层上；

57、形成虚置栅极于所述半导体材料层上；

58、图案化所述半导体材料层以形成所述第三氮化物半导体层；

59、对所述第二氮化物半导体层的一上表面执行一表面处理；及

60、移除所述虚置栅极。

61、可选的，更包括：

62、形成屏蔽结构覆盖所述半导体材料层，

63、其中图案化所述半导体材料层更包括移除未被所述屏蔽结构覆盖的所述半导体材料层。

64、本发明中，通过设置虚置栅极，在对氮化物半导体层(例如algan层)执行表面处理时，栅极电极尚未形成，表面处理时所使用的处理溶液清洁了氮化物半导体层而不会处理到栅极电极。上述方法可避免因处理溶液接触栅极电极而使得溶解至处理溶液的金属成分污染了氮化物半导体层，因此改善了半导体装置的良率。