半导体器件及其制备方法、芯片、电子设备与流程

xiaoxiao2026-07-24  24


本公开涉及半导体,尤其涉及一种半导体器件及其制备方法、芯片、电子设备。


背景技术:

1、氮化镓(gan)半导体材料被称为第三代半导体材料,相比于以硅(si)为代表的第一代半导体材料具有更高的禁带宽度、临界击穿场强、电子饱和漂移速度,在高频、高耐压、高功率、低导通电阻等方面具有显著优势,可用作各类电力转化系统中的核心器件,在消费电子、5g射频、服务器和电信应用等领域具有广阔的前景。


技术实现思路

1、本公开的实施例提供一种半导体器件及其制备方法、芯片、电子设备,旨在提高半导体器件的功率密度和响应速度,并提升半导体器件的性能。

2、为达到上述目的,本公开的实施例采用如下技术方案:

3、一方面,提供一种半导体器件。所述半导体器件包括沟道层、空穴提供层、栅极层和调整层。空穴提供层层叠设置于所述沟道层的一侧。栅极层层叠设置于所述沟道层的一侧,且所述栅极层和所述空穴提供层位于所述沟道层的同一侧。调整层层叠设置于所述空穴提供层远离所述沟道层的一侧,且沿第一方向位于所述栅极层的相对两侧,所述第一方向平行于所述沟道层。其中,所述沟道层包括第一部分,所述调整层在所述沟道层上的正投影和所述沟道层的第一部分重叠,所述沟道层的第一部分在所述调整层的作用下产生沿所述第一方向的压应变。

4、本公开的上述实施例所提供的半导体器件,通过在半导体器件内设置调整层,调整层层叠设置于空穴提供层远离沟道层的一侧,并沿第一方向(第一方向平行于沟道层)位于栅极层的相对两侧,且沟道层包括第一部分,调整层在沟道层上的正投影和沟道层的第一部分重叠,调整层被配置为向沟道层的第一部分提供压应力,使沟道层的第一部分在调整层的作用下产生沿第一方向的压应变,可以破坏沟道层内的晶体的六重对称性,使沟道层的能带结构发生变化。即通过调整层向沟道层的第一部分提供压应力,使沟道层的第一部分在调整层的作用下产生沿第一方向的压应变,能够调制沟道层的价带能带结构,使得沟道层内空穴的有效质量下降,进而提高空穴迁移率,有利于提高半导体器件的功率密度和响应速度,并提升半导体器件的性能。

5、在一些实施例中,所述半导体器件还包括栅介质层,所述栅介质层包括第一部分和第二部分,所述栅介质层的第一部分位于所述调整层远离所述沟道层的一侧,所述栅介质层的第二部分位于所述栅极层和所述沟道层之间。

6、在一些实施例中,所述空穴提供层设有凹槽,所述凹槽的槽口背向所述沟道层,所述栅极层的部分设于所述凹槽中。所述栅介质层还包括第三部分,所述栅介质层的第三部分连接于所述栅介质层的第一部分和所述栅介质层的第二部分之间,且所述栅介质层的第三部分位于所述调整层的侧面和所述栅极层的侧面之间。

7、在一些实施例中,所述半导体器件还包括源极和漏极,所述源极和所述漏极位于所述沟道层的一侧,且沿所述第一方向位于所述栅极层的相对两侧。沿所述第一方向,所述调整层位于所述源极和所述栅极层之间,以及所述漏极和所述栅极层之间。

8、在一些实施例中,所述调整层的材料包括氮化硅、氧化硅、氮化铝和氧化铝中的至少一种。

9、在一些实施例中,所述调整层的厚度大于或等于100nm,且小于或等于2000nm。

10、在一些实施例中,所述空穴提供层包括第一部分,所述空穴提供层的第一部分位于所述调整层和所述沟道层之间,所述空穴提供层的第一部分的厚度大于或等于5nm,且小于或等于200nm。

11、在一些实施例中,所述空穴提供层还包括第二部分,所述空穴提供层的第二部分位于所述栅极层和所述沟道层之间,所述空穴提供层的第二部分的厚度小于所述空穴提供层的第一部分的厚度。或者,所述空穴提供层与所述栅极层在垂直于所述沟道层的方向上无交叠。

12、另一方面,提供一种半导体器件的制备方法。所述半导体器件的制备方法包括:

13、形成沟道层,所述沟道层包括第一部分。

14、在所述沟道层的一侧形成空穴提供层。

15、在所述空穴提供层远离所述沟道层的一侧形成调整层,所述调整层沿第一方向位于待形成栅极层区域的相对两侧,所述第一方向平行于所述沟道层;所述调整层在所述沟道层上的正投影和所述沟道层的第一部分重叠,所述沟道层的第一部分在所述调整层的作用下产生沿所述第一方向的压应变。

16、在所述待形成栅极层区域内形成栅极层,所述栅极层层叠设置于所述沟道层的一侧,且所述栅极层和所述空穴提供层位于所述沟道层的同一侧。

17、在一些实施例中,所述调整层的材料包括氮化硅、氧化硅、氮化铝和氧化铝中的至少一种。

18、在一些实施例中,所述调整层的材料包括氮化硅,所述调整层通过热化学气相沉积工艺形成。

19、又一方面,提供一种芯片。所述芯片包括衬底和如上任一实施例所述的半导体器件。所述半导体器件位于所述衬底的一侧。

20、再一方面,提供一种电子设备。所述电子设备包括电路板和如上所述的芯片。所述芯片和所述电路板电连接。

21、可以理解地,本公开的上述实施例提供的半导体器件的制备方法、芯片和电子设备,其所能达到的有益效果可参考上文中半导体器件的有益效果,此处不再赘述。



技术特征:

1.一种半导体器件,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述半导体器件还包括栅介质层,包括第一部分和第二部分,所述栅介质层的第一部分位于所述调整层远离所述沟道层的一侧,所述栅介质层的第二部分位于所述栅极层和所述沟道层之间。

3.根据权利要求2所述的半导体器件,其特征在于,所述空穴提供层设有凹槽,所述凹槽的槽口背向所述沟道层,所述栅极层的部分设于所述凹槽中;

4.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述半导体器件还包括源极和漏极,位于所述沟道层的一侧,且沿所述第一方向位于所述栅极层的相对两侧;

5.根据权利要求1-4中任一项所述的半导体器件,其特征在于,所述调整层的材料包括氮化硅、氧化硅、氮化铝和氧化铝中的至少一种。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的半导体器件,其特征在于,所述调整层的厚度大于或等于100nm,且小于或等于2000nm。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的半导体器件,其特征在于,所述空穴提供层包括第一部分,所述空穴提供层的第一部分位于所述调整层和所述沟道层之间,所述空穴提供层的第一部分的厚度大于或等于5nm,且小于或等于200nm。

8.根据权利要求7所述的半导体器件,其特征在于,所述空穴提供层还包括第二部分,所述空穴提供层的第二部分位于所述栅极层和所述沟道层之间,所述空穴提供层的第二部分的厚度小于所述空穴提供层的第一部分的厚度;或者,

9.一种半导体器件的制备方法,其特征在于,包括:

10.根据权利要求9所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,所述调整层的材料包括氮化硅、氧化硅、氮化铝和氧化铝中的至少一种。

11.根据权利要求10所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,所述调整层的材料包括氮化硅;

12.一种芯片,其特征在于,包括:

13.一种电子设备,其特征在于,包括:


技术总结
本公开提供了一种半导体器件及其制备方法、芯片、电子设备,涉及半导体技术领域,旨在提高半导体器件的功率密度和响应速度,并提升半导体器件的性能。所述半导体器件包括沟道层、空穴提供层、栅极层和调整层。空穴提供层层叠设置于沟道层的一侧。栅极层层叠设置于沟道层的一侧,且栅极层和空穴提供层位于沟道层的同一侧。调整层层叠设置于空穴提供层远离所述沟道层的一侧,且沿第一方向位于所述栅极层的相对两侧,所述第一方向平行于所述沟道层。其中,所述沟道层包括第一部分,所述调整层在所述沟道层上的正投影和所述沟道层的第一部分重叠,所述沟道层的第一部分在所述调整层的作用下产生沿所述第一方向的压应变。上述半导体器件应用于芯片中。

技术研发人员:蔡子东,胡浩林
受保护的技术使用者:深圳平湖实验室
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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