本公開(kāi)涉及半導(dǎo)體，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件及其制備方法、芯片、電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、氮化鎵半導(dǎo)體材料被稱(chēng)為第三代半導(dǎo)體材料，相比于以硅為代表的第一代半導(dǎo)體材料具有更高的禁帶寬度、臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)、電子飽和漂移速度，在高頻、高耐壓、高功率、低導(dǎo)通電阻等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，可用作各類(lèi)電力轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中的核心器件，在消費(fèi)電子、5g射頻、服務(wù)器和電信應(yīng)用等領(lǐng)域具有廣闊的前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開(kāi)的實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體器件及其制備方法、芯片、電子設(shè)備，旨在提高半導(dǎo)體器件的閾值電壓的同時(shí)，提升半導(dǎo)體器件的可靠性。

2、為達(dá)到上述目的，本公開(kāi)的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

3、一方面，提供一種半導(dǎo)體器件。所述半導(dǎo)體器件包括襯底、勢(shì)壘層、第一蓋帽層、第二蓋帽層、源極和漏極。勢(shì)壘層設(shè)置于所述襯底的一側(cè)。第一蓋帽層設(shè)置于所述勢(shì)壘層遠(yuǎn)離所述襯底的一側(cè)。第二蓋帽層設(shè)置于所述第一蓋帽層遠(yuǎn)離所述襯底的一側(cè)。源極和漏極沿第一方向位于所述第一蓋帽層的相對(duì)兩側(cè)，且均設(shè)置于所述勢(shì)壘層遠(yuǎn)離所述襯底的一側(cè)，所述第一方向平行于所述襯底。其中，所述第二蓋帽層沿所述第一方向的尺寸，小于所述第一蓋帽層沿所述第一方向的尺寸。所述第一蓋帽層和所述第二蓋帽層均包括p型摻雜的半導(dǎo)體材料，且所述第一蓋帽層的摻雜濃度小于所述第二蓋帽層的摻雜濃度。

4、本公開(kāi)的上述實(shí)施例所提供的半導(dǎo)體器件，通過(guò)使半導(dǎo)體器件包括第一蓋帽層和第二蓋帽層，第二蓋帽層設(shè)置于半導(dǎo)體器件內(nèi)的第一蓋帽層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，且第一蓋帽層和第二蓋帽層均包括p型摻雜的半導(dǎo)體材料，第一蓋帽層的摻雜濃度小于第二蓋帽層的摻雜濃度，一方面，由于第二蓋帽層設(shè)置于半導(dǎo)體器件內(nèi)的第一蓋帽層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，即第一蓋帽層位于第二蓋帽層和勢(shì)壘層之間，在形成半導(dǎo)體器件內(nèi)的第二蓋帽層的過(guò)程中，在第二蓋帽層內(nèi)的p型雜質(zhì)發(fā)生擴(kuò)散的情況下，第二蓋帽層內(nèi)的p型雜質(zhì)會(huì)先擴(kuò)散至第一蓋帽層內(nèi)，可以避免或緩解第二蓋帽層內(nèi)的p型雜質(zhì)向勢(shì)壘層擴(kuò)散，既可以降低p型雜質(zhì)向勢(shì)壘層內(nèi)引入額外的電荷和電場(chǎng)，并對(duì)勢(shì)壘層的極化效應(yīng)造成干擾的概率，有利于提高勢(shì)壘層的極化效果，還可以降低第一蓋帽層和勢(shì)壘層之間的連接界面的特性發(fā)生變化（例如，第一蓋帽層和勢(shì)壘層之間的連接界面陷阱態(tài)密度增加等），并對(duì)半導(dǎo)體器件內(nèi)的柵極層的控制能力造成影響的概率，有利于降低半導(dǎo)體器件出現(xiàn)動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻退化等問(wèn)題的概率，進(jìn)而有利于提高半導(dǎo)體器件的可靠性。

5、另一方面，由于第一蓋帽層的摻雜濃度（即第一蓋帽層內(nèi)的p型雜質(zhì)的濃度）小于第二蓋帽層的摻雜濃度（即第二蓋帽層內(nèi)的p型雜質(zhì)的濃度），即第一蓋帽層的摻雜濃度較小，在形成半導(dǎo)體器件內(nèi)的第一蓋帽層的過(guò)程中，第一蓋帽層內(nèi)的p型雜質(zhì)可能不會(huì)或者少量會(huì)向勢(shì)壘層擴(kuò)散，既可以進(jìn)一步降低p型雜質(zhì)向勢(shì)壘層內(nèi)引入額外的電荷和電場(chǎng)，并對(duì)勢(shì)壘層的極化效應(yīng)造成干擾的概率，有利于進(jìn)一步提高勢(shì)壘層的極化效果，還可以進(jìn)一步降低第一蓋帽層和勢(shì)壘層之間的連接界面的特性發(fā)生變化（例如，第一蓋帽層和勢(shì)壘層之間的連接界面陷阱態(tài)密度增加），并對(duì)半導(dǎo)體器件內(nèi)的柵極層的控制能力造成影響的概率，有利于進(jìn)一步降低半導(dǎo)體器件出現(xiàn)動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻退化等問(wèn)題的概率，進(jìn)而有利于進(jìn)一步提高半導(dǎo)體器件的可靠性。

6、又一方面，由于第一蓋帽層的摻雜濃度（即第一蓋帽層內(nèi)的p型雜質(zhì)的濃度）小于第二蓋帽層的摻雜濃度（即第二蓋帽層內(nèi)的p型雜質(zhì)的濃度），即第二蓋帽層的摻雜濃度較大，使得第二蓋帽層和勢(shì)壘層之間具有能帶差異（例如，導(dǎo)帶差），可以利用第二蓋帽層和勢(shì)壘層之間的能帶差異（例如，導(dǎo)帶差）對(duì)勢(shì)壘層和溝道層的連接界面附近的二維電子氣（two-dimensional?electron?gas，2deg）進(jìn)行調(diào)控，有利于耗盡第二蓋帽層下方的二維電子氣（two-dimensional?electron?gas，2deg），從而使得半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型工作模式。且由于半導(dǎo)體器件內(nèi)的第二蓋帽層對(duì)位于第二蓋帽層下方的二維電子氣（two-dimensional?electron?gas，2deg）的耗盡作用，使得半導(dǎo)體器件在開(kāi)啟時(shí)需要克服更高的勢(shì)壘，有利于提高半導(dǎo)體器件的閾值電壓。

7、在一些實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件包括多個(gè)所述第二蓋帽層。多個(gè)所述第二蓋帽層沿所述第一方向間隔設(shè)置。

8、在一些實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件還包括柵極層。柵極層設(shè)置于所述第一蓋帽層遠(yuǎn)離所述襯底的一側(cè)。所述柵極層覆蓋所述第二蓋帽層的沿所述第一方向相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面，以及所述第二蓋帽層遠(yuǎn)離所述襯底的一側(cè)表面。

9、本公開(kāi)的上述實(shí)施例所提供的半導(dǎo)體器件，在半導(dǎo)體器件包括第一蓋帽層和第二蓋帽層的情況下，通過(guò)使半導(dǎo)體器件內(nèi)的柵極層設(shè)置于第一蓋帽層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，且柵極層覆蓋第二蓋帽層的沿第一方向（即半導(dǎo)體器件內(nèi)的源極和漏極的排布方向）相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面，以及第二蓋帽層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)表面，即柵極層中的部分區(qū)域和第一蓋帽層之間未設(shè)置第二蓋帽層，在半導(dǎo)體器件開(kāi)啟（即半導(dǎo)體器件內(nèi)的柵極層處于正向電壓偏置）的狀態(tài)下，半導(dǎo)體器件內(nèi)的部分二維電子氣（two-dimensional?electron?gas，2deg）可以經(jīng)過(guò)第一蓋帽層被柵極層中和第一蓋帽層之間未設(shè)置第二蓋帽層的部分區(qū)域收集，而不需要經(jīng)過(guò)第二蓋帽層，一方面，由于第一蓋帽層的摻雜濃度（即第一蓋帽層內(nèi)的p型雜質(zhì)的濃度）小于第二蓋帽層的摻雜濃度（即第二蓋帽層內(nèi)的p型雜質(zhì)的濃度），即第一蓋帽層的摻雜濃度較小，因此第一蓋帽層內(nèi)的電子陷阱較少，有利于降低二維電子氣（two-dimensionalelectron?gas，2deg）內(nèi)的電子在傳輸過(guò)程中被電子陷阱捕獲的概率，進(jìn)而有利于保持勢(shì)壘層和溝道層的連接界面附近的二維電子氣（two-dimensional?electron?gas，2deg）的濃度，使二維電子氣（two-dimensional?electron?gas，2deg）的濃度的穩(wěn)定性較高，從而可以避免或降低由于電子在傳輸過(guò)程中被電子陷阱捕獲而導(dǎo)致閾值電壓正向漂移現(xiàn)象發(fā)生的概率，有利于提升半導(dǎo)體器件的閾值電壓的穩(wěn)定性。

10、另一方面，由于第一蓋帽層的摻雜濃度（即第一蓋帽層內(nèi)的p型雜質(zhì)的濃度）較小，使得第一蓋帽層內(nèi)存在著近似均勻分布的電場(chǎng)，有利于電子在第一蓋帽層中加速并順利躍遷到第一蓋帽層和柵極層之間的界面，可以減少電子在傳輸過(guò)程中的散射和能量損失，進(jìn)而有利于提升半導(dǎo)體器件的性能穩(wěn)定性。

11、又一方面，由于第一蓋帽層的摻雜濃度（即第一蓋帽層內(nèi)的p型雜質(zhì)的濃度）小于第二蓋帽層的摻雜濃度（即第二蓋帽層內(nèi)的p型雜質(zhì)的濃度），即第二蓋帽層的摻雜濃度較大，使得第二蓋帽層和勢(shì)壘層之間具有能帶差異（例如，導(dǎo)帶差），可以利用第二蓋帽層和勢(shì)壘層之間的能帶差異（例如，導(dǎo)帶差）對(duì)勢(shì)壘層和溝道層的連接界面附近的二維電子氣（two-dimensional?electron?gas，2deg）進(jìn)行調(diào)控，有利于耗盡第二蓋帽層下方的二維電子氣（two-dimensional?electron?gas，2deg），從而使得半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型工作模式。

12、且由于半導(dǎo)體器件內(nèi)的第二蓋帽層對(duì)位于第二蓋帽層下方的二維電子氣（two-dimensional?electron?gas，2deg）的耗盡作用，使得半導(dǎo)體器件在開(kāi)啟時(shí)需要克服更高的勢(shì)壘，有利于提高半導(dǎo)體器件的閾值電壓。

13、綜上，在半導(dǎo)體器件包括第一蓋帽層和第二蓋帽層的情況下，通過(guò)使半導(dǎo)體器件內(nèi)的柵極層設(shè)置于第一蓋帽層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，且柵極層覆蓋第二蓋帽層的沿第一方向（即半導(dǎo)體器件內(nèi)的源極和漏極的排布方向）相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面，以及第二蓋帽層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)表面，可以在提高半導(dǎo)體器件的閾值電壓的同時(shí)，提升半導(dǎo)體器件的閾值電壓的穩(wěn)定性，以及半導(dǎo)體器件的性能穩(wěn)定性。

14、在一些實(shí)施例中，所述柵極層與所述第一蓋帽層的部分表面接觸。

15、在一些實(shí)施例中，所述柵極層沿所述第一方向的尺寸，小于或等于所述第一蓋帽層沿所述第一方向的尺寸。

16、在一些實(shí)施例中，所述第二蓋帽層沿第二方向的尺寸，和所述第一蓋帽層沿所述第二方向的尺寸相同，所述第二方向垂直于所述第一方向，且所述第二方向平行于所述襯底。

17、在一些實(shí)施例中，所述第一蓋帽層的摻雜濃度小于或等于5×1017?cm-3。

18、在一些實(shí)施例中，所述第二蓋帽層的摻雜濃度大于或等于5×1018?cm-3，且小于或等于10×1019?cm-3。

19、在一些實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件還包括保護(hù)層。保護(hù)層設(shè)置于所述第一蓋帽層和所述第二蓋帽層之間。所述保護(hù)層和所述第一蓋帽層在所述襯底的厚度方向上重疊。

20、在一些實(shí)施例中，所述保護(hù)層的材料和所述第二蓋帽層的材料不同。

21、在一些實(shí)施例中，所述保護(hù)層的材料包括氮化鋁鎵和氮化鋁中的至少一種。

22、在一些實(shí)施例中，所述保護(hù)層的材料包括p型摻雜的半導(dǎo)體材料，且所述保護(hù)層的摻雜濃度小于所述第二蓋帽層的摻雜濃度。

23、另一方面，提供一種半導(dǎo)體器件的制備方法。所述半導(dǎo)體器件的制備方法包括以下步驟：

24、在襯底的一側(cè)形成勢(shì)壘層。

25、在所述勢(shì)壘層遠(yuǎn)離所述襯底的一側(cè)形成第一蓋帽層。

26、在所述第一蓋帽層遠(yuǎn)離所述襯底的一側(cè)形成第二蓋帽層。

27、形成源極和漏極。所述源極和所述漏極沿第一方向位于所述第一蓋帽層的相對(duì)兩側(cè)，且均設(shè)置于所述勢(shì)壘層遠(yuǎn)離所述襯底的一側(cè)，所述第一方向平行于所述襯底。

28、其中，所述第二蓋帽層沿所述第一方向的尺寸，小于所述第一蓋帽層沿所述第一方向的尺寸。所述第一蓋帽層和所述第二蓋帽層均包括p型摻雜的半導(dǎo)體材料，且所述第一蓋帽層的摻雜濃度小于所述第二蓋帽層的摻雜濃度。

29、在一些實(shí)施例中，所述形成第一蓋帽層和所述形成第二蓋帽層，包括以下步驟：

30、在所述勢(shì)壘層遠(yuǎn)離所述襯底的一側(cè)依次形成第一初始蓋帽層和第二初始蓋帽層。

31、去除待形成源極區(qū)域和待形成漏極區(qū)域的所述第一初始蓋帽層和第二初始蓋帽層，形成第一蓋帽層和第三蓋帽層。所述第一蓋帽層和所述第三蓋帽層在所述襯底的厚度方向上重疊。

32、去除部分所述第三蓋帽層，形成第二蓋帽層。

33、又一方面，提供一種芯片。所述芯片包括如上任一實(shí)施例所述的半導(dǎo)體器件。

34、再一方面，提供一種電子設(shè)備。所述電子設(shè)備包括電路板和如上所述的芯片。所述芯片和所述電路板電連接。

35、可以理解地，本公開(kāi)的上述實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件的制備方法、芯片和電子設(shè)備，其所能達(dá)到的有益效果可參考上文中半導(dǎo)體器件的有益效果，此處不再贅述。