半导体器件及其制备方法技术

一种半导体器件及其制备方法，涉及半导体技术领域。该器件包括耗尽型HEMT器件本体和ESD防护结构，ESD防护结构包括连接于耗尽型HEMT器件本体的栅极和耗尽型HEMT器件本体的源极之间的二极管组，二极管组包括自耗尽型HEMT器件本体的源极向耗尽型HEMT器件本体的栅极方向导通的肖特基二极管；ESD防护结构位于耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘的下方；和/或，ESD防护结构位于耗尽型HEMT器件本体的源极加厚金属的下方，且ESD防护结构在耗尽型HEMT器件本体的衬底上的正投影与耗尽型HEMT器件本体的有源区在衬底上的正投影无交叠。该器件能在不占用器件的有效芯片面积的前提下提高ESD防护等级。提高ESD防护等级。提高ESD防护等级。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体而言，涉及一种半导体器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]GaN基HEMT(High electron mobility transistor，高电子迁移率晶体管)器件作为第三代半导体器件，具有更高频率、更高的工作温度、更高的击穿电压和更高的功率，在高频、高压、高温、大功率器件的军用和民用领域具有广泛的应用前景。
[0003]GaN基HEMT电力电子器件，以增强型器件为主(阈值电压Vth＞0V)，即在栅下保留P型GaN以耗尽沟道二维电子气，使得当栅不加偏置或零偏置时，源漏两端处于关断状态。只有当栅极施加正电压(阈值电压以上)，器件才处于导通状态。由于增强型GaN HEMT器件的这个特点，目前通常可以将器件的栅极和漏极短接，形成具备整流功能的二极管。
[0004]然而，对于GaN基HEMT射频器件，其通常为耗尽型器件(阈值电压Vth＜0V)，即在栅极不加电压时，源漏之间处于导通状态；在栅极施加负电压(阈值电压以下)时，耗尽沟道二维电子气，使器件处于关断状态。基于此，基于耗尽型GaN HEMT器件的这种特性，无法移植GaN基HEMT电力电子器件的ESD防护结构至耗尽型GaN基HEMT射频器件中。因此，耗尽型GaN基HEMT射频器件如何实现ESD防护成为了目前亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种半导体器件及其制备方法，其能够在耗尽型GaN基HEMT射频器件正面设置ESD防护结构，从而提高器件的ESD防护能力。
[0006]本专利技术的实施例是这样实现的：
[0007]本专利技术的一方面，提供一种半导体器件，该半导体器件包括耗尽型HEMT器件本体和ESD防护结构，ESD防护结构包括连接于耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘和耗尽型HEMT器件本体的源极之间的二极管组，二极管组包括肖特基二极管；肖特基二极管自耗尽型HEMT器件本体的源极向耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘方向导通；且ESD防护结构位于耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘的下方；和/或，ESD防护结构位于耗尽型HEMT器件本体的源极加厚金属的下方，且所述ESD防护结构在所述耗尽型HEMT器件本体的衬底上的正投影与所述耗尽型HEMT器件本体的有源区在所述衬底上的正投影无交叠。该半导体器件能够在耗尽型GaN基HEMT射频器件正面设置ESD防护结构，从而提高器件的ESD防护能力。
[0008]可选地，耗尽型HEMT器件本体的栅压工作范围在
‑
V
min
至V
max
之间，ESD防护结构包括N个串联的二极管组，且每个二极管组的开启电压为V
f
，则N
×
V
f
＞V
min
。
[0009]可选地，在所述ESD防护结构位于所述耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘的下方时，ESD防护结构的静电电压防护等级为V
ESD
，V
ESD
对应的通流值为I
max
，二极管组包括并联连接的M个肖特基二极管，肖特基二极管的单位栅宽电流密度为J
SBD
，肖特基二极管的栅宽为W
g
，则M
×
J
SBD
×
W
g
＞I
max
。
[0010]可选地，耗尽型HEMT器件本体的栅极的长度与肖特基二极管的阳极的长度之比在
1:2至1:10之间，肖特基二极管的阳极的长度为肖特基二极管的阳极沿肖特基二极管的阳极和肖特基二极管的阴极排布方向的长度。
[0011]可选地，二极管组中的肖特基二极管沿第一方向并联，二极管组沿第二方向串联，耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘沿第一方向的长度为L，肖特基二极管沿第一方向的长度为L1，且L/L1＞M，第一方向为耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘和耗尽型HEMT器件本体的漏极焊盘的排布方向，第二方向为耗尽型HEMT器件本体的源极和耗尽型HEMT器件本体的漏极的排布方向。
[0012]可选地，耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘沿第二方向的长度为l，肖特基二极管沿第二方向的长度为l1，且l/l1＞N。
[0013]可选地，二极管组沿第三方向并联，且肖特基二极管沿第三方向串联；耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘沿第三方向的长度为R，肖特基二极管沿第三方向的长度为R1，且R/R1＞M
×
N；第三方向为耗尽型HEMT器件本体的源极和耗尽型HEMT器件本体的漏极的排布方向。
[0014]可选地，耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘沿第四方向的长度为r，肖特基二极管沿第四方向的长度为r1；则r/r1＞1，第四方向为耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘和耗尽型HEMT器件本体的漏极焊盘的排布方向。
[0015]可选地，在ESD防护结构位于耗尽型HEMT器件本体的源极加厚金属的下方，且ESD防护结构在耗尽型HEMT器件本体的衬底上的正投影与耗尽型HEMT器件本体的有源区在衬底上的正投影无交叠时；ESD防护结构的静电电压防护等级为V
ESD
，V
ESD
对应的通流值为I
max
，二极管组包括并联连接的M个肖特基二极管，耗尽型HEMT器件本体包括Q个源极加厚金属，肖特基二极管的单位栅宽电流密度为J
SBD
，肖特基二极管的栅宽为W
g
，则M
×
Q
×
J
SBD
×
W
g
＞I
max
。
[0016]本专利技术的另一方面，提供一种半导体器件的制备方法，该半导体器件的制备方法包括：在衬底上形成外延结构，外延结构包括有源区和位于有源区之外的无源区；在外延结构上沉积金属材料，以使在有源区形成间隔的耗尽型HEMT器件本体的源极和耗尽型HEMT器件本体的漏极，并在无源区形成二极管组的第一电极，以得到第一器件；在第一器件上形成覆盖无源区和有源区的第一钝化层；在第一钝化层上开设露出无源区的外延结构的第一窗口和位于耗尽型HEMT器件本体的源极和耗尽型HEMT器件本体的漏极之间且露出有源区的外延结构的第一刻蚀窗口，并在第一窗口和第一刻蚀窗口内沉积金属材料，以分别形成二极管组的第二电极和耗尽型HEMT器件本体的栅极，以得到第二器件，其中，耗尽型HEMT器件本体的源极与二极管组的第二电极互联；在第二器件上形成覆盖无源区和有源区的第二钝化层；在第二钝化层上开设露出二极管组的第一电极的第二窗口、露出耗尽型HEMT器件本体的源极的第二刻蚀窗口以及露出耗尽型HEMT器件本体的漏极的第三刻蚀窗口；分别在耗尽型HEMT器件本体的源极和耗尽型HEMT器件本体的漏极上形成源极加厚金属和漏极加厚金属，并在无源区分别形成与耗尽型HEMT器件本体的漏极加厚金属互联的漏极焊盘以及与耗尽型HEMT器件本体的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括耗尽型HEMT器件本体和ESD防护结构，所述ESD防护结构包括连接于所述耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘和所述耗尽型HEMT器件本体的源极之间的二极管组，所述二极管组包括肖特基二极管；所述肖特基二极管自所述耗尽型HEMT器件本体的源极向所述耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘方向导通；且所述ESD防护结构位于所述耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘的下方；和/或，所述ESD防护结构位于所述耗尽型HEMT器件本体的源极加厚金属的下方，且所述ESD防护结构在所述耗尽型HEMT器件本体的衬底上的正投影与所述耗尽型HEMT器件本体的有源区在所述衬底上的正投影无交叠。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述耗尽型HEMT器件本体的栅压工作范围在
‑
V
min
至V
max
之间，所述ESD防护结构包括N个串联的二极管组，且每个所述二极管组的开启电压为V
f
，则N
×
V
f
＞V
min
。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，在所述ESD防护结构位于所述耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘的下方时，所述ESD防护结构的静电电压防护等级为V
ESD
，所述V
ESD
对应的通流值为I
max
，所述二极管组包括并联连接的M个所述肖特基二极管，所述肖特基二极管的单位栅宽电流密度为J
SBD
，所述肖特基二极管的栅宽为W
g
，则M
×
J
SBD
×
W
g
＞I
max
。4.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述耗尽型HEMT器件本体的栅极的长度与所述肖特基二极管的阳极的长度之比在1:2至1:10之间，所述肖特基二极管的阳极的长度为所述肖特基二极管的阳极沿所述肖特基二极管的阳极和所述肖特基二极管的阴极排布方向的长度。5.根据权利要求3或4所述的半导体器件，其特征在于，所述二极管组中的肖特基二极管沿第一方向并联，所述二极管组沿第二方向串联，所述耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘沿所述第一方向的长度为L，所述肖特基二极管沿所述第一方向的长度为L1，且所述L/L1＞M，所述第一方向为所述耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘和所述耗尽型HEMT器件本体的漏极焊盘的排布方向，所述第二方向为所述耗尽型HEMT器件本体的源极和所述耗尽型HEMT器件本体的漏极的排布方向。6.根据权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，所述耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘沿所述第二方向的长度为l，所述肖特基二极管沿所述第二方向的长度为l1，且所述l/l1＞N。7.根据权利要求3或4所述的半导体器件，其特征在于，所述二极管组沿第三方向并联，且所述肖特基二极管沿所述第三方向串联；所述耗尽型HEMT器件本体的栅极焊盘沿所述第三方向的长度为R，所述肖特基二极管沿所...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐伶聪，许建华，杨天应，
申请(专利权)人：深圳市时代速信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：