[发明专利]一种半导体器件及其制备方法

说明书

本发明实施例公开了一种半导体器件及其制备方法，半导体器件包括衬底、多层半导体层、介质层、栅极、源极和漏极，介质层至少包括靠近衬底的第一介质层和远离衬底的第二介质层；介质层中形成有栅极沟槽，栅极沟槽至少包括贯穿第一介质层的第一子沟槽和贯穿第二介质层的第二子沟槽，第二子沟槽在衬底上的垂直投影覆盖第一子沟槽在衬底上的垂直投影；栅极至少包括相互连接且叠层设置的第一栅极分部、第二栅极分部和第三栅极分部，第一栅极分部填充第一子沟槽，第二栅极分部填充第二子沟槽，第三栅极分部在衬底上的垂直投影覆盖第二栅极分部在衬底上的垂直投影。该半导体器件的栅极同时兼备低电阻和低寄生电容，具有良好的高频特性。

技术领域

本发明实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体器件及其制备方法。

背景技术

半导体材料氮化镓(GaN)由于具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、击穿场强高、导热性能好等特点，已经成为目前的研究热点。在电子器件方面，氮化镓材料比硅和砷化镓更适合于制造高温、高频、高压和大功率器件，因此氮化镓基电子器件具有很好的应用前景。

现有技术中，GaN器件栅极结构主要有T型栅结构工艺居多，T型栅结构可以有效改善栅极边缘的分布，抑制栅极边缘的漏电。但是T型栅结构的形状(物理参数)的设计不同，对栅极的质量影响也比较明显，例如T型栅的栅帽可以起到降低栅极电阻的效果，但同时也将增加栅极的寄生电容，影响器件应用的频率特性。因此，同时实现低栅极电阻和低栅极寄生电容也是目前半导体器件行业界的难题。

因此，研究低栅极电阻和低栅极寄生电容的半导体栅极结构，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明实施例提供一种半导体器件及其制备方法，以使半导体器件的栅极同时兼备低电阻和低寄生电容，改善半导体器件高频特性。

第一方面，本发明实施例提供了一种半导体器件，包括：

衬底；

位于衬底一侧的多层半导体层；

位于多层半导体层远离衬底一侧的至少两层介质层，至少两层介质层至少包括第一介质层和第二介质层，第一介质层靠近衬底一侧，第二介质层位于第一介质层远离衬底的一侧；介质层中形成有栅极沟槽，栅极沟槽至少包括第一子沟槽和第二子沟槽，第一子沟槽贯穿第一介质层，第二子沟槽贯穿第二介质层，且第二子沟槽在衬底上的垂直投影覆盖第一子沟槽在衬底上的垂直投影；

至少位于栅极沟槽中的栅极，以及位于多层半导体层远离衬底一侧的源极和漏极，栅极位于源极和漏极之间；栅极至少包括相互连接且叠层设置的第一栅极分部、第二栅极分部和第三栅极分部，第一栅极分部填充第一子沟槽，第二栅极分部填充第二子沟槽，第三栅极分部在衬底上的垂直投影覆盖第二栅极分部在衬底上的垂直投影。

可选的，至少两层介质层还包括第三介质层，第三介质层位于第二介质层远离衬底的一侧；

栅极沟槽还包括第三子沟槽，第三子沟槽贯穿第三介质层，且第三子沟槽在衬底上的垂直投影覆盖第二子沟槽在衬底上的垂直投影；

至少部分第三栅极分部填充第三子沟槽。

可选的，第一子沟槽包括靠近衬底一侧的第一开口和远离衬底一侧的第二开口，第二开口的开口面积大于或者等于第一开口的开口面积；

第二子沟槽包括靠近衬底一侧的第三开口和远离衬底一侧的第四开口，第四开口的开口面积大于第三开口的开口面积；

第三子沟槽包括靠近衬底一侧的第五开口和远离衬底一侧的第六开口，第六开口的开口面积大于第五开口的开口面积。

可选的，第三开口的开口面积等于第二开口的开口面积，第五开口的开口面积等于第四开口的开口面积。