[发明专利]半导体器件及其制备方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种半导体器件及其制备方法。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明的一方面，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。

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。

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。