[發明專利]一種GaN基凹柵增強型HEMT器件

在審

• 申請號: 201410410630.6
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN104347700A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 謝剛;何志
• 申請（專利權）人: 佛山芯光半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/423;H01L21/335
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

GaN材料因其禁帶寬度大，臨界擊穿電場高，熱導率高等特點，在制備高壓、高溫、大功率和高密度集成的電子器件方面具有獨特的優勢。?

GaN材料可以和AlGaN、InAlN等材料形成異質結結構。由于AlGaN或InAlN等勢壘層材料存在自發極化和壓電極化效應，會在異質結界面處形成高濃度和高遷移率的二維電子氣(2DEG)。這種特性不僅可以提高GaN基器件的載流子遷移率和工作頻率，還可以減小器件的導通電阻和開關延遲。?

GaN基HEMT由于其擊穿特性高和開關速度快，導通電阻小等特點，在電源管理、風力發電、太陽能電池、電動汽車等電力電子領域有廣泛的應用前景。與傳統MOS相比，GaN基HEM具有更快的開關速度并承受更高的反向電壓，而且可以提高效率，減小損耗，節約能源，在600V-1200V器件范圍內有著巨大市場應用前景。但是目前GaN基HENT器件存在以下幾個缺點：?

1.由于材料的自身的極化特性，在異質結界面存在高濃度的二維電子氣，使得在零柵極偏壓下器件處于導通狀態，即為耗盡型器件(常開)，其電路要比設計要比增強型(常關)復雜的多，增加電路設計的難度與成本。?

2.從安全角度考慮，特別是應用于高壓領域的器件，要求器件處于關斷的狀態，耗盡型器件帶來了很大的安全隱患。?

3.從節能角度考慮，由于零柵壓下，耗盡型器件處于導通狀態，會引起不必要的能量損耗。?

凹柵結構可以耗盡溝道下方二維電子氣(2DEG)，實現增強型器件。一般凹柵采用刻蝕工藝實現，但是凹柵刻蝕工藝刻蝕難以精確控制，同時還容易帶來損傷，會引起電流崩塌，惡化器件的可靠性。?

發明內容

本發明的目的：為了克服以上的技術缺點，提供一種新型的GaN基凹柵增強型HEMT器件的實現方法。其主要特征是在Al(In)GaN/GaN結構的基礎上，采用高溫化學反應，選擇性腐蝕勢壘層，從而有效降低柵極2DEG，，避免刻蝕對器件帶來的損傷，可靠性高，重復性好。?

本發明的有益效果是：?

1.采用凹柵，使得零柵壓下器件處于關斷狀態，降低了外圍電路的設計難度以及成本，符合電路對器件的要求；?

2.利用高溫化學反應的方法，選擇性地腐蝕柵極的勢壘層，降低柵極的2DEG，避免刻蝕對器件帶來的損傷，可靠性高。?

3.通過控制腐蝕的溫度、時間、壓強等因素，精確控制腐蝕深度，進而實現對器件閾值電壓的調節，使器件滿足不同的要求。?

附圖說明

為使本發明的目的、內容、優點更加清楚明白，下面將參照附圖結合優選實施例進行詳細說明，其中：?

圖1為本發明實力的GaN基凹柵增強型HEMT器件結構的示意圖；?

圖2-圖9為依據第一實施方案制備工藝流程圖。?

具體實施方式?(必須包括權利要求中的所有內容，穿插加入大量的功能效果作用等的描述，必須統一各部件名稱，名稱后加標號)?

本實施方案制作方法?

如圖2所示，在襯底100上生長GaN本征層200，GaN本征層200的厚度為50nm-10μm。在GaN本征層200上生長AlGaN勢壘層300，AlGaN勢壘層300的厚度為20nm-1um。該襯底100的材料為GaN、藍寶石、Si、金剛石或SiC；?

如圖3所示，利用光刻和等離子體干法刻蝕技術，在AlGaN勢壘層300和GaN本征層200上形成臺面圖形301；要求臺面高度≥AlGaN勢壘層300的厚度。?

如圖4所示，在臺面301上淀積鈍化層400。鈍化層400為SiO₂、Si₃N₄等。淀積鈍化層400的方式為濺射或者是化學氣相沉積。鈍化層400的厚度為20nm-1um。?

如圖5所示，利用光刻、等離子體干法刻蝕技術或者濕法腐蝕技術，在鈍化介質層400上制備圖形401。?

如圖6所示，以鈍化介質層400為掩膜，在氯氣氛圍(氣壓在0.01mtorr-760torr范圍內)高溫(300℃～1200℃)環境下腐蝕結構401AlGaN勢壘層，形成凹柵結構500，腐蝕深度≤AlGaN勢壘層的厚度。?

如圖7所示，利用光刻、等離子體干法刻蝕技術或者濕法腐蝕技術，在鈍化層400上制備圖形401和402。?